Medición de humedad precisa basada en la tecnología CMOSens

Hoy en día estamos rodeados de todo tipo de sensores. Pueden monitorear varios fenómenos y condiciones, incluida la humedad. Este tipo de sensores ya son habituales en oficinas, naves industriales, pero también cada vez con mayor frecuencia en viviendas y coches. En empresas relacionadas con la industria electrónica, donde existen áreas denominadas salas blancas de trabajo, es una práctica constante monitorear las condiciones ambientales, gracias a lo cual los parámetros de los sistemas de calefacción o ventilación se pueden cambiar en tiempo real.

Para que los sistemas de monitoreo de las condiciones ambientales funcionen correctamente, deben estar equipados con sensores apropiados, cuya calidad será del más alto nivel. La efectividad de toda la instalación dependerá de su precisión y confiabilidad. Al elegir un sensor, vale la pena interesarse por la oferta de la empresa Sensirion, quien diseñó elementos que pudieran medir la humedad y la temperatura.

Serie SHT2x de Sensirion

Una serie de sensores con la designación SHT2x ofrece tres modelos: SHT20 (bajo costo), SHT21 (estándar) y SHT25 (versión de alto rendimiento). Todos los modelos se alimentan con un voltaje de 2,1 V a 3,6 V, mientras que la comunicación se proporciona mediante la interfaz I2C, PWM y SDM.

También vale la pena mencionar que cada sensor de humedad de la serie SHT2x se calibra y prueba individualmente. El ID de lote específico se imprime físicamente en la carcasa del sensor y se almacena electrónicamente en su memoria, por lo que se puede leer en cualquier momento. Además, la resolución del sensor también se puede cambiar con los comandos apropiados de 8/12 bits a 12/14 bits (RH/T). El dispositivo también le permite generar una suma de comprobación, lo que solo mejora su precisión. Las posibilidades y características de modelos de sensores específicos se pueden ver en la siguiente tabla.

 Sensor de temperatura y humedad: SHT20

Modelo	SHT20	SHT21	SHT25
Tensión de alimentación			2,1-3,6V
Rango de temperatura medida			-40 do +125°C (-40 do +257 °F)
Precisión de la medición de temperatura	+/-0,3°C	+/-0,3°C	+/-0,2°C
Rango de nivel de humedad medida			-100% RH
Precisión de la medición de la humedad	+/-3%	+/-2%	+/-1,8%
Interfaz de comunicación			I2C, PWM, SDM
Consumo de energía			3,2 µW (en 8 bits, 1 medición/s)
Tiempo de reacción RH			8 segundos (tau 63%)
Dimensiones (largo, ancho, alto).			3 x 3 x 1,1 (mm)

Seria SHT3x de Sensirion

La serie SHT3x, sucesora de SHT2x, también viene en tres subtipos: SHT30 (bajo costo), SHT31 (estándar) y SHT35 (premium). Se caracterizan por tener mejores parámetros que los modelos de la serie anterior. Los sensores SHT3x de Sensirion admiten la interfaz I2C y las salidas analógicas. Además, es posible cambiar la dirección del sensor y programar una alarma que se activa a un valor específico de temperatura y humedad. Además, los sensores se pueden alimentar con un voltaje con un rango más amplio: 2,15 V a 5,5 V. Una opción interesante es también un filtro de membrana o una cubierta protectora que se encuentran en modelos específicos de esta serie. A continuación se muestran las características más importantes de los sensores SHT3x.

Sensor de temperatura y humedad: SHT30-ARP-B

Modelo	SHT30-ARP-B	SHT30-DIS-B	SHT30A-DIS	SHT31-ARP-B	SHT31-DIS-B	SHT31-DIS-F	STH31-DIS-P	SHT31A-DIS	SHT35-DIS-B	SHT35-DIS-F	SHT35A-DIS
Tensión de alimentación	2,4-5,5V	2,15-5,5V		2,4-5,5V			2,15-5,5V	2,4-5,5V		2,15-5,5V	2,4-5,5V
Rango de temperatura medida											-40 do + 125°C (-40 do + 257°F)
Precisión de la medición de temperatura	+/-0,3 con 0-65°C	+/-0,2 con 0-65°C	+/-0,3 con 0-65°C	+/-0,3 con 0-90°C			+/-0,2 con 0-90°C	+/- 0,3 con -40-90°C		+/-0,1 con 20-60° C	+/- 0,2 con -40-90°C
Rango de nivel de humedad medida											-100% RH
Precisión de la medición de la humedad	± 3 con 10-90% RH	± 2 con 10-90% RH	± 3 con 10-90% RH					± 2 con 0-100% RH	± 1,5 con 0-80% RH	± 1,5 con 0-80% RH	± 1,5 con 0-80% RH
Interfaz de comunicación	Salida analógica		I2C	Salida analógica							I2C
Consumo de energía											4,8 µW (con 2,4 V, baja repetitividad, 1 medición / s)
Tiempo de reacción RH											8 segundos (tau63%)
Dimensiones (largo, ancho, alto).											2,5 x 2,5 x 0,9 (mm)

Sensores de humedad de la serie SHT4x de Sensirion

SHT4x es la cuarta generación de sensores que ofrece la empresa Sensirion. Por el momento, solo hay un modelo SHT40 de la serie, pero, según el fabricante, podemos esperar el estreno este año de SHT41 y SHT45. Los sensores deben ser precisos al nivel de ∆RH = +/-1,5% RH y ∆T = +/-0,1°C. El sensor se alimenta con un voltaje en el rango de 1.08V a 3.6V, lo que lo hace ideal para pequeños dispositivos móviles alimentados por baterías. Aquí, también, la interfaz de comunicación es el estándar I2C. El sensor está alojado en una carcasa DFN, lo que permite integrarlo en proyectos exigentes, al tiempo que cumple con los más altos requisitos de confiabilidad, como lo demuestran los estándares JEDEC y JESD47. Además, como anunció el fabricante, en el futuro, gracias a una membrana filtrante adicional, el dispositivo alcanzará la clase de estanqueidad IP67. Los parámetros y características del modelo SHT40, el primero de la serie SHT4x, se muestran en la tabla.

Sensor de temperatura y humedad: SHT40

Modelo	SHT40
Tensión de alimentación	1,08-3,6V
Rango de temperatura medida	-40 do + 125°C (-40 do + 257°F)
Precisión de la medición de temperatura	± 0,2°C
Rango de nivel de humedad medida	-100% RH
Precisión de la medición de la humedad	+/-1,8% RH
Interfaz de comunicación	I2C
Consumo de energía	0,4 µA (a la frecuencia de medición 1 Hz)
Tiempo de reacciónRH	6 segundos (tau63%)
Dimensiones (largo, ancho, alto).	1,5 x 1,5 x 0,5 (mm)

Cómo funciona, sobre la tecnología CMOSens

Todos los sensores de humedad de la marca Sensirion se basan en la tecnología CMOSens®. Se basa en un método capacitivo de medición de la humedad, que es uno de los estándares de la industria. Según su principio, el sensor es un condensador en el que el dieléctrico está hecho de un polímero que puede absorber o desprender agua en proporción a la humedad relativa del ambiente. Gracias a este proceso, la capacitancia del condensador cambia, y este cambio ya se puede medir eléctricamente y sobre esta base se puede determinar con precisión el nivel de humedad.

La construcción de sensores basados en la tecnología CMOSens®, sin embargo, es un poco más compleja. El condensador del ejemplo anterior es un sistema de electrodos que junto con la capa de polímero forman una capacitancia que se puede leer y convertir en una señal eléctrica. Además, el módulo responsable de la medición de temperatura se encuentra junto al módulo RH. Gracias a esto, no hay ningún error de medición resultante de la distancia entre los sensores. Cada sensor también está equipado con una interfaz de comunicación digital, gracias a lo cual su funcionamiento es sencillo y podemos colocarlo en cualquier sistema basado en un sistema de microprocesador.

También vale la pena mencionar que los CMOSens® no son solo sensores de humedad y temperatura. Esta tecnología también se utiliza en módulos que detectan la presencia y el flujo de gases y líquidos.

Contenido elaborado por Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

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