溫濕度傳感器的電路設計非常簡單,電源腳、I2C通訊腳、地址腳或沒有地址腳。電路雖然簡單但是想把溫濕度測量的精準還是要花費一些心思的。
當我們查看規(guī)格書時規(guī)格書中明明寫著±0.3℃ 可是使用中為什么卻差了2-3℃。
其實溫濕度傳感器測量的精度不僅取決于傳感器本身的精度,而且還取決于整體系統(tǒng)的設計。
一、充分接觸環(huán)境
設計產品外殼時要考慮溫濕度傳感器是否與環(huán)境進行了充分的接觸,外殼的開口要留足氣流的通道,并且傳感器越接近開口越好,這樣才能讓傳感器更好的感知周圍環(huán)境。
如果外殼空間足夠,盡量設計成“南北通透的戶型”。這種“戶型”不僅人喜歡,氣體類傳感器一樣喜歡。
在設計外殼時還要注意傳感器與外殼之間是否存在死區(qū),死區(qū)會導致氣流不暢,所以一定要消除死區(qū),讓傳感器距離外殼的開口越近越好。
二、熱傳導隔離處理
在一些情況下溫度的偏差可能是傳感器周圍的熱源導致的,當熱源產生的熱輻射傳遞到傳感器周圍,導致溫度升高從而影響溫度精度。
每一個溫度偏差同時也會導致濕度偏差,在90%RH下偏差1℃,將會導致5%RH的濕度偏差。
對上述情況可以使用物理隔斷的辦法來處理,阻擋熱輻射或熱氣流進入,讓傳感器所在空間獨立。
在阻擋熱源的同時還要盡量將熱量散發(fā)出去,如在熱遠處開孔等方法。
在PCB上,推薦使用開槽的方式讓傳感器與板上的熱源進行物理隔離,在設計時最好還要遠離電源電路等其他發(fā)熱器件。
通過減小PCB導熱的尺寸面降低熱傳遞。
還可以將傳感器設計在FPC柔性電路板上,讓傳感器遠離主PCB這樣可以很好的阻斷熱源的傳播。
三、生產加工注意事項
生產過程中回流焊或手工焊接的高溫可能會損壞傳感器,因此工程生產時務必嚴格按照廠家的要求進行。
MEMS溫濕度傳感器WHT20
SMD 的 I/O 焊盤由銅引線框架平面基板制成,除這些焊盤暴露于外面,用于機械和電路連接。使用時,I/O 焊盤與裸焊盤都需要焊接在 PCB 上。為防止氧化和優(yōu)化焊接,傳感器底部的焊點鍍有 Ni/Au。
在 PCB 上,I/O 接觸面長度應比 傳感器的 I/O 封裝焊盤大0.2~0.3 mm,寬度應比封裝焊盤大0. 1~0.2 mm,靠內側的部分要與 I/O 焊盤的形狀匹配,引腳寬度與 SMD 封裝焊盤寬度比為1:1。
對于網板和阻焊層設計,建議采用阻焊層開口大于金屬焊盤的銅箔定義焊盤( SMD)。對于SMD焊盤,如果銅箔焊盤和阻焊層之間的空隙為 60 μm-75 μm ,阻焊層開口尺寸應該大于焊盤尺寸120μm-150 μm。封裝焊盤的方形部分要匹配相應的方形的阻焊層開口,以保證有足夠的阻焊層區(qū)域(尤其在拐角處)防止焊錫交匯。每一個焊盤都要有自己的阻焊層開口,在相鄰的焊盤周圍形成阻焊層網絡。
關于焊錫印刷,推薦使用帶有電子拋光梯形墻的激光切割的不銹鋼網,建議鋼網厚度0.125 mm。對于焊盤部分的鋼網尺寸須比 PCB 焊盤長0. 1 mm,且放置于離封裝中心區(qū)0. 1 mm位置。裸焊盤的鋼網要覆蓋70 %-90 %的焊盤區(qū)域—也就是在散熱區(qū)域的中心位置達到1.4 mm×2.3 mm。
由于 SMD 的貼裝高度較低,建議使用免清洗type 3焊錫9 ,且在回流時用氮凈化。
請使用標準的回流焊爐對傳感器進行焊接,傳感器符合 IPC/JEDEC J-STD-020D焊接標準,回流焊最佳使用溫度低于200 ℃ , 能承受的極限焊接溫度是260 ℃, 應注意的是在最高260 ℃溫度下,接觸時間應小于30秒(見下圖9 ) 。建議在回流焊焊接時使用低溫180 ℃。
注意事項: 回流焊焊接后,需將傳感器在>75% RH的環(huán)境下存放至少24小時,以保證聚合物的重新水合,否則將導致傳感器讀數(shù)漂移。也可以將傳感器放置在自然環(huán)境(>40% RH)下5天以上,使其重新水合。使用低溫回流焊(比如: 180 ℃)可以減少水合時間。
焊接后不允許沖洗電路板。所以建議使用“ 免洗”型焊錫膏。
如果將傳感器應用于腐蝕性氣體中或有冷凝水產生(如:高濕環(huán)境),引腳焊盤與 PCB 都需要密封(如:使用敷形涂料)以避免接觸不良或短路。
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