传统的湿度丈量选用大尺度分立电路，或许耗电量达4-20mA的粗笨湿度传感模块，可是伴随着“物联网”的鼓起，传统技能已无法满意更小、更轻以及更低功耗的规划需求。
小型数字湿度传感器单芯片为满意许多运用需求而供给更适宜的解决计划，这些运用包含便携式气象站、雾化器、用于货品和财物运送的数据记录仪、智能电话/功用型电话配件以及长途环境感应节点等。
为了更好的了解运用数字湿度传感器带来的优点，咱们将评论以下主题：
?传统相对湿度（RH）分立传感器与数字相对湿度单芯片传感器比照。
?Silicon Labs Si7005数字相对湿度传感器在RH和温度丈量时均匀功耗的核算。
?为便携式湿度传感器体系挑选最佳电池。
布景
湿度丈量是对空气或其他气体中水分含量的丈量。有几种办法用来标明湿度丈量：
?肯定湿度（用gm-3标明）。
?肯定水汽压（衡量空气中实践水分含量的丈量，用kPa标明）。
?饱和水汽压（在给定温度下，空气中含有的水蒸气所发生的最大压力）。
假如水分含量超越饱和水汽压，会发生冷凝，并且水分含量被降低到饱和水汽压。露点（当气体冷却时，冷凝液或雾气开端构成时的温度）也用来衡量空气中肯定水分含量。能够经过许多技能来丈量相对湿度，从绷簧支撑结构的简单机械指示杆到杂乱且贵重的分析仪器，例如冷镜面光学湿度计。一般来说，无论是相对湿度、露点、肯定湿度或等效的湿球温度，丈量湿度都不是一件简单的工作。
来自英国国家物理实验室（National Physical Laboratory）的研讨标明，实践丈量湿度是好不简单的，由于不确认的环境要素，最小的丈量差错为±3％。由于RH极依赖于温度，因而咱们要知道空气的准确温度，以便确认相对湿度。仅0.2℃的温度改动就会导致1%的RH差错。
分立式电阻和电容相对湿度传感器已运用数年，其填补了机械和光学RH感应之间的丈量空白。他们与分立式温度传感器组合运用，例如热敏电阻和电阻温度检测器（RTD），一起丈量RH和露点。电阻式传感器运用高分子聚合物薄膜，其根据吸收水分量而改动导电特性。电容式相对湿度传感器运用电容器基板之间的高分子聚合物电介质，并经过检测由渗透到高分子聚合物电介质层的水气所引起的电介质常数（Er）和电容的改动来丈量RH。当RH从0改动到100%时，电介质常数Er一般从3.0改动到4.0。图1显现了典型的分立器材传感器原理图。
图1.典型的分立器材组成的相对湿度和温度传感器
分立式计划比机械式体系计划体积更小、更简单校准，可是他们需求许多辅佐器材来完成线性化、校准和转化RH值。这种办法需求额定的电路板空间、更高的功率，并且在给客户发货之前每个器材单元都需求经过出产线校准，消耗人力；并且，分立式传感器不适合大批量的回流焊接；此外，分立式传感器在温度规模和运用周期中还存在精度差、改动率高、明显的滞后效果和严峻的感应漂移等问题。以上要素都增加了出产测验和校准的杂乱度，并且意味着在终究运用的产品生命周期中需求周期性的校准。
数字相对湿度单芯片传感器
新式的传感解决计划把相对湿度和温度传感器直接集成到单芯片CMOS%&&&&&%中，并具有数字I2C接口。由于两个传感器在同一晶圆上方位接近，所以在相同温度下RH读数总是比分立式计划的读数更准确。单芯片传感器解决计划的一个典型比如是Silicon Labs Si7005数字相对湿度和温度传感器。Si7005传感器经过晶圆表面上的高分子聚合物薄膜丈量湿度，经过片上二极管的带隙电路丈量温度。仅有所需的片外器材是一对旁路电容。每一个Si7005相对湿度传感器都经过工厂校准，因而无需客户校准。该传感器选用工业规范的4mm x 4mm QFN封装，并具有小型开口用于暴露水气感应高分子聚合物薄膜。别的还能够选购具有薄型维护盖的版别。维护传感器在装置周期以及整个终端产品寿数周期中，防止由助焊剂、粉尘、化学物质及其他污染物所带来的损害，一起也增加了回流焊接过程中的维护。表1汇总单芯片解决计划（例如Si7005湿度传感器）与分立式解决计划的特性比照，展示出单芯片解决计划的优势。
表1.单芯片传感器相对于传统分立式规划的优点
经过以下方法取得电容到RH的转化和对RF精度的微调：
?一切器材均在两个RH测验点进行电容校准。
?核算RH时施行片上增益和补偿校准。
做进一步的非线性化和温度补偿能够到达±3％的RH精度。非线性化和温度系数由Silicon Labs供给。
与传统的分立式、混合式和MCM解决计划比较，Si7005硬件、软件和固件的优化供给了以下优点：
高集成度
丈量出的湿度和温度值由片上信号调理电路和模数转化器（ADC）转化成数字格局。为了输出电压或频率，无需片外信号调理或数字转化器。物料清单（BOM）仅包含两个旁路%&&&&&%器，而传统分立式传感器或许需求几十个器材，以完成相同功用。与分立式传感器、模块或混合式/MCM比较，Si7005湿度传感器具有更小的封装面积和更轻的分量，所以可取得更低的全体解决计划本钱、更少的规划担负、更小的体积和分量、更高的可靠性和更快的上市时刻。
