溫濕度傳感器發(fā)展趨勢
近年來，隨著智能手機、平板電腦等移動設(shè)備的迅速發(fā)展，其中內(nèi)置的微機電系統(tǒng)(MEMS)的比例越來越高。 “目前，我們公司的傳感器每年的出貨量已經(jīng)超出了幾千萬片，全球業(yè)務(wù)增長幅度近年來都在40%左右。”總部位于瑞士的深圳盛思銳(Sensirion)公司總經(jīng)理Paul Chia表示，作為全球領(lǐng)先的傳感器制造商，盛思銳公司早在八年前就已經(jīng)進入中國市場，并向中國廠商推廣溫濕度傳感器。
“我們的產(chǎn)品在中國市場主要分三大應(yīng)用：第一是安防監(jiān)控；第二是節(jié)能，普遍應(yīng)用到家電，汽車等領(lǐng)域；第三則是舒適度，主要應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域。”在2009年，盛思銳公司推出了一款當時世界上最小的數(shù)字濕度和溫度傳感器——SHT21，引起市場廣泛關(guān)注。
一直以來，盛思銳在推廣溫濕度傳感器的過程中，都非常注重于宣傳舒適度概念。“之前的客戶只有溫度的概念，而沒有濕度概念。其實相對濕度是與溫度密切相關(guān)的，只有對同一測量點的濕度和溫度進行數(shù)據(jù)采集，才能保證相對濕度的準確性。”Paul Chia表示，人體對空氣濕度的舒適感應(yīng)空間較窄，因此需要通過感應(yīng)器來感知濕度，隨時補充或降低水分。
在2009年，盛思銳公司推出了一款當時世界上最小的數(shù)字濕度和溫度傳感器—SHT21，引起市場廣泛關(guān)注。 盛思銳是業(yè)內(nèi)第一家將溫、濕度傳感器集成到一起的廠商。“我們不僅僅是提供一個感應(yīng)器，而是把溫度補償和標定數(shù)據(jù)都集成在一個電路里面。我們的溫濕度傳感器在出廠前都經(jīng)過完全標定，客戶只需將其跟單片機通訊就可以直接采集到數(shù)據(jù)。
”據(jù)介紹，溫濕度傳感器作為電子技術(shù)和物理化學原理的復合技術(shù)，硬件因素只占其中50%，另一個重要因素則是標定。如果要保證測出來的值是準確的，則需要保證每次檢測的標定值永遠在一個固定范圍內(nèi)，這是非常難做到的。一般來說，由于標定需要大量的數(shù)據(jù)來測試，只有產(chǎn)品出貨量越大，產(chǎn)品穩(wěn)定性才會越好。“由于一些小型IC廠商出貨量較小，所以很難保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精準度”。
據(jù)了解，溫濕度感應(yīng)器目前主要分為電阻式、電容式兩種，相對來說電容式的精準度比較好，感應(yīng)速度非�？�，但是在水分的侵蝕下容易氧化。由于盛思銳采用了獨特的的電極分布和鍍膜技術(shù)，使得感應(yīng)器不僅不會氧化，還能很快吸收水分子。“基本上每一個廠家的濕度傳感器都存在一個問題，進水容易損壞。
我們的傳感器在水分蒸發(fā)后可以迅速還原，電阻式傳感器無法做到這一點。”針對手機市場，應(yīng)用匱乏成普及最大阻礙 Paul Chia認為，未來的傳感器市場尤其是在消費電子及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域擁有廣闊前景。當然在具體應(yīng)用中，也面臨一些需要解決的問題，“物聯(lián)網(wǎng)方面，客戶希望一塊紐扣電池可以為傳感器供電達4年之久，另外多種傳感器的組網(wǎng)和無線傳輸方式也是一個問題。”但在手機行業(yè)的市場推廣過程中，Paul Chia意識到，阻礙智能手機廠商采用溫濕度傳感器的主要原因，可能并非來自傳感器本身。 “我們的產(chǎn)品能提供溫濕度參數(shù)，但是怎樣使其轉(zhuǎn)化為手機用戶的有利信息？”在日本，針對溫濕度傳感器的應(yīng)用開發(fā)已經(jīng)走在了前列。
盛思銳的溫濕度傳感器已被應(yīng)用于日本某知名品牌手機當中。筆者猜測，相關(guān)數(shù)據(jù)可能會被NTT、DOCOMO等運營商賣給氣象臺或商家來進行分析。在中國，包括海爾、聯(lián)想在內(nèi)的手機廠商也開始了一些嘗試，針對農(nóng)村市場已經(jīng)推出了可以顯示溫濕度的手機，可以幫助農(nóng)民更便捷地了解氣候變化。“未來我們還可能在一些針對老人的手持設(shè)備中加入溫濕度傳感器，提醒他們及時補充水分和調(diào)節(jié)空間溫濕度。” 在消費電子領(lǐng)域，溫濕度傳感器的傳統(tǒng)應(yīng)用是天氣預報以及室內(nèi)監(jiān)測，例如盛思銳三年前在香港做的“weather station”，通過一個顯示屏顯示日期、時間、溫度和濕度。手機中如果僅僅集成這種應(yīng)用，消費者是否愿意為增加的成本買單？ “在接觸國內(nèi)手機客戶的過程中，他們對我們的產(chǎn)品其實很看好，唯一的疑問是手機還缺少相關(guān)應(yīng)用。
很遺憾的是，如果沒有大型國際品牌手機廠商先使用，國內(nèi)二、三線手機廠是不會貿(mào)然嘗試的。”Paul Chia透露，近段時間他基本上遍訪了國內(nèi)排名前十位的智能手機廠商及IDH公司，但是最終還是確定先與日韓和歐美的幾家國際品牌廠商開始合作。他同時表示，隨著Windows 8、Android 4.0增加了對于溫濕度傳感器的API支持，相關(guān)的第三方應(yīng)用開發(fā)者將可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)大量的應(yīng)用軟件。而一旦幾家國際公司率先應(yīng)用，將很快在國內(nèi)形成更加完善的生態(tài)系統(tǒng)。
當然，如果要針對中國手機市場，成本是不得不考慮的一個因素，目前溫濕度傳感器在成本上仍然過高。“我們也意識到手機行業(yè)很多時候‘興奮點’在1美金以下，而目前業(yè)界同樣產(chǎn)品的價格還達不到興奮點，所以我們也在研發(fā)一些體積較小、功耗較小、成本較低的產(chǎn)品。”Paul Chia表示，用于消費類電子產(chǎn)品上的傳感器精度可能并不需要達到那么高，他認為5%濕度精度、0.5℃溫度精度已經(jīng)可以滿足客戶需求。隨著傳感器價格的持續(xù)降低，相信未來不只是高端手機，包括中、低端的智能手機都會考慮加入這一功能。
溫濕度傳感器是傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的一種。2009年，當時世界上最小的數(shù)字濕度和溫度傳感器，引起市場廣泛關(guān)注。不僅僅是提供一個感應(yīng)器，而是把溫度補償和標定數(shù)據(jù)都集成在一個電路里面。溫濕度傳感器在出廠前都經(jīng)過完全標定，客戶只需將其跟單片機通訊就可以直接采集到數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在，溫濕度傳感器基本上都是以這樣的模式在市面上流通，追求更小更方便滿足集成電路是未來溫濕度傳感器廠家要研究的方向。
溫濕度傳感器作為電子技術(shù)和物理化學原理的復合技術(shù)，硬件因素只占其中50%，另一個重要因素則是標定。如果要保證測出來的值是準確的，則需要保證每次檢測的標定值永遠在一個固定范圍內(nèi)，這是非常難做到的。精度高，性能穩(wěn)定一直是溫濕度傳感器的硬性指標。