温湿度传感器调研报告
时间:2022-08-13 08:30:02
温湿度传感器研究报告
1、调研目的
传感器是一种检测装置,可以感受到测量的信息,并将检测到的信息转换为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。它是实现自动检测和自动控制的主要环节。
本研究主要调查各种适用于机房监控和智能家居信息采集系统的温湿度传感器,并从性能、性价比、传输方式等方面选择最合适的传感器。
2、调研范围
由于传感器将用于机房监控系统或智能家居信息收集系统,计划咨询一些类似的公司常用的传感器型号及其优缺点,然后咨询一些传感器供应商,最后从一些传感器论文期刊中找到一些合适的传感器。
3、调研内容
这次调查温湿度传感器主要分为模拟量输出型(包括电压和电流输出型)、RS485输出型、无线传输通信型和频率输出型。以下产品主要选择研究产品中的每一种代表性产品。
(1)模拟量输出型
电压式:
?AW3005温湿度变送器价格260元/台
测量指标 |
综合输出温湿度 |
|
相对湿度 |
0..100%RH |
|
湿度传感器 |
DHT22 |
|
信号输出 |
电压输出(订单可选)0-5VDC0-10VDC |
|
工作范围 |
0..100%RH |
|
精度 |
±2%RH(25℃)<±4%RH(-20..80℃) |
|
DS18B20 |
||
精度 |
<±0.5℃(-10..80℃) |
|
供电电源 |
10-36VDC(0-5Vout)15-36VDC(0-10Vout) |
|
损耗电流 |
典型的DC供电值15mA |
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电气连接端子 |
螺纹接头最大值1.5mm2 |
|
外壳/防护等级 |
ABS |
|
温度范围 |
工作温度-40..80℃ |
|
存储温度-40..80℃ |
优缺点分析:本产品芯体使用DHT22和DS18B20该片输出的模拟电压信号组合,测量精度高,稳定性强。电压输出变送器的抗干扰能力很差。线路损坏后,交流成分有时叠加在输出的直流电压上,导致单片机判断错误,控制错误,输出0-5v绝对不能远传,远传后线路压降大,精度高现在很多公司开始使用电流温湿度变送器。
电流型:
?AW3020温湿度变送器价格260元/台
湿度传感器 |
DHT22 |
信号输出0-100%RH |
电流输出4-20mA(两线制)RL<500Ω |
工作范围 |
0-100%RH |
25℃测事精度 |
±3%RH |
温度传感器 |
DS18B20 |
信号输出0-50℃ |
电流输出4-20mA(两线)RL<500Ω |
20℃测时精度 |
±0.3℃(模拟输出) |
供电电源 |
4-20mA20-36VDC对于RL<500Ω 0-36VDC 对于RL<50Ω |
损耗电流 |
直流供电 典型值4mA |
温度范围 |
工作温度-40-+80℃ |
规格 |
100 X 80 X 30 mm 150g |
优劣势分析:此产品芯体选用DHT22和DS18B20组合,测量精度高稳定性强,这种产片输出的模拟的电流信号,电流信号就有传输距离远不易衰减等优势。因此还需要经过A/D转换器转换成单片机能识别的数字信号。这种产片在智能家居和机房监控中用的比较多,比较适合。
Ø JK-FT430温湿度变送器 价格340元/台
温度传感器 |
PT100 |
湿度传感器 |
DHT11 |
测量范围 |
温度:-20~80℃ 湿度: 0~100% RH |
精 度 |
温度(25℃) ±0.5℃ 湿度(11~89%,25℃ ) ±3.0%RH |
供电电源 |
电流输出型:直流24V(12-28V) 电压输出型:直流24V(20-28V) |
输出信号 |
电流输出型:4-20mA(二线制) 电压输出型:0-10V(三线制) |
负载阻抗 |
电流输出型: ≤50Ω*(PSV-10V), 注:PSV 是供电电源。例如:24V时,负载阻抗≤50Ω*(24V-10V)=50Ω*14=700Ω,而12V时,50*2=100Ω 电压输出型:≥10K |
存储环境 |
-10~+60℃ 0~90% 不结露 |
外壳/防护等级 |
ABS隔栅过滤器,密封的PG9电缆,IP65防护等级 |
优劣势分析:产品芯体选用DHT11和PT100组合,测量精度高稳定性强,这种产片即可以输出模拟电流信号也可以输出模拟电压信号。
Ø YB4201GS-10-N温湿度变送器 价格450元/台
温度: |
-20℃~80℃(订货可选不同测量范围) |
湿度: |
0~100%RH |
测量精度: |
湿度:±5.0%RH(20%-80%RH范围内) 温度:±0.5℃(25℃) |
稳定性: |
<1% RH/年,<0.1℃/年 |
输出信号: |
4~20mA |
供电电源: |
12~24VDC |
温度: |
-20℃~70℃ |
工作环境: |
湿度:≤94%RH |
功耗: |
≤2.5W |
输出负载: |
250Ω≤R≤750Ω |
安装方式: |
壁挂安装 |
供电电压: |
12-24VDC |
优劣势分析:该产品的特色是变送器的引线两端通过防水接头连接,确保本产品具有防尘防水功能。但是该产片精度比较低,而且成本比较高。不建议采用此产片。
Ø SKS-HT201温湿度变送器 价格600元/台
温度精度:±0.5℃ |
测量范围:0~50℃,0~100℃,-20~80℃(典型) |
响应时间:5S |
长期稳定行:﹤0.04℃/yr |
湿度精度:±3~4.5%RH |
测量范围:0~100%RH,非结露 |
响应时间:8S |
长期稳定行:﹤0.5%RH/yr |
供电电压:24V DC |
信号输出:0mA~20mA、4mA~20mA、0~10VDC(使用跳线环可改变输出类型) |
可带负载:电流输出≦500Ω;电压输出:≧10KΩ |
保养:建议一年后重新标新 |
外壳尺寸:88*63*40mm |
优劣势分析:这种产片,感器采用专利的CMOSens技术,是将CMOS芯片技术与传感器技术、信号放大器、模/数转换器结合在一起构成高集成度、体积极小器件。由于传感器与放大器合为一体,不仅使信号强度增加,更重要的是长期稳定性也得到增强,模/数转换也在一个芯片内同时完成,这可使信号对噪声不敏感确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性信号输出,考虑到成本,不适合。
Ø CHT3W1TLD型温湿度变送器 价格750元/台
温度传感器:Pt1000 IEC751 class B
湿度传感器:HIH3610 (烧结滤网保护)
温度范围:-10°C-+60°C
湿度范围:0-100%RH
输出:4-20mA(两线制)
温度 精度:± 0.3°C
湿度 精度:± 3%RH (0-40°C,20-80%RH范围内的综合精度)
长期稳定性:± 1%RH/年
供电电源:7.5-36VDC(标称24VDC)
负载电阻:100-500Ω(4-20mA),≥1kΩ(0-5V) 消耗电流最大40mA
工作温度范围:-10°C-+60°C
储存温度范围:-40°C-+90°C
外壳材料:ABS塑料
优劣势分析:此产品是美国Honeywell自己研发的传感器,质量可靠,精度高,性。采用的输出信号形式是电流型,传输距离远,考虑到成本问题可能不会考虑此产品。
Ø HygroMaxx S型温湿度变送器 价格800元/台
型号 |
HygroMaxx S |
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产品号 |
252 3054 |
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尺寸 |
118*110*50mm |
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输出量程 |
温度量程0—100%RH 温度量程-20—+80℃ |
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湿度精度
|
±3.0%RH at 5—95%RH and 0—50℃ ±1.5%RH at 10—90%RH and 15—30℃ |
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温度精度: |
±0.5 K at 0—50℃; ±0.8 K at -20—80℃ |
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重现性
|
温度:±0.1%RH(10—85%RH) 湿度:±0.1℃(0—60℃) |
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供电 |
24VDC±25% |
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工作温度 |
0—50℃(变送器), -20—+80℃(传感器) |
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输出模拟 温湿度 |
量程可以自己设置 0—10V 2—10V 0—20mA 4—20mA |
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测量原理
|
湿度:数字电容式, CMOS传感器技术 温度:数字PN阻挡层 |
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标准测试/存储状况,电磁兼容 |
EN61326-1 / EN61326 / A1 |
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存储—温度(设备) |
5—60℃(不凝结) |
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存储—空气湿度(设备) |
5—80%RH(不凝结) |
优劣势分析:HygroMaxx是瑞士Novasina公司的最新质量产品。它拥有强健的壳体和不锈钢传感器,所以它的应用范围广泛。在技术方面新型的数字电容式湿度元件与技术的状态兼容而且它能够提供杰出的测量功能,由于它体积小、材料佳,在空气环境中,测量元件对侵略性物质具有高抵抗性同样成本也比较高,不建议采用。
Ø HX92A(HX92AC和HX92AV)温湿度变送器 价格1300元/台
HX92A包含两种一种是HX92AC(电流输出型),一种是HX92AV(电压输出型)
输入电压范围: 标称电压为24 Vdc
相对湿度测量范围: 3 ~ 95%
温度: -20 ~ 75°C (-4 ~ 167°F)
相对湿度精度: ±2.5% RH,适用于20 ~ 80%的相对湿度范围;±3.1%RH,相对湿度低于20%或高于80%时 25°C,温度系数为±0.1% RH/°F
输出HX92AC: 4 ~ 20 mA,适用于0 ~ 100%的相对湿度范围HX92AV: 0 ~ 1 Vdc,适用于0 ~ 100%的相对湿度范围
相对湿度的温度补偿:-20 ~ 75°C (-4 ~ 167°F)
对湿度时间常数(90%响应,在25°C、1m/s的流动空气中): >10秒,10 ~ 90% RH>15秒,90 ~ 10% RH
重复性: ±1% RH, 0.5°F
接线方式: 不透液体的尼龙材质,带氯丁橡胶压盖,用于直径2 ~ 7 mm (0.09 ~ 0.265")的电缆;内部4针接线盒接受14到22号电线
优劣势分析:此产品是美国OMEGA公司开发的,使用薄膜固态电容来感应相对湿度,使用铂100 Ω RTD来感应温度,温湿度精度都非常高稳定性强并且配备有电源和校准器。相对于国内的温湿度变送器来讲国外像美国OMEGA、瑞士Rotronic成本很高,不建议采用。
(2)RS485输出
Ø AS109温湿度变送器 价格650元/台
AS109多功能温湿度变送器是一款高性能工业用温湿度变送器,适应各种高要求的工业场合。产品主要有以下特性:
2)大尺寸、高亮度LED、一体化显示
3)内置报警器、带报警输出控制
4)USB通信、485通信
技术参数:
参数 |
条件 |
typ |
单位 |
供电电压 |
USB供电 |
5.0 |
V |
外部电源 |
|
V |
|
分辨率 |
湿度 |
0.1 |
%RH |
温度 |
0.1 |
℃/℉ |
|
量程 |
湿度 |
~ |
%RH |
摄氏温度 |
~ |
℃ |
|
华氏温度 |
~ |
℉ |
|
湿度精度 |
25℃[3] |
±2 |
%RH |
温度精度 |
25℃ |
±0.3 |
℃ |
优劣势分析:带有现场显示,比较容易看到程序读出的结果和测量值是否一致,并且数字信号抗干扰性强,精度非常高,测量范围比较广,但是价格比较昂贵,对于本课题的应用环境等方面考虑,该产品并不是最适合的。
Ø AW3485Y温湿度变送器 价格300元/台
技术参数:
湿度传感器 |
DHT22 |
测量范围 |
0-99.9%RH -40—+80℃ |
测量精度 |
±2%RH ±0.3℃ |
温度传感器 |
DS18B20 |
供电电源 |
12~36VDC / 12~24VAC |
分辨率 |
温度0.1℃ 湿度0.1%RH |
长期稳定性 |
长期稳定性:<0.1℃/年 <0.1℃/年 |
温湿度输出信号 |
RS485信号输出 |
温度范围 |
工作温度-40-+80℃ |
通信协议 |
MODBUS RTU |
注:以上各项参数如没特殊说明,均在25℃条件下
优劣势分析:带有现场显示,比较容易看到程序读出的结果和测量值是否一致,并且采用DHT22和DS18B20组合的形式测出温湿度,精度比较高。并且可以通过拨码开关来选择波特率及从机地址,非常方便比较适合。
Ø AW1485Y温湿度变送器 价格220元/台
产品特性:供电方式多样;高清晰LED显示;内置报警器、可声光报警
技术参数:
温湿度传感器 |
DHT22 |
测量范围 |
0-100%RH -40—+80℃ |
测量精度 |
±3%RH ±0.3℃ |
供电电源 |
DC:5-36V |
分辨率 |
温度0.1℃ 湿度0.1%RH |
数据格式 |
1起始位 8数据位 无校验位 1终止位 |
长期稳定性 |
长期稳定性:<0.1℃/年 <0.1℃/年 |
温湿度输出信号 |
RS485信号输出 |
温度范围 |
工作温度-40-+80℃ |
通信协议 |
MODBUS RTU |
优劣势分析:优势差不多和上一种型号差不多,此外它内置报警器、可以进行声光报警,另外它配备有USB供电电源方便供电。这种产品是最新产片成本低,具有超高的性价比,非常适合,建议采用。
Ø WS-YJP 温湿度变送器 价格260元/台
技术参数:
温湿度传感器 |
SHT11 |
测量范围 |
0-99.9%RH 温度:-20℃~70℃; |
测量精度 |
温度:±0.5℃;湿度:±4.5%RH |
测量范围 |
-40—+80℃ |
供电电源 |
DC9V-DC24V,电流< 10mA |
分辨率 |
温度0.1℃ 湿度0.1%RH |
长期稳定性 |
长期稳定性:<0.1℃/年 <0.1℃/年 |
通信协议 |
MODBUS RTU |
温湿度输出信号 |
RS485信号输出 |
价格 |
260元 |
外形尺寸: |
82mmX82mmX29mm |
优劣势分析:本产品采用SHT11芯体,可以同时测量温度和湿度,但是这种产品精度比较低,不建议选用。
Ø DW485N温湿度变送器 价格350元/台
技术参数:
传感器类型 |
DHT22 |
测量数据 |
-- |
温度量程 |
-40℃~80℃ |
温度精度 |
±0.5℃ |
温度分辨率 |
0.1℃ |
湿度量程 |
0%~100% RH |
湿度精度 |
±4% RH (10%~85%) |
湿度分辨率 |
1% RH |
常规数据 |
|
采集间隔 |
4s |
通讯输出接口 |
RS485 |
外型尺寸 |
86mm×86mm×28mm |
整机重量 |
50g |
安装方式 |
壁挂式;螺丝固定 |
优劣势分析:DW485N系列配备了强大的WEB型数据处理平台,包括:实时参数、曲线、报警显示,以及历史数据查询等具有强大的交互式操作能力。
(3)无线传输通讯型
Ø Zigbee 2.4G无线温湿度数据采集器 价格450元/台
技术参数:
电压 |
DC 9V |
默认波特率 |
9600, |
通讯请求间隔 |
100ms |
数据刷新时间 |
5s |
产品尺寸 |
157×100×52(mm) |
感测元件 |
DS18B20带不锈钢外壳 |
温度范围 |
-55℃~+125℃ |
固有精度 |
±0.5℃ |
感测元件 |
湿敏电容DHT21 |
工作范围 |
湿度0-100%RH; 温度-40~80℃ |
精度 |
湿度精度±2%RH(Max±5%RH); 温度精度±0.5℃ |
优劣势分析:无线技术由于其特殊的信号传输方式,无需线缆、抗干扰能力强、功耗低等,但是这种产品操作复杂价格较高不适合。
Ø FZ600无线温湿度数据采集器 价格750元/台
技术参数:
通讯接口 |
RF无线 |
通讯协议 |
MODBUS-RTU |
温湿度 |
|
量程 |
湿度:0%~100%RH;温度:-20~70℃ |
精度 |
湿度:±4.5%RH;温度:0.5℃ |
无线通讯 |
|
调制方式 |
GFSK |
频段 |
433MHz,ISM全球免费频段 |
通道 |
16通道 |
通讯速度 |
2400、9600、50000和100000,默认9600bps |
发送功率 |
+20dBm Max |
接收灵敏度 |
-121dBm |
拓扑类型 |
星型,该设备为终端节点 |
常规 |
|
供电 |
8~30VDC |
功耗 |
1W@12V |
尺寸 |
ABS白色117mm×86mm×41mm(不含天线部分) |
安装 |
壁挂安装 |
工作环境 |
-10~60℃;5%RH~95%RH(非结露) |
存储条件 |
-25~85℃ |
优劣势分析:优势与上面列举的型号差不多,另外这种型号增加了现场报警的功能,但是这种产品价格昂贵,不适合我们的应用环境。
(4)频率输出型
Ø TH(F)M - 3226 & 3223温湿度传感器模块 价格¥50
1)湿度测量范围: 10~95%RH;
2)精度: ±5%RH;
3)供电电压: 5V;
4)输出(@RH=55%): 8750Hz;
5)耗电流: 0.1mA;
6)温度系数(10~50℃): ±0.1%RH/℃;
7)灵敏度(33%RH to 75%RH): -16Hz/%RH;
8)负载能力: 0.1mA;
9)恢复时间: 10S;
10)温度迟滞: ±1.5%RH;
11)长期稳定性: 0.5%RH/year;
12)响应时间: 10S。
优劣势分析:价格相对而言比较低廉,但频率输出的信号容易衰减,并且较容易干扰,导致输出距离短,现在基本已淘汰,不建议选用此种信号输出的产品。
4、调研结论
1. 价格分析:主要是精度不同价格各不相同,一般国内常见的温湿度准确度分别为±0.4℃、±3%RH的,模拟输出的售价在300元左右,RS485输出的在400元左右。比此精度差的那就更便宜了。国外能做到准确度比±0.1℃、±1%RH更高的,价格就几千元了,甚至更高能上万元。从成本角度考虑选用国内产品。
2. 输出信号分析:
模拟输出的包括电压输出型、电流输出型,而电压输出型变送器抗干扰能力极差,线路损坏破坏后,有时输出的直流电压上还叠加有交流成分,并且不能远传,远传后线路压降大,精确度降低。而电流输出型抗干扰能力比较强,传输距离可以达到几百米,输出信号便于识别,在智能家居和机房监控中应用比较多。
RS485输出型在工业领域应用较多,它可以将采集到的信号不用通过控制器而是直接通过RS485转RS232传输到PC机,此外由于RS485电气特性,信号传输距离远、传输速率高,RS485接口在总线上允许连接多达128个收发器,具有多站能力,这种输出型在智能家居和机房监控中也有一定应用。
无线输出型内置有锂电池,安装简单,移动方便,功耗比较低,省去布线但由于成本因素现在应用不是很多,由于它的显著特性,将会在智能家居温湿度变送器等应用等方面是一种趋势。
频率输出型成本比较低,依靠输出的频率来测算温湿度,但精度低容易有干扰信号,现在很少应用。
经过此次调研,对温湿度传感器有了一定认识,从精度、稳定度、易实现性及成本等角度讲,对于本课题AW3020Y温湿度变送器和AW1485Y型温湿度变送器,比较合适。
5、参考资料(
AW3020型http://www.aosong.com/asp_bin/Products/AW3020.pdfhttp://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.167.SXJj8l&id=20591419952
SKS-HT201 http://www.siko-ins.com/s04/siko-ins/cpxx/20120118/12934465.html
CHT3W1TLD型:http://www.hzjl17.com/pic-show.asp?proid=148
AS109型http://www.dzsc.com/product/infomation/44122/201393161936859.html AW3485Y http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.21.okfhPf&id=16135492973 http://wenku.baidu.com/view/cd06420ebb68a98271fefafa.html
WS-YJP型 http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.279.giC2nb&id=19508301269&_u=ahjs0447735
Zigbee型 http://www.jezid.com/?product_44.html http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.139.x6nCKu&id=25245448481&_u=ahjs044ca8f
TH(F)M - 3226 & 3223型:http://www.tbtek.com/a4.html
K-FT430:http://www.jiekong.com/jiekong_Product_6582396.html
FZ600型 http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.79.o8VEp2&id=16871450681
DW485N http://wenku.baidu.com/view/73435ef07c1cfad6195fa7b7.html
HX92A:http://cn.omega.com/pptst/HX92A.html?
AW1485Y:http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5.w4002-2266975285.31.dpzy4c&id=18813442127
)