Компания Honeywell закрепила традиционно сильные позиции по датчикам влажности, расширив линейку серии HIH. Теперь разработчикам доступны датчики относительной влажности в корпусированных версиях и с дополнительным гидрофобным фильтром, а также датчики для SMT-монтажа.

Для измерения влажности используются датчики, основанные на различных физических принципах и выполненные по различным технологиям. Можно выделить основные четыре типа датчиков: емкостные, резистивные, на основе оксида олова и на основе оксида алюминия. Рассмотрим кратко особенности каждого типа (см. табл. 1).

Таблица 1. Отличительные особенности различных типов датчиков влажности

Из этих представленных четырех основных типов для измерения влажности самым оптимальным по совокупности параметров является емкостной. Он обеспечивает широкий диапазон измерений, высокую надежность и низкую стоимость при использовании микроэлектронной технологии. Последняя позволяет производить емкости планарного типа тонкопленочным методом. Благодаря этому мы имеем миниатюрные габариты чувствительного элемента, возможность имплементации на кристалле специализированной интегральной схемы обработки сигнала. Технологичность и высокий выход годных кристаллов обеспечивают малую стоимость продукции данного типа. Итак, для измерения влажности емкостной метод является лучшим.

Рис. 1. Структура чувствительного элемента

Рассмотрим теперь отличительные особенности датчиков влажности емкостного типа, которые предлагает нашему вниманию компания Honeywell. Чувствительный элемент представляет собой многослойную структуру (рисунок 1). На кремниевой подложке 1 напылена платиновая пленка 2, которая образует первый электрод конденсатора. Диэлектриком между обкладками служит термореактивный полимер 3, поверх которого выполнена вторая обкладка конденсатора - платиновая пленка с перфорацией 4, позволяющая влаге проникать к абсорбирующему слою 3 и изменять его относительную диэлектрическую проницаемость x, а соответственно - и емкость С конденсатора (см. формулу 1). Верхним слоем является пленка термореактивного полимера 5, которая служит защитой от пыли и грязи. Также эта конструкция делает возможной промывку датчиков, для этой цели рекомендуется использовать изопропиловый спирт.

Стоит также особо выделить диэлектрик - термореактивный полимер, который использует Honeywell в своих датчиках влажности. Емкостные датчики на основе термореактивного полимера имеют преимущества по сравнению с датчиками на основе термопластичного полимера: они долговечнее, более стойки к воздействиям окружающей среды, имеют высокую химическую стойкость и обладают широким рабочим температурным диапазоном.

Полезным будет напомнить основные отличия датчиков серий HIH4000 от серии предыдущего поколения. Серия HIH4000 была выпущена на замену HIH3610, однако новая серия НЕ ЯВЛЯЕТСЯ полным «pin-to-pin» аналогом. Главное отличие заключается в поведении датчиков при высоком уровне влажности. В датчиках серии HIH3610 при возникновении конденсата на выходе формировался сигнал высокого уровня, соответствующий максимальному уровню влажности. В новой HIH4000 при образовании влаги на поверхности чувствительного элемента выходной сигнал устанавливается соответствующим низкому уровню (порядка 39 мВ), т.е. показывает отсутствие влажности. Без сомнения, это нововведение полезно, с помощью него есть возможность формировать сигнал ошибки, так как показания датчиков влажности в условиях конденсации влаги не являются точными. Работа над оптимизацией технологических процессов позволила снизить время производства и повысить стабильность параметров. HIH4000 позиционируется как более стойкий к воздействиям окружающей среды. Технические характеристики датчиков серий HIH4000 приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Общие для всех серий технические параметры

Таблица 3. Сравнительные характеристики датчиков влажности Honeywell

Наимено-вание	Время отклика, с	Встроенный датчик температуры	Калибро-вочный паспорт	Внешний вид
HIH-4602-А	50	100 кОм NTC	+
HIH-4602-С		1 кОм платиновый	+
HIH-4602-L	30	нет
HIH-4000-001	15
HIH-4000-002
HIH-4000-003			+
HIH-4000-004			+
HIH-4010-001
HIH-4010-002
HIH-4010-003			+
HIH-4010-004			+
HIH-4020-001	не производится
HIH-4020-002	15	нет
HIH-4020-003			+
HIH-4020-004			+
HIH-4021-001
HIH-4021-002
HIH-4021-003			+
HIH-4021-004			+
HIH-4030-001
HIH-4030-003			+
HIH-4031-001
HIH-4031-003			+
HIH-4100-001
HIH-4101-001

Представленные новые модели датчиков влажности отличаются, главным образом, различными способами корпусирования. На датчиках серии HIH4010 добавлена пластиковая рамка, к которой крепятся верхняя и нижняя крышки, формируя серию HIH4020. Серию HIH4021 образуют датчики серии HIH4020 с добавленным к ним гидрофобным фильтром. Фильтр служит для защиты чувствительного элемента от брызг и крупных частиц, оставаясь при этом проницаемым для молекул воды, содержащихся в контролируемой газовой среде. Серии HIH-4030/31 предназначены для SMT-монтажа, они имеют пластиковый корпус, а серия HIH4031 имеет дополнительный гидрофобный фильтр. Датчик HIH4101-001 выполнен в виде модуля, который представляет собой печатную плату с расположенными на ней сенсором и разъемом.

Для получения наиболее точных данных с датчиков производитель рекомендует экранировать датчики с открытым кристаллом от прямого солнечного света, т.к. он оказывает влияние на чувствительные элементы. На рисунке 2 содержится информация, которая позволит точнее понять разницу между сериями датчиков влажности.

Рис. 2. Различие между сериями заключается в корпусировке и наличии гидрофобного фильтра

С некоторыми моделями датчиков влажности поставляется калибровочный паспорт, в котором представлены индивидуальные данные датчика. Образец паспорта представлен на рисунке 3.

Рекомендации к пайке: использование метода пайки «волной» при температуре припоя 250-260 °С. Устанавливать и паять эти датчики нужно после пайки остальных ЭРЭ и промывки печатной платы. Допускается после пайки промывать датчики изопропиловым спиртом. Датчики чувствительны к электростатическим разрядам, поэтому работать с ними нужно, используя стандартные антистатические инструменты и заземление. Также строго не рекомендуется дотрагиваться до чувствительного элемента руками или другими предметами во избежание механических повреждений сенсора.

Что еще делает датчики влажности Honeywell такими популярными? Соотношение параметров и стоимости, высочайшая надежность и точность.

Конкурентоспособные преимущества датчиков влажности Honeywell:

• использование емкостного метода измерения;
• широкий диапазон измерения (0...100% отн. влажн.);
• наличие встроенной интегральной схемы обработки сигнала (ASIC);
• усиленный линейный выходной сигнал;
• возможность прямого подключения к АЦП;
• привлекательная стоимость;
• лазерная подгонка параметров;
• малый ток потребления;
• наличие на складах в промышленных количествах.

Наиболее популярные области применения датчиков влажности представлены в таблице 4.

Таблица 4. Область применения датчиков влажности

Точность измерения и высокие характеристики датчиков влажности Honeywell - причина их заслуженной популярности. Эта продукция постоянно представлена на складе компании КОМПЭЛ.