Sensoren zur Messung der relativen Luftfeuchte

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Zur Messung der relativen Luftfeuchte (RH) und Temperatur dienen die RH-Sensoren Si701x/2x von Silicon Labs. Sie basieren auf einem Standard CMOS Mixed-Signal-IC und einer Technik zur Messung der Luftfeuchte mittels eines dielektrischen Polymerfilms. Die Sensoren eignen sich für die Bereiche Home Automation, HVAC (Heizung, Lüftung, Klimaanlage), Kühlung, Gesundheitswesen, Fernüberwachung, Fahrzeug- und Industrie-Anwendungen.



Zusammen mit Silicon Labs’ Angebot an energieeffizienten Mikrocontrollern und Funk-ICs ermöglichen die Sensoren Lösungen für die Bereiche Messtechnik, Steuerung/Regelung und Übermittlung von Umgebungsbedingungen für eine Vielzahl vernetzter Einrichtungen im Internet der Dinge.



Die Si701x/2x-Sensoren sind eine Alternative zu herkömmlichen RH-Sensoren, die diskrete widerstands- oder kapazitätsbasierte Technik verwenden, zusammen mit Analog-Schaltkreisen für die Temperaturkompensation und Signalaufbereitung. Diese diskreten Lösungen erfordern meist eine große Bauteilstückliste und Platinenfläche, sind weniger zuverlässig und verschmutzen leicht.


Anwender müssen zudem eine RH/Temperatur-Kalibrierung während der Leiterplattenmontage durchführen, und diskrete Lösungen sind nicht kompatibel zur SMD-Fertigung. Im Gegensatz zu diskreten Ansätzen bieten die monolithischen Si701x/2x ICs den höchsten Nutzen und verringern die Fertigungskosten sowie die Komplexität. Die neuen Sensoren erzeugen laut Anbieter vernachlässigbare Kosten bei der Stückliste, sind voll kalibriert und SMD-kompatibel.


Das integrierte CMOS-Design sorgt für einen langen zuverlässigen Betrieb, und eine optionale Filterabdeckung bietet Schutz gegen Verschmutzungen. Die werkseitig installierte Abdeckung – eine Teflon-Membran auf der IC-Oberseite – schützt den Sensor nicht nur bei der Platinen-bestückung, sondern auch während der gesamten Lebensdauer. Das Sensorelement ist damit vor Staub, Schmutz und Reinigungsmitteln geschützt.


Mit einer Versorgungsspannung von 3,3V und 8 Bit Auflösung verbrauchen sie 1,9µW Leistung wenn pro Sekunde eine Messung durchgeführt wird. Sie halten maximal ±3% RH-Genauigkeit über einen weiten Luftfeuchtigkeitsbereich ein (von 0 bis 80% RH). Ebenso werden maximal ±0,4°C Temperaturgenauigkeit über einen Temperaturbereich von -10 bis +85°C eingehalten.


Die Si701x/2x-Sensoren weisen eine RH-Langzeitdrift von <0,25% RH pro Jahr auf. Die integrierten RH/Temperatur-Sensoren bieten eine 2-Zonen-Temperaturmessung. Der Si7013 unterstützt eine zweite Temperaturmessung mit einstellbarer Linearisierung, was einen zusätzlichen A/D-Wandler (ADC) und Kompensations-Software im System erübrigt.


Anwendungen wie Thermostate, die einen 2-Zonen-Temperatursensor erfordern, können mit dem Si7013 die Analogspannung eines externen Thermistors messen.



Preis und Verfügbarkeit


Serienstückzahlen der Si701x/2x RH/Temperatursensoren sind im 3mm x 3mm QFN-Gehäuse erhältlich, das Pin-kompatibel zu anderen digitalen RH-Sensoren am Markt ist. Der Preis pro Sensor beträgt ab 2,13 US$ (ab 10.000 Stück). Die Si701x/2x-Sensoren werden durch Hardware- und Software-Tools unterstützt, um das Testen, die Charakterisierung, das Prototyping und die Softwareentwicklung zu erleichtern (alle Starterkit-Preise in US$; UVP).


Das USB-basierte Evaluierungskit Si7013USB-DONGLE kostet 49 US$ und bietet alles, was Entwickler zur Demonstration und Evaluierung der Si701x/2x-Sensoren benötigen.


Die Si7013EVB-UDP Daughter Card kostet 49 US$ und ermöglicht eine Sensor-Evaluierung zusammen mit Silicon Labs’ MCU-Entwicklungskit C8051F960-A-DK. Die Tochterkarte wird direkt in die MCU-Karte gesteckt und ermöglicht Prototyping sowie Softwareentwicklung.


Das Si7013EVB-UDP-F960 Entwicklungskit kostet 149 US$ und vereint das C8051F960 MCU-Entwicklungskit mit einer Daughter Card in einer tragbaren Demo-Plattform (kein PC erforderlich), die Datenlogger-Demo-Code enthält.