حسگر رطوبت HIH-4000

سنسور رطوبت HIH-4000 یک سنسور رطوبت نسبی (Relative Humidity – RH) مبتنی بر فناوری خازنی است که برای اندازه‌گیری دقیق سطح رطوبت در محیط طراحی شده است. این سنسور توسط شرکت Honeywell تولید می‌شود و به دلیل خروجی ولتاژ خطی، مصرف انرژی پایین و دقت بالا، برای کاربردهای صنعتی و تجاری در حجم بالا (OEM) مناسب است. HIH-4000 در یک بسته‌بندی SIP (Single In-line Package) ارائه می‌شود و به دلیل ساختار چندلایه‌اش، مقاوم در برابر آلودگی‌های محیطی مانند گردوغبار، رطوبت، روغن و مواد شیمیایی است.

کاربردهای سنسور HIH-4000:

1. سیستم‌های تهویه و HVAC:
   • کنترل رطوبت در سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع برای بهبود کیفیت هوا و کاهش مصرف انرژی.
2. تجهیزات پزشکی:
   • در دستگاه‌های تنفسی، دستگاه‌های مانیتورینگ بیمار، یا اتاق‌های تمیز برای حفظ رطوبت مناسب.
3. صنایع غذایی و دارویی:
   • مانیتورینگ رطوبت در انبارهای مواد غذایی، سردخانه‌ها و اتاق‌های تمیز دارویی برای جلوگیری از فساد یا کاهش کیفیت.
4. پروژه‌های IoT و خانه هوشمند:
   • استفاده در دستگاه‌های هوشمند برای مانیتورینگ رطوبت محیط و ارسال داده به اپلیکیشن‌های موبایل.
5. تجهیزات صنعتی:
   • در چاپگرهای صنعتی، یخچال‌های صنعتی و سیستم‌های خشک‌کن برای کنترل رطوبت.
6. کشاورزی و گلخانه‌ها:
   • برای تنظیم رطوبت در گلخانه‌ها و محیط‌های کشت گیاهان.
7. پروژه‌های DIY و آردوینو:
   • در پروژه‌های الکترونیکی برای اندازه‌گیری رطوبت محیط با اتصال به میکروکنترلرهایی مانند آردوینو یا STM32.

مشخصات عملیاتی سنسور HIH-4000

بر اساس دیتاشیت و اطلاعات موجود، مشخصات عملیاتی سنسور HIH-4000 به شرح زیر است:

• نوع سنسور: خازنی (Capacitive) برای اندازه‌گیری رطوبت نسبی (RH)
• محدوده رطوبت: 0 تا 100% RH (غیر متراکم)
• دقت: ±3.5% RH در محدوده 0 تا 100% RH
• خروجی: ولتاژ آنالوگ (خطی)، معمولاً 0.8 تا 3.9 ولت متناسب با 0 تا 100% RH
  • مثال: 3.198 ولت در 75.3% RH
• ولتاژ تغذیه: 4 تا 5.8 ولت DC
• مصرف جریان: حدود 200 میکروآمپر (مناسب برای سیستم‌های باتری‌محور)
• زمان پاسخ: 5 ثانیه در جریان هوای 1 متر بر ثانیه
• دمای کاری: -40 تا +85 درجه سانتی‌گراد
• بسته‌بندی: SIP (Single In-line Package) با فاصله پین‌های 2.54 میلی‌متر یا 1.27 میلی‌متر (بسته به مدل، مانند HIH-4000-001 یا HIH-4000-003)
• مقاومت محیطی:
  • ساختار چندلایه مقاوم در برابر گردوغبار، رطوبت، روغن و مواد شیمیایی
• کالیبراسیون: نیازی به کالیبراسیون در خط تولید OEM ندارد (به دلیل قابلیت تعویض‌پذیری بالا)
• طول عمر: بیش از 5 سال در شرایط کاری مناسب
• ویژگی‌های اضافی:
  • خروجی ولتاژ خطی برای اتصال مستقیم به میکروکنترلرها یا ADC
  • پایداری بالا با نرخ رانش (Drift) کمتر از 0.4% در سال

نحوه عملکرد سنسور HIH-4000

1. اصل عملکرد:
   • سنسور HIH-4000 از یک المان خازنی ترموست پلیمری لیزرتراش‌شده (Laser-Trimmed) استفاده می‌کند که ظرفیت آن با تغییر رطوبت نسبی محیط تغییر می‌کند.
   • این تغییر ظرفیت به یک ولتاژ آنالوگ خطی تبدیل می‌شود که متناسب با درصد رطوبت نسبی (RH) است.
   • فرمول تقریبی برای محاسبه رطوبت از ولتاژ خروجی: RH(%)=VOUT−0.860.03RH (\%) = \frac{V_{OUT} – 0.86}{0.03}RH(%)=0.03VOUT​−0.86​ که VOUT V_{OUT} VOUT​ ولتاژ خروجی سنسور است (به ولت).
2. اتصال به میکروکنترلر:
   • خروجی آنالوگ سنسور می‌تواند مستقیماً به پین ADC میکروکنترلر (مانند آردوینو یا STM32) متصل شود.
   • برای افزایش دقت، باید دمای محیط در نظر گرفته شود، زیرا رطوبت نسبی به دما وابسته است.
3. مزایای طراحی:
   • مصرف انرژی پایین (200 میکروآمپر) برای سیستم‌های باتری‌محور.
   • مقاومت در برابر آلودگی‌های محیطی به دلیل ساختار چندلایه.
   • عدم نیاز به کالیبراسیون مکرر به دلیل تعویض‌پذیری بالا.

شرکت‌های تولیدکننده مشابه Honeywell

سنسور HIH-4000 به‌طور اختصاصی توسط Honeywell Sensing and Productivity Solutions تولید می‌شود و یکی از محصولات شاخص این شرکت است. با این حال، شرکت‌های دیگری نیز سنسورهای رطوبت مشابه با فناوری خازنی یا مقاومتی تولید می‌کنند که می‌توانند در کاربردهای مشابه استفاده شوند. برخی از این شرکت‌ها عبارت‌اند از:

1. Sensirion (سوئیس):

1. • مدل‌های معروف: SHT31-D، SHT35
   • ویژگی‌ها: دقت بالا (±2% RH)، خروجی دیجیتال (I2C)، مصرف انرژی پایین، مناسب برای IoT و کاربردهای پزشکی.
   • تفاوت با HIH-4000: خروجی دیجیتال به جای آنالوگ، دقت بالاتر، اما قیمت گران‌تر.
2. Texas Instruments:
   • مدل‌های معروف: HDC2080، HDC1080
   • ویژگی‌ها: خروجی دیجیتال (I2C)، مصرف انرژی بسیار پایین، مناسب برای سیستم‌های باتری‌محور.
   • تفاوت با HIH-4000: طراحی دیجیتال، مناسب برای پروژه‌های پیشرفته‌تر IoT.
3. Bosch Sensortec:
   • مدل‌های معروف: BME280، BME680 (ترکیب رطوبت، دما و فشار)
   • ویژگی‌ها: خروجی دیجیتال، چندمنظوره (اندازه‌گیری دما و فشار علاوه بر رطوبت)، دقت بالا.
   • تفاوت با HIH-4000: چندمنظوره بودن، مناسب برای کاربردهای پیچیده‌تر.
4. TE Connectivity:
   • مدل‌های معروف: HTU21D
   • ویژگی‌ها: خروجی دیجیتال (I2C)، دقت ±2% RH، مناسب برای HVAC و IoT.
   • تفاوت با HIH-4000: خروجی دیجیتال و اندازه کوچک‌تر.
5. Amphenol Advanced Sensors:
   • مدل‌های معروف: T9602، ChipCap 2
   • ویژگی‌ها: خروجی آنالوگ و دیجیتال، مقاوم در برابر شرایط سخت محیطی.
   • تفاوت با HIH-4000: تنوع در خروجی‌ها و کاربردهای خاص صنعتی.

مقایسه کلی:

• Honeywell HIH-4000: خروجی آنالوگ، قیمت رقابتی، مناسب برای OEM و سیستم‌های باتری‌محور، اما دقت کمی پایین‌تر (±3.5% RH) نسبت به برخی رقبا.
• رقبا مانند Sensirion و Bosch: اغلب خروجی دیجیتال (I2C) ارائه می‌دهند که برای پروژه‌های مدرن‌تر مناسب‌تر است، اما ممکن است گران‌تر باشند یا نیاز به برنامه‌نویسی پیچیده‌تر داشته باشند.

جمع‌بندی

سنسور رطوبت HIH-4000، تولیدشده توسط Honeywell، یک سنسور خازنی با خروجی ولتاژ آنالوگ است که برای اندازه‌گیری رطوبت نسبی (0-100% RH) با دقت ±3.5% طراحی شده است. این سنسور با مصرف انرژی پایین (200 میکروآمپر)، دمای کاری -40 تا +85 درجه سانتی‌گراد، و مقاومت در برابر آلودگی‌های محیطی، برای کاربردهایی مانند HVAC، تجهیزات پزشکی، صنایع غذایی، IoT و پروژه‌های DIY مناسب است. خروجی خطی آن امکان اتصال آسان به میکروکنترلرها (مانند آردوینو یا STM32) را فراهم می‌کند. شرکت‌های دیگر مانند Sensirion، Texas Instruments، Bosch Sensortec و TE Connectivity نیز سنسورهای رطوبت مشابهی تولید می‌کنند، اما HIH-4000 به دلیل قیمت مناسب و سادگی در کاربردهای OEM برجسته است.