來源:傳感器與檢測(cè)技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2024-9-18
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溫濕度傳感器的電路設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,電源腳、I2C通訊腳、地址腳或沒有地址腳。電路雖然簡(jiǎn)單但是想把溫濕度測(cè)量的精準(zhǔn)還是要花費(fèi)一些心思的。
當(dāng)我們查看規(guī)格書時(shí)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(shí)溫濕度傳感器測(cè)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(shè)計(jì)。
一、充分接觸環(huán)境
設(shè)計(jì)產(chǎn)品外殼時(shí)要考慮溫濕度傳感器是否與環(huán)境進(jìn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)外殼時(shí)還要注意傳感器與外殼之間是否存在死區(qū),死區(qū)會(huì)導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致的,當(dāng)熱源產(chǎn)生的熱輻射傳遞到傳感器周圍,導(dǎo)致溫度升高從而影響溫度精度。
每一個(gè)溫度偏差同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致濕度偏差,在90%RH下偏差1℃,將會(huì)導(dǎo)致5%RH的濕度偏差。
對(duì)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(jìn)入,讓傳感器所在空間獨(dú)立。
在阻擋熱源的同時(shí)還要盡量將熱量散發(fā)出去,如在熱遠(yuǎn)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(jìn)行物理隔離,在設(shè)計(jì)時(shí)最好還要遠(yuǎn)離電源電路等其他發(fā)熱器件。
通過減小PCB導(dǎo)熱的尺寸面降低熱傳遞。
還可以將傳感器設(shè)計(jì)在FPC柔性電路板上,讓傳感器遠(yuǎn)離主PCB這樣可以很好的阻斷熱源的傳播。
三、生產(chǎn)加工注意事項(xiàng)
生產(chǎn)過程中回流焊或手工焊接的高溫可能會(huì)損壞傳感器,因此工程生產(chǎn)時(shí)務(wù)必嚴(yán)格按照廠家的要求進(jìn)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(jī)械和電路連接。使用時(shí),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(diǎn)鍍有 Ni/Au。
在 PCB 上,I/O 接觸面長(zhǎng)度應(yīng)比 傳感器的 I/O 封裝焊盤大0.2~0.3 mm,寬度應(yīng)比封裝焊盤大0. 1~0.2 mm,靠?jī)?nèi)側(cè)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(duì)于網(wǎng)板和阻焊層設(shè)計(jì),建議采用阻焊層開口大于金屬焊盤的銅箔定義焊盤( SMD)。對(duì)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(yīng)該大于焊盤尺寸120μm-150 μm。封裝焊盤的方形部分要匹配相應(yīng)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(gè)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(wǎng)絡(luò)。
關(guān)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(wǎng),建議鋼網(wǎng)厚度0.125 mm。對(duì)于焊盤部分的鋼網(wǎng)尺寸須比 PCB 焊盤長(zhǎng)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(wǎng)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(dá)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(shí)用氮凈化。
請(qǐng)使用標(biāo)準(zhǔn)的回流焊爐對(duì)傳感器進(jìn)行焊接,傳感器符合 IPC/JEDEC J-STD-020D焊接標(biāo)準(zhǔn),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(yīng)注意的是在最高260 ℃溫度下,接觸時(shí)間應(yīng)小于30秒(見下圖9 ) 。建議在回流焊焊接時(shí)使用低溫180 ℃。
注意事項(xiàng): 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(shí),以保證聚合物的重新水合,否則將導(dǎo)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(shí)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(yīng)用于腐蝕性氣體中或有冷凝水產(chǎn)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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