Datasheet SHT1x (SHT10, SHT11, SHT15数字温湿度传感器• 完全标定 • 数字信号输出 • 低功耗• 卓越的长期稳定性• SMD 封装 – 适于回流焊接外形尺寸图 1 SHT1x 传感器尺寸(1mm=0.039inch,“ 11”表示该传感 器型号为 SHT11外部接口:1:GND, 2: DATA, 3: SCK, 4: VDD传感器芯片此说明书适用于 SHT1x-V4 SHT1x-V4 是第四代硅 传感芯片,除了湿度、温度敏感元件以外,还包括 一个放大器, A/D 转换器, OTP 内存和数字接口 第四代传感器在其顶部印有产品批次号,以字母及 数字表示,如“ A5Z 见”图, 1材质传感器的核心为 CMOS 芯片,外围材料顶层承受环氧 LCP ,底层为 FR4传感器符合 ROHS 和WEEE 标准,因此不含 Pb, Cd, Hg, Cr(6+, PBB, PBDE 试验包如要进展直接的传感器测量,传感器性能检验或者 温湿度试验,客户可选用 EK-H2,其中包括传感器 和与电脑配套的软、硬件如需进展更简单的,要求更高的测量,可选用 EK-H3它可以同时进展 20 个点的温湿度测量。
产品概述SHT1x (包括 SHT10, SHT11 和 SHT15 属于 Sensirion 温湿度传感器家族中的贴片封装系列 传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微 型电路板上,输出完全标定的数字信号 传感器 承受专利的 CMOSens® 技术,确保产品具有极高 的牢靠性与卓越的长期稳定性传感器包括一个 电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成 的测温元件,并在同一芯片上,与 14 位的 A/D 转 换器以及串行接口电路实现无缝连接因此,该产 品具有品质卓越、响应快速、抗干扰力量强、性价 比高等优点每个传感器芯片都在极为准确的湿度腔室中进展标 定,校准系数以程序形式储存在 OTP 内存中,用 于内部的信号校准两线制的串行接口与内部的电 压调整,使外围系统集成变得快速而简洁微小的 体积、极低的功耗,使 SHT1x 成为各类应用的首 选SHT1X 供给表贴 LCC 封装,可以使用标准回流焊 接同样性能的传感器还有插针型封装 (SHT7X 和柔性 PCB 封装(SHTA1Datasheet SHT1x传感器性能相对湿度参数 条件 min typmax 单位区分率 1 精度 2 SHT10 典型值±4.5 最大值 见图 2 精度 2 SHT11 典型值 ±3.0 最大值 参见图 2 精度 2 SHT15典型值 ±2.0 最大值 参见图 2 重复性 ±0.1 互换性 可完全互换迟滞 ±1 非线性 原始数据 ±3线性化后 响应时间 3 τ (63工% 作范围 漂移 4常规SHT11SHT15 SHT10± 0± 2± 4± 6± 8± 100102030405060708090100Relative Humidity (%RH R H (%R H图 2: 25°C 时每种型号传感器的相对湿度最大误差电气特性参数条件min typmax 单位供电电压 功耗 5 休眠状态 测量状态 平均 通讯 2 线制数字接口 , 参见通讯存储条件10 – 50°C (0 – 125°C peak, 20 – 60%RH1传感器默认测量区分率为温度 14 位,湿度 12 位。
可以通过给状态存放 器发送命令将其降低为温度 12 位,湿度 8 位2 此精度为出厂检验时,传感器在 25°C (77°F 和 3.3V. 条件下测试的精度 指标, 其不包括迟滞和非线性,且只适于非冷凝环境温度参数 条件 min typmax 单位区分率 1 精度 2 SHT10 典型值±0.5 最大值 参见图 3 精度 2 SHT11 典型值 ±0.4 最大值 参见图 3 精度 2 SHT15典型值 ±0.3 最大值 参见图 3 重复性 ±0.1 互换性 可完全互换工作范围 响应时间 6 τ (63% 漂移SHT11 SHT10± 0.0± 0.5± 1.0± 1.5± 2.0± 2.5± 3.0-40-2020406080100Temperature (°C T (°C图 3: 每种型号传感器的温度最大误差包装4 在挥发性有机混合物中数值可能会高一些见说明书 1.3 5 此数值为VDD=5.5V 在温度为 25°C 时 , 12bit 测量, 1 次 /秒条件下的平均值 传感器型号包装数量 订货号SHT10条带和卷轴 SHT11条带和卷轴 条带和卷轴 条带和卷轴 SHT15 条带和卷轴 条带和卷轴020406080100-40-20020406080100120Temperature (°CR e l a t i v e H u m i d i t y (%图 4: 工作条件1.2 焊接说明可以使用标准的回流焊炉对 SHT1x 进展焊接。
传感器完全符合 IPC/JEDEC J- STD-020C 焊接标准,在 最高 260℃温度下,接触时间应小于 40 秒图 5 :JEDEC 标准的焊接过程图, Tp<=260℃ , tp<40sec ,无铅焊接 T L <220℃ ,t l <150sec,焊接时温度上升和下降的 速度应小于 5℃/sec在蒸气回流焊炉中条件为 TP<233℃ ,tp<60 秒,焊 接时温度上升和下降的速度应小于 10℃ /秒手动 焊接,在最高 350℃ 7 的温度条件下接触时间须少于 5 秒7233℃相当于 451℉, 260℃相当于 500℉, 350℃相当于 662℉留意 : 回流焊焊接后,将传感器在 >75%RH 的环境 下存放至少 12 小时,以保证聚合物的重水合否 则将导致传感器读数的漂移不管在哪种状况下,无论是手动焊接还是回流焊 结,在焊接后都不允许冲洗电路板所以建议客户 使用“免洗”型焊锡膏假设将传感器应用于腐蚀 性气体中,引脚焊盘与 PCB 都需要被封装起来以避 免接触不良或短路对于 SHT1X 的引脚排列,建议使用图 7 的尺寸传 感器衬底外镀 30μm 的铜,5μm 的镍和 0.1μm 的金。
图 6: Rear side electrodes of sensor, view from top side.图 7: 推举 SHT1x 引脚尺寸 . 单位 mm.1.3 存储条件与操作说明湿度传感器不是一般的电子元器件,需要认真防 护,这一点用户必需重视长期暴露在高浓度的化 学蒸汽中将会致使传感器的读数产生漂移因此建议将传感器存放于原包装包括封装的 ESD 包 内,并且符合以下条件:温度范围 10℃ -50℃(在 有限时间内 0-125℃;湿度为 20-60%RH(没有 ESD 封装的传感器假设传感器没有原包装,则需8Datasheet SHT1x在生产和运输过程中,要保证传感器远离高浓度的化学溶剂要避开使用挥发性胶水、粘性胶带、不干胶贴纸,或具有挥发性的包装材料,如发泡塑料袋、泡沫塑料等生产场合需要保持通风具体信息请参考“操作说明”或联系我们1.4 恢复处理暴露在极端工作条件或化学蒸汽中的传感器,可通过如下处理,使其恢复到校准状态烘干:在 100-105℃ 和 < 5%RH 的湿度条件下保持10 小时;重水合:在 20-30℃ 和 >75%RH 的湿度条件下保持 12 小时 91.5 温度影响气体的相对湿度,在很大程度上依靠于温度。
因此在测量湿度时,应尽可能保证全部测量同一湿度的传感器在同一温度下工作在做测试时,应保证被测试的传感器和参考传感器在同样的温度下,然后比较湿度的读数假设 SHT1x 与易发热的电子元件在同一个印刷线路板上,在设计电路时应实行措施尽可能将热传递的 影响减小到最小如:保持外壳的良好通风,SHT1x 与印刷电路板其它局部的铜镀层应尽可能最小,或在两者之间留出一道缝隙见图 8图 8: SHT1x 俯视图, PCB 板的开口可避开导热此外,假设测量频率过高则会导致传感器自身发热,具体信息请参考 3.3 节8 例如, 3M 防静电包,“ 191带0”拉链975%RH 的湿度场可以很便利的由 NaCl 饱和盐溶液制得,100-105℃对应于 212-221℉, 20-30℃对应于 68-86℉1.6 光线SHT1x 不受光线影响但长时间暴露在太阳光下或猛烈的紫外线辐射中,会使外壳老化1.7 保护膜SHT1x 的敏感元件部位直接与空气接触,没有保 护膜假设在外面加保护 膜可防止灰尘和水滴进 入以保护传感器,同时会降低渗入传感器内部的化 学蒸汽的浓度为了避开加保护膜对响应时间的影 响,保护膜后面的空气体积应尽可能减小。
对于 SHT1X 封装系列,盛世瑞恩推举使用配套的 SF1 型 过滤罩,到达 IP54 保护等级假设需要更高的防护 等级, 如 IP67, SF1 必需用环氧树脂封装在 PCB 板 上见图 9图 9:Side view of SF1 filter cap mounted between PCB and housing wall. Volume below membrane is kept minimal.1.8 用于密封 /包装的材质很多材质吸取湿气并将充当缓冲器的角色,这会加 大响应时间和迟滞因此传感器周边的材质应慎重 选用推举使用的材料有:金属材料 , LCP, POM (Delrin,PTFE (Teflon, PE, PEEK, PP, PB, PPS, PSU, PVDF,PVF用于密封和粘合的材质(保守推举:推举使用充 满环氧树脂的方法进展电子元件的封装,或是硅树 脂这些材料释放的气体也有可能污染 SHT7x(见 1.3 因此,应最终进展传感器的组装,并将其置 于通风良好处,或在 50℃的环境中枯燥 24 小时,以 使其在封装前将污染气体释放1.9 布线规章和信号完整性假设 SCK 和 DATA 信号线相互平行并且格外接近, 有可能导致信号串扰和通讯失败。
解决方法是在两 个信号线之间放置 VDD 和 /或 GND ,将信号线隔 开,和使用屏蔽电缆此外,降低 SCK 频率也可能 提高信号传输的完整性如使用导线,应在电源引 脚(VDD , GND 之间加一个 100nF 的去藕电容, 用于滤波此电容应尽量靠近传感器详情可参阅Datasheet SHT1x“ESD, Latchup and EMC” 应用说明 1.10 ESD (静电释放ESD 静电释放符合 MIL STD 883E 方法 3015。