温湿度传感器SHT21的应用介绍

近年来，随着智能手机、平板电脑等移动设备的迅速发展，其中内置的微机电系统（MEMS）的比例越来越高。根据市调机构Juniper Research公布的最新研究报告，预计到2016年应用到移动设备中的MEMS器件收入将超过60亿美金。其中除了已经大规模应用的加速度计、陀螺仪、重力感应计、麦克风、射频器件等，还包括刚进入商用不久的压力传感器、扬声器、轨迹球、微型投影机、温湿度传感器等。其中温湿度传感器等新兴的MEMS器件则有望成为智能手机硬件差异化的重要部件。

"目前，我们公司的传感器每年的出货量已经超出了几千万片，全球业务增长幅度近年来都在40%左右。"总部位于瑞士的深圳盛思锐（Sensirion）公司总经理Paul Chia表示，作为全球领先的传感器制造商，盛思锐公司早在七年前就已经进入中国市场，并向中国厂商推广温湿度传感器。"我们的产品在中国市场主要分三大应用：第一是安防监控；第二是节能，普遍应用到家电，汽车等领域；第三则是舒适度，主要应用于消费类电子产品领域。"在2009年，盛思锐公司推出了一款当时世界上最小的数字湿度和温度传感器--SHT21,引起市场广泛关注。

一直以来，盛思锐在推广温湿度传感器的过程中，都非常注重于宣传舒适度概念。"之前的客户只有温度的概念，而没有湿度概念。其实相对湿度是与温度密切相关的，只有对同一测量点的湿度和温度进行数据采集，才能保证相对湿度的准确性。"Paul Chia表示，人体对空气湿度的舒适感应空间较窄，因此需要通过感应器来感知湿度，随时补充或降低水分。

在2009年，盛思锐公司推出了一款当时世界上最小的数字湿度和温度传感器-SHT21,引起市场广泛关注。

盛思锐是业内第一家将温、湿度传感器集成到一起的厂商。"我们不仅仅是提供一个感应器，而是把温度补偿和标定数据都集成在一个电路里面。我们的温湿度传感器在出厂前都经过完全标定，客户只需将其跟单片机通讯就可以直接采集到数据。"据介绍，温湿度传感器作为电子技术和物理化学原理的复合技术，硬件因素只占其中50%,另一个重要因素则是标定。如果要保证测出来的值是准确的，则需要保证每次检测的标定值永远在一个固定范围内，这是非常难做到的。一般来说，由于标定需要大量的数据来测试，只有产品出货量越大，产品稳定性才会越好。"由于一些小型IC厂商出货量较小，所以很难保证测量数据的稳定性和精准度".

在2009年，盛思锐公司推出了一款当时世界上最小的数字湿度和温度传感器-SHT21,引起市场广泛关注

据了解，温湿度感应器目前主要分为电阻式、电容式两种，相对来说电容式的精准度比较好，感应速度非常快，但是在水分的侵蚀下容易氧化。由于盛思锐采用了独特的的电极分布和镀膜技术，使得感应器不仅不会氧化，还能很快吸收水分子。"基本上每一个厂家的湿度传感器都存在一个问题，进水容易损坏。我们的传感器在水分蒸发后可以迅速还原，电阻式传感器无法做到这一点。"

针对手机市场，应用匮乏成普及最大阻碍

Paul Chia认为，未来的传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。当然在具体应用中，也面临一些需要解决的问题，"物联网方面，客户希望一块纽扣电池可以为传感器供电达4年之久，另外多种传感器的组网和无线传输方式也是一个问题。"但在手机行业的市场推广过程中，Paul Chia意识到，阻碍智能手机厂商采用温湿度传感器的主要原因，可能并非来自传感器本身。

"我们的产品能提供温湿度参数，但是怎样使其转化为手机用户的有利信息？"在日本，针对温湿度传感器的应用开发已经走在了前列。盛思锐的温湿度传感器已被应用于日本某知名品牌手机当中。笔者猜测，相关数据可能会被NTT、DOCOMO等运营商卖给气象台或商家来进行分析。在中国，包括海尔、联想在内的手机厂商也开始了一些尝试，针对农村市场已经推出了可以显示温湿度的手机，可以帮助农民更便捷地了解气候变化。"未来我们还可能在一些针对老人的手持设备中加入温湿度传感器，提醒他们及时补充水分和调节空间温湿度。"

在消费电子领域，温湿度传感器的传统应用是天气预报以及室内监测，例如盛思锐三年前在香港做的"weather station",通过一个显示屏显示日期、时间、温度和湿度。手机中如果仅仅集成这种应用，消费者是否愿意为增加的成本买单？

"在接触国内手机客户的过程中，他们对我们的产品其实很看好，唯一的疑问是手机还缺少相关应用。很遗憾的是，如果没有大型国际品牌手机厂商先使用，国内二、三线手机厂是不会贸然尝试的。"Paul Chia透露，近段时间他基本上遍访了国内排名前十位的智能手机厂商及IDH公司，但是最终还是确定先与日韩和欧美的几家国际品牌厂商开始合作。他同时表示，随着Windows 8、Android 4.0增加了对于温湿度传感器的API支持，相关的第三方应用开发者将可以在此基础上开发大量的应用软件。而一旦几家国际公司率先应用，将很快在国内形成更加完善的生态系统。

当然，如果要针对中国手机市场，成本是不得不考虑的一个因素，目前温湿度传感器在成本上仍然过高。"我们也意识到手机行业很多时候'兴奋点'在1美金以下，而目前业界同样产品的价格还达不到兴奋点，所以我们也在研发一些体积较小、功耗较小、成本较低的产品。"Paul Chia表示，用于消费类电子产品上的传感器精度可能并不需要达到那么高，他认为5%湿度精度、0.5℃温度精度已经可以满足客户需求。随着传感器价格的持续降低，相信未来不只是高端手机，包括中、低端的智能手机都会考虑加入这一功能。

从应用层面来看，与手机行业相比物联网行业对于传感器的要求似乎更加迫切。"物联网是我们重点关注的领域，我们现在跟全国的仓储物流中心有交流，未来将针对仓储运输、物流监控等领域推广我们的温湿度传感器。"Paul Chia表示，有数据统计，与欧美相比中国的食品运输缺乏监控措施，采用温湿度传感器对运输中的食品进行监控可以有效帮助降低食品运输中的损失。也许在不久的将来，只需要动动手指，通过手机或电脑即可简单实现。

除此之外，温湿度传感器未来还将广泛应用于农业、气象、海洋、环境、林业、水利、电力、科研等领域。

"我们意识到，中国是一个很特殊的市场，可能欧美市场的许多应用在这里并不适用，而很多针对本土的应用我们还没发现。"Paul Chia表示，盛思锐未来将进一步开拓代理渠道，以满足中国市场的特殊需求。