湿度传感器原理-土壤湿度传感器原理图

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。

湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。

湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

就用温湿度的就可以了。几百块的，几千块的都有。要求不高就选国内的。你要一个和要100个价格差不多了。一般国内的都不高。多问几家就行了，

离子敏型土壤湿度传感器的核心是TDR

一、TDR的工作原理

水分是决定土壤的介电常数的主要因素。TDR土壤水分传感器测量土壤的介电常数，直接稳定地测量各种土壤的真实水分含量。传感器的信号输出可以用来直接控制灌溉。TDR可测量土壤水分的体积百分比，与土壤的本身的机理无关。

二、特点

1高稳定性；

2安装维护操作简便；

3精确度高；

4测量不受土壤类型影响；

5强度和寿命得到保证。

三、远程操作

TDR土壤水分传感器与数采，远距离传输设备可以构成遥测系统。例如：土壤干燥时，警告信号可以自动响起来提醒人们应该灌溉的时间到了。自动控制系统能开关水泵和阀门等。配合一些附加的传感器，可能可以计算出土壤水分蒸发量和农作物所需的水分参数。

摘要：详细介绍传感器公司推出的新型集成数字式温湿度传感器。该传感器采用专利技术将温度湿度传感器、AD转换器及数字接口无缝结合，使传感器具有体积小、响应速度快、接口简单、性价比高等特点。本文结合实例讲解该传感器的命令、时序，以及其在单片机系统中的应用。

关键词：SHT10；温湿度传感器；数字传感器；8L

引言

随着社会的不断发展前进，人们进入了数字化信息时代，对生活质量的要求越来越高。汽车、空调、除湿器、烘干机等都已家喻户晓，它们都离不开对温度、湿度等环境因素的要求。

瑞士公司推出了单片数字温湿度集成传感器。采用过程微加工专利技术，确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性。该传感器由1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件组成，并与1个14位AD转换器以及1个数字接口在单芯片中无缝结合，使得该产品具有功耗低、反应快、抗干扰能力强等优点。

1SHT10的特点

SHT10的主要特点如下：

◆相对湿度和温度的测量兼有露点输出；

◆全部校准，数字输出；

◆接口简单响应速度快；

◆超低功耗，自动休眠；

◆出色的长期稳定性；

◆超小体积（表面贴装）；

◆测湿精度±45RH，测温精度±05℃（25℃）。

2引脚说明及接口电路

（1）典型应用电路

SHT10典型应用电路如图1所示。

（2）电源引脚（VDD、GND）

SHT10的供电电压为24V～55V。传感器上电后，要等待11ms，从“休眠”状态恢复。在此期间不发送任何指令。电源引脚（VDD和GND）之间可增加1个100nF的电容器，用于去耦滤波。

（3）串行接口

SHT10的两线串行接口在传感器信号读取和电源功耗方面都做了优化处理，其总线类似I2C总线但并不兼容I2C总线。

①串行时钟输入（SCK）。SCK引脚是MCU与之问通信的同步时钟，由于接口包含了全静态逻辑，因此没有最小时钟频率。

②串行数据。引脚是1个三态门，用于MCU与SHT10之间的数据传输。的状态在串行时钟SCK的下降沿之后发生改变，在SCK的上升沿有效。在数据传输期间，当SCK为高电平时，数据线上必须保持稳定状态。

为避免数据发生冲突，MCU应该驱动使其处于低电平状态，而外部接1个上拉电阻将信号拉至高电平。

3命令与时序

（1）SHT10命令

SHT10命令如表1所列。

（2）命令时序

发送一组“传输启动”序列进行数据传输初始化，如图2所示。其时序为：当SCK为高电平时DT翻转保持低电平，紧接着SCK产生1个发脉冲，随后在SCK为高电平时翻转保持高电平。

紧接着的命令包括3个地址位（仅支持“000”）和5个命令位。SHT10指示正确接收命令的时序为：在第8个SCK时钟的下降沿之后将拉为低电平（ACK位）在第9个SCK时钟的下降沿之后释放（此时为高电平）。

（3）测量时序（RH和T）

为相对湿度（RH）量，为温度（θ）测量。发送一组测量命令后控制器要等待测量结束，这个过程大约需要ms对应其位的测量。测量时间随内部晶振的速度而变化，最多能够缩短30。SHT10下拉至低电平而使其进入空闲模式。重新启动SCK时钟读出数据之前，控制器必须等待这个“数据准备好”信号。

接下来传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC校验。MCU必须通过拉低来确认每个字节。所有的数据都从MSB开始，至LSB有效。例如对于12位数据，第5个SCK时钟时的数值作为MSB位；而对于8位数据，第1个字节（高8位）数据无意义。

确认CRC数据位之后，通信结束。如果不使用CRC8校验，控制器可以在测量数据LSB位之后，通过保持ACK位为高电平来结束本次通信。

测量和通信结束后，SHT10自动进入休眠状态模式。

（4）复位时序

如果与SHT10的通信发生中断，可以通过随后的信号序列来复位串口，如图3所示。保持为高电平，触发SCK时钟9次或更多，接着在执行下次命令之前必须发送一组“传输启动”序列。这些序列仅仅复位串口，状态寄存器的内容仍然保留。

（5）状态寄存器读写时序

SHT10通过状态寄存器实现初始状态设定。

读状态寄存器时序如图4所示。

写状态寄存器时序如图5所示。

4几点说明

①CRC8校验。整个数据的传输过程都由8位校验保证，确保任何错误的数据都能够被检测到并删除1。

②为保持自身发热温升小于01℃，的激活时间不超过10。如12位精度测量，每秒最多测量2次。

③转换为物理量输出相对湿度输出转换公式为：

其中，为25℃时相对湿度的线性值，为传感

器输出的相对湿度的数值c1，c2c3为系数，如表3所列。

当测量温度与25℃相差较大时，则需要考虑传感器的温度系数：

其中，为温度不等于25℃时相对湿度的实际值，θc为当前温度，t1、t2是系数，如表4所列。

温度输出转换公式为：

其中，θ为实际温度，SOθ为传感器输出的温度数值，θ1θ2为系数，如表5、表6所列。

由于湿度与温度经由同一块芯片测量而得，因此SHT10可以同时实现高质量的露点测量。具体算法可参阅参考文献2，这里不再详述。

5SHT10与的应用实例

这里以SHT10与公司低功耗8位指令集的8L（内部8MHz振荡频率）MCU的接口电路为例，给出实际应用电路及控制程序实例。

本例采用8L微控制器控制SHT10，读取温湿度数据，并将结果显示在（采用4位模式）上，如图6所示。

程序采用C语言模块化设计，大大方便被移植到其他MCU上使用，提高了工作效率。

参考文献：

10

缩略语：

帧校验序列

语音合成

同步串行口

符号模型检查

移动网络

无线网状网

详情请点击：新型温湿度传感器SHT10的原理及应用