CN213813431U - Mems湿度传感器 - Google Patents
Mems湿度传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN213813431U CN213813431U CN202022797622.5U CN202022797622U CN213813431U CN 213813431 U CN213813431 U CN 213813431U CN 202022797622 U CN202022797622 U CN 202022797622U CN 213813431 U CN213813431 U CN 213813431U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermistor
- humidity
- circuit
- mems
- humidity sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本实用新型揭示了一种MEMS湿度传感器，包括基板与集成于所述基板的传感器电路，所述传感器电路包括用于感应外界湿度的检测电路、以及与所述检测电路电性连接的电平转换电路和稳压电路，所述检测电路包括相互串联的电阻值相同的第一热敏电阻和第二热敏电阻以及惠斯通电桥，所述惠斯通电桥通过检测流经暴露于外界湿度环境的第一热敏电阻与封装的第二热敏电阻的电压输出表征外界环境湿度的差分信号。本实用新型的MEMS湿度传感器的采用第一热敏电阻与第二热敏电阻相互对比获取电压差，通过电压差计算外界湿度。
Description
技术领域
本实用新型属于测量领域，具体涉及一种MEMS湿度传感器。
背景技术
目前，对于热电厂、储藏室、干燥设备等等场景或设备，湿度检测是十分重要的一项工作，通过获取干湿度来调节环境或设备的干湿状况，以获得更好的生活、生产环境。
现今，主要通过湿度传感器来检测环境的干湿度，并基于湿度传感器检测的环境干湿状况来调节环境的干湿度。目前，湿度传感器主要具有以湿敏电阻湿度传感器与湿敏电容湿度传感器，通过湿敏电阻或湿敏电容的来感应环境干湿度的变化。但是，湿敏电阻与湿敏电容在高温下化学材料容易分解，从而导致传感器损坏。同时，湿敏电阻与湿敏电容的不能精确的检测出干湿度的细小变化，而不适用于设置于需要高精度湿度检测的环境中。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可适应于复杂环境可高精度检测湿度的MEMS湿度传感器。
为满足本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：
针对本实用新型的目的，本实用新型提供一种MEMS湿度传感器，其特征在于，包括基板与集成于所述基板的传感器电路，所述传感器电路包括用于感应外界湿度的检测电路、以及与所述检测电路电性连接的电平转换电路和稳压电路，所述检测电路包括相互串联的电阻值相同的第一热敏电阻和第二热敏电阻以及惠斯通电桥，所述惠斯通电桥通过检测流经暴露于外界湿度环境的第一热敏电阻与封装的第二热敏电阻的电压输出表征外界环境湿度的差分信号。
进一步的，所述MEMS湿度传感器还包括用于封装电路的外壳，所述基板容置于所述外壳内。
较佳的，所述基板对应所述第二热敏电阻设有封装壳，所述封装壳用于封装所述第二热敏电阻。
进一步的，所述第一热敏电阻与所述第二热敏电阻为通过MEMS技术切割而成的薄膜电阻。
较佳的，所述第一热敏电阻与所述第二热敏电阻经MEMS技术切割呈现不同形状以定义其各自电阻值。
进一步的，所述传感器电路还包括单片机，所述单片机用于接收所述检测电路输出的差分信号，经计算输出外界湿度信息。
进一步的，所述传感器电路还包括场效应管，所述场效应管与所述检测电路和所述单片机电性连接用于维持电流恒定。
较佳的，所述稳压电路包括用于稳压的稳压芯片，所述稳压芯片用于稳定所述检测电路的电压。
进一步的，所述传感器电路包括电平转换电路，所述电平转换电路包括用于将通信IO转换为5V信号电平的处理芯片。
进一步的，所述基板为硅材料制成，所述第一热敏电阻与第二热敏电阻为铂材料制成。
相对于现有技术，本实用新型的优势如下：
本实用新型的MEMS湿度传感器，该MEMS湿度传感器包括相互串联的电阻值相同的第一热敏电阻和第二热敏电阻，第一热敏电阻暴露于外界湿度环境中，外界湿度将会影响第一热敏电阻的散热，进而影响第一热敏电阻的电阻值，第二热敏电阻封装于基板上，外界湿度环境不会影响第二热敏电阻的电阻值，从而导致相互串联的第一热敏电阻与第二热敏电阻的电压因湿度的影响而不同。
其次，本实用新型的MEMS湿度传感器通过惠斯通电桥检测第一热敏电阻与第二热敏电阻的电压输出表征外界环境湿度的差分信号，该差分信号包括第一热敏电阻与第二热敏电阻的电压大小的差值，单片机接收该差分信号，经计算获取外界环境的湿度信息。同时，通过惠斯通电桥可精确的测量第一热敏电阻与第二热敏电阻之间的电压差，提高检测精确度。
再次，本实用新型的MEMS湿度传感器通过MEMS技术将第一热敏电阻与第二热敏电阻切割成薄膜电阻，通过将第一热敏电阻与第二热敏电阻切割成不同形状以改变电阻值，同时可将第一热敏电阻切割成适于与外界湿度环境相接触的形状，提高检测外界环境湿度的准确度。
再次，本实用新型的MEMS湿度传感器的第一热敏电阻与第二热敏电阻为铂材料制成，可有效的防止第一热敏电阻与第二热敏电阻在复杂环境中失去作用，可稳定的检测外界环境湿度。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型的MEMS湿度传感器的立体示意图。
图2为本实用新型的MEMS湿度传感器的第一热敏电阻与第二热敏电阻结构原理示意图。
图3为本实用新型的MEMS湿度传感器的检测电路与单片机的示意图。
图4为本实用新型的MEMS湿度传感器的稳压电路与电路转换电路的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
作为第一方面，本实用新型涉及一种MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)湿度传感器，该MEMS湿度传感器用于检测外界环境湿度。
参见图1，该MEMS湿度传感器10包括外壳16、基板15以及集成于基板15上的传感器电路。
该外壳16包括用于容置基板15的容置腔13，该容置腔13具有开口，该开口用于集成于基板15的传感器电路与外界环境相接触。
基板15用于集成上述的传感器电路，该传感器电路用于检测外界环境湿度。
参见图3与图4，所述的传感器电路包括检测电路、电平转换电路以及稳压电路。检测电路包括第一热敏电阻11、第二热敏电阻12、惠斯通电桥。
其中，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12相互串联且电阻值相同。结合图2，第一热敏电阻11集成于基板15上，且第一热敏电阻11暴露于外界环境中，与外界空气充分接触，同时空气中蕴含的水气或水蒸气将影响第一热敏电阻11的散热，进而导致第一热敏电阻11的电阻值的变化。第二热敏电阻12集成于基板15上，基板15上设有封装壳14，第二热敏电阻12设置于该封装壳14之内，该封装壳14用于防止外界空气进入封装壳14内影响第二热敏电阻12的散热，导致第二热敏电阻12的电阻值的变化。优选的，基板15为第一热敏电阻11也设有封装壳14，但该封装壳14设有开口，外界环境的空气可通过该开口进入封装壳14内。
由于第一热敏电阻11被外界环境湿度所影响，导致第一热敏电阻11的电阻值受湿度的影响与封装于封装壳14内的第二热敏电阻12的电阻值不相同，从而导致当电流流经相互串联的第一热敏电阻11与第二热敏电阻12时，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12的电压大小不同，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12之间具有电压差，通过该电压差反映外界湿度。
检测电路的惠斯通电桥与第一热敏电阻11与第二热敏电阻12电性连接，惠斯通电桥可检测到第一热敏电阻11与第二热敏电阻12的电压的大小，并将第一热敏电阻11与第二热敏电阻12的电压差通过差分信号的方式输出。
所述的传感器电路包括单片机，单片机接收到惠斯通电桥输出的差分信号，单片机经过计算将差分信号转化为外界湿度信息，并将外界湿度信息输出。优选的，单片机将外界湿度信息输出至MEMS湿度传感器10的显示屏，并将外界湿度信息以可读的形式显示于显示屏。或者，单片机将外界湿度信息输出至远程服务器或终端设备上。
在另一个实施例中，惠斯通电桥通过检测第一热敏电阻11与第二热敏电阻12之间的电阻值的变化，获取第一热敏电阻11与第二热敏电阻12的电阻差，将该电阻差通过差分信号的方式输出至单片机，单片机检测到该差分信号，通过该差分信号所代表的电阻差来计算外界环境的湿度。
参见图3，本实用新型的检测电路与单片机的示意图，第一热敏电阻11为S1，第二热敏电阻12为S2，惠斯通电桥由R1、R2与R3组成，单片机为U1。且检测电路与单片机还与场效应管电性连接。传感器电路还包括场效应管，该场效应管用于维持电路的稳定。
参见图4，所述的传感器电路还包括两个电平转换电路与稳压电路，该两个电平转换电路用于将通信IO转换为5V信号电平,具体的该两个电平转换电路包括用于将通信IO转换为5V信号电平的处理芯片。该两个电平转换电路分为图4中的U3与P5，稳压电路为U4，且稳压电路具有稳压芯片。
所述的传感器电路的稳压电路用于为单片机提供稳定单片机与检测电路的电压。
第一热敏电阻11与第二热敏电阻12采用MEMS半导体工艺，将第一热敏电阻11与第二热敏电阻12通过MEMS切割技术切割成薄膜电阻。较佳的，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12还可通过MEMS切割工艺切割成不同的形状，不同形状的第一热敏电阻11与第二热敏电阻12具有不同的电阻值。在一个较佳的方案中，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12通过MEMS切割工艺切割成相同的热敏电阻，以保持第一热敏电阻11与第二热敏电阻12的电阻值的相同。
进一步的，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12采用惰性金属材料制成。具体的，第一热敏电阻11与第二热敏电阻12为可采用铂材料制成铂电阻，通过铂材料制成的热敏电阻，可适用于恶劣的环境中，例如，在高温、油污以及酸性等环境中可保持良好的稳定性。
基板15主要采用硅材料制成，传感器电路主要采用惰性金属材料制成，以抵御高腐蚀等等的恶劣环境，具体的，传感器电路可采用金、铂与银等材料制成。
综上所述，本实用新型的MEMS湿度传感器10，通过设置相互串联的电阻值相同的第一热敏电阻11与第二热敏电阻12，并基于惠斯通电桥检测暴露于外界湿度环境的第一热敏电阻11与封装的第二热敏电阻12的电压差，并将电压差输出至单片机，单片机基于该电压差经计算获取外界湿度信息，且第一热敏电阻11与第二热敏电阻12通过MEMS技术切割制成铂电阻可抵御恶劣的外界环境，延长使用寿命。
以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种MEMS湿度传感器，其特征在于，包括基板与集成于所述基板的传感器电路，所述传感器电路包括用于感应外界湿度的检测电路、以及与所述检测电路电性连接的电平转换电路和稳压电路，所述检测电路包括相互串联的电阻值相同的第一热敏电阻和第二热敏电阻以及惠斯通电桥，所述惠斯通电桥通过检测流经暴露于外界湿度环境的第一热敏电阻与封装的第二热敏电阻的电压输出表征外界环境湿度的差分信号。
2.如权利要求1所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述MEMS湿度传感器还包括用于封装电路的外壳，所述基板容置于所述外壳内。
3.如权利要求1所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述基板对应所述第二热敏电阻设有封装壳，所述封装壳用于封装所述第二热敏电阻。
4.如权利要求1所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述第一热敏电阻与所述第二热敏电阻为薄膜电阻。
5.如权利要求1或4所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述第一热敏电阻与所述第二热敏电阻呈现不同形状以定义其各自电阻值。
6.如权利要求1所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述传感器电路还包括单片机，所述单片机用于接收所述检测电路输出的差分信号，输出外界湿度信息。
7.如权利要求6所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述传感器电路还包括场效应管，所述场效应管与所述检测电路和所述单片机电性连接用于维持电流恒定。
8.如权利要求1所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述稳压电路包括用于稳压的稳压芯片，所述稳压芯片用于稳定所述检测电路的电压。
9.如权利要求6所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述传感器电路包括电平转换电路，所述电平转换电路包括用于将通信IO转换为5V信号电平的处理芯片。
10.如权利要求1所述的MEMS湿度传感器，其特征在于，所述基板为硅材料制成，所述第一热敏电阻与第二热敏电阻为铂材料制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022797622.5U CN213813431U (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Mems湿度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022797622.5U CN213813431U (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Mems湿度传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213813431U true CN213813431U (zh) | 2021-07-27 |
Family
ID=76940077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022797622.5U Active CN213813431U (zh) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Mems湿度传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213813431U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113532540A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-22 | 山东理工大学 | 一种悬空电桥式mems传感结构 |
-
2020
- 2020-11-27 CN CN202022797622.5U patent/CN213813431U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113532540A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-10-22 | 山东理工大学 | 一种悬空电桥式mems传感结构 |
| CN113532540B (zh) * | 2021-07-28 | 2024-03-22 | 山东理工大学 | 一种悬空电桥式mems传感结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5741074A (en) | Linear integrated sensing transmitter sensor | |
| CA1043124A (en) | Fluid flow measuring system | |
| DE60139017D1 (de) | Dünnfilm-magnetfeldsensor | |
| CN101586970A (zh) | 用于组合式传感器装置的集成机械组件设计 | |
| US20070295095A1 (en) | Apparatus for providing an output proportional to pressure divided by temperature (P/T) | |
| CN111896153A (zh) | 一种温补型陶瓷一体化压阻压力传感器 | |
| Hanneborg et al. | An integrated capacitive pressure sensor with frequency-modulated output | |
| CN210742233U (zh) | 一种简易多功能容器 | |
| CN213813431U (zh) | Mems湿度传感器 | |
| JP2022502650A (ja) | 熱流体検出を有する電子機器ハウジング | |
| US3330158A (en) | Solid state temperature measuring device | |
| JPH076849B2 (ja) | 電子温度計 | |
| CN213632255U (zh) | 一种膜式流量计 | |
| CN106383248B (zh) | 基于热敏电阻的测速装置 | |
| CN205506244U (zh) | 一种基于fpga的小型测温监控系统 | |
| CN203908583U (zh) | 温度、湿度、气压集成传感器 | |
| CN209541790U (zh) | 一种管道螺纹安装式温湿度传感器 | |
| CN111121999B (zh) | 一种具有恒流源的pt100电阻芯的测温电路 | |
| CN202533212U (zh) | 动态等效模式的电子式机油压力传感器 | |
| CN211824551U (zh) | 集成传感器和可穿戴设备 | |
| JP3358684B2 (ja) | 熱依存性検出装置 | |
| CN221945907U (zh) | 一种半导体传感电路及燃气报警器 | |
| CN218157670U (zh) | 一种方便悬挂的室外温湿度传感器 | |
| CN210180560U (zh) | 一种仓壁测温变送器 | |
| CN216116245U (zh) | 一种带扩散硅式压力检测电路的液位传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 510336 building 3, No.17 Yunjun Road, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: Guangzhou Aosong Electronics Co.,Ltd. Address before: 510336 building 3, No.17 Yunjun Road, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee before: AOSONG (GUANGZHOU) ELECTRONICS Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |