可穿戴市场在苹果“iwatch”的传闻中酝酿，发展，而直到最近苹果智能手表“Apple Watch”的公开亮相，才使得可穿戴市场真正走出概念阶段。可以说，“Apple Watch”为可穿戴产品树立了一个新的典范。不过，在“高大上”的“Apple Watch”的示范效应下，智能穿戴拨动了很多公司的神经，其他的可穿戴厂商要如何寻求产品的差异化，从而跟上这波可穿戴市场爆发的商机呢?

　　“其实，可穿戴产品差异化的重点在于传感器，而传感器被称为是可穿戴产品的灵魂，一款高性价比，低功耗，小尺寸的传感器能够为可穿戴产品提供差异化的竞争优势，例如青岛潍坊歌尔的智能手环就采用了世强提供的Silicon Labs的单芯片相对湿度和温度传感器，客户的反应非常好。”世强产品经理吕骏奇表示。

　　相对温湿度传感器在多领域应用全面开花

　　虽然几年前智能手机等移动设备的兴起并没有带动相对温湿度传感器的普及，不过，在可穿戴产品及物联网(IOT)的带动下，相对温湿度传感器必将迎来新一轮市场行情。aaaa如下图1所示为世强代理的Silicon Labs的单芯片相对湿度和温度传感器应用领域。

　　图1. Si701x/2x相对温湿度传感器应用领域

　　Si701x/2x相对温湿度传感器可为家居自动化、HVAC、制冷、医疗照护、远程监控、汽车和工业设备等提供精确相对湿度(RH)感应。当与世强代理的Silicon Labs广受欢迎的节能型微控制器和无线IC产品相结合时，Si701x/2x系列产品能够为连接到物联网的各种可连接设备进行测量、控制和报告环境状况，提供最佳的解决方案。

　　随着生活水平的提高，家居智能化的需求逐步显现，例如将温湿度传感器用于家庭的温度、湿度数据采集系统中，就可以方便、及时的获取室内、外的温度、湿度等数据(也可和其他传感器集成扩展数据采集应用范围)。

　　“配合Silicon Labs最节能的EFM32 MCU及多种传感器组合(包括紫外光、相对温湿度、手势感应)，世强能够为客户提供智能家居应用的总控制开关Demo，客户也可以根据自己的需求定制不同的功能。” 吕骏奇表示。

　　有数据统计表明，与欧美相比中国的食品运输缺乏监控措施，采用温湿度传感器对运输中的食品进行监控可以有效帮助降低食品运输中的损失。此外，环境问题逐渐受到政府和普通民众的普遍关注，而工业生产和精密制造也更关心周边环境变化对产品的影响，使得相对温湿度传感器在工业、医疗、物流、气象等领域得到广泛应用。

　　挑战传统方案，单芯片解决方案全面胜出

　　“我们的客户北京海林(国内最大的温控器生产商)就采用了Silicon Labs的相对温湿度传感器在他们的高端温控器上，天津九安也将我们的温湿度传感器用在婴儿床监护中。这主要是由于Si701x/2x相比普通的分立方案，其精度的一致性更好，产品的性价比更高。” 吕骏奇指出。

　　Si701x/2x传感器系列产品是传统RH感应方法的最佳替代选择，这些传统方法通常采用分立电阻或电容式RH感应原理以及模拟电路去进行温度补偿和信号调节，往往需要较多物料和PCB面积，客户还必须在PCB装配过程中进行RH/温度校准，这就容易降低了温度的一致性。此外，传统的分立式解决方案也与表面贴装技术(SMT)生产不兼容。

　　而Silicon Labs获专利的混合信号技术可在单一IC上集成传感元器件、信号调整电路、模数转换器(ADC)、非易失性存储器和I2C接口，并且可完全用标准的CMOS工艺制造。相较于分立方法，单芯片解决方案仅需要微不足道的BOM成本。并且，Si701x/2x系列产品还与SMT生产兼容。

　　单芯片IC设计提供了更高的易用性，同时降低了制造成本和复杂度。“Si701x/2x系列产品还是工厂完全校准的，其在精度方面和校准方面都有非常好的表现，不用我们再去校准，Si701x/2x在0-80% RH内具有±3% RH的最大精确度，而在 -10℃至+85℃内具有±0.4℃的最大温度精确度。”吕骏奇特别指出。

　　Si701x/2x关键特性：高精度、低功耗、带保护膜

　　由于Silicon Labs的RH感应精度在业内名列前茅，Si701x/2x系列产品非常适合于大多数对RH和温度感应有非常严格精度需求的应用。相对于竞争对手的同类RH/温度传感器，如下图2所示，Si701x/2x传感器在更宽湿度范围(0-80% RH)内具有±3% RH的最大精确度。相对于同类产品，该传感器也在更宽温度范围(-10℃至+85℃)内具有±0.4℃的最大温度精确度。

　　图2.：Si701x/2x与竞争产品的RH精度和范围比较

　　除了在RH精度和范围方面具有极大的竞争优势外，Si701x/2x传感器还在一体化的RH/温度传感器市场具有最低功耗。它支持3.3 V电源电压和8位分辨率，当每秒一次采样率时平均片上功耗为2.2μW，与同类产品功耗相比最大低至6倍。如此高能效使得Si701x/2x系列产品成为功耗敏感型应用的最佳选择，并且有助于延长电池寿命。

　　图3：Si701x/2x与竞争产品的比较

　　RH长期偏移也是相对温湿度传感器一个重要指标，Si701x/2x系列产品具有最低的长期RH漂移，每年小于0.25% RH，这确保最佳的长期RH精确度。

　　Si701x/2x系列产品还是业内唯一支持双温区测量的一体化RH/温度传感器产品，代表了最先进的RH感应发展水平。新型Si7013器件支持具有可编程线性度的第二区温度感应，从而消除了通常系统所需的额外模拟数字转换器(ADC)和补偿软件。这种需要第二区温度感应的应用(例如恒温器)现在能够使用Si7013有效的测量外部热敏电阻的模拟电压。

　　“另外，特别值得一提的是Si701x/2x有非常独特可选的保护膜，这个保护膜相对竞争对手来说，在生产方面有非常好的表现。贴上保护膜的Si701x/2x可以在通过自动化的生产设备时不用做额外的处理，这样非常有利于我们的生产，而我们竞争对手很多是不能做到这一点的。” 吕骏奇特别指出。

　　一体化的CMOS设计提供最高的长期可靠性，并且一个可选的过滤器外盖可以防止沾污，提供额外保护。在工厂安装的外盖是一层覆盖在IC顶部的特氟龙涂层，不仅在PCB装配过程中保护传感器，而且也遍及整个产品生命周期，在产品运行过程中屏蔽来自传感器元件之外的灰尘、污垢和清洗药剂。

　　高性价比传感器搭配节能MCU及无线IC，世强提供免费Demo

　　新型Si701x/2x系列产品有效结合了超低功耗、易用、小尺寸、精确度、可靠性以及标准加工流程兼容性。此外，特别值得一提的还有Si701x/2x所具有的超高的性价比优势，相比最早进入这一领域的某瑞士公司的产品，加了保护膜的Si701x/2x在成本上比其不加保护膜的产品还要低10%，这也是目前世强的很多客户采用Si701x/2x加以替换的最主要的原因之一。(Si701x/2x与该公司产品是pin-to-pin兼容的。)

　　“未来的传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景。当然在具体应用中，也面临一些需要解决的问题。物联网方面，客户希望一块纽扣电池可以为传感器供电达6年之久甚至不用更换电池，另外多种传感器的组网和无线传输方式也是一个问题。” 吕骏奇指出。

　　为了满足物联网对无线感应应用的需求，世强将Si701x/2x传感器以及其他传感器(紫外线指数传感器、手势感应传感器)产品与Silicon Labs的节能型MCU有效结合，为客户提供相应的评估板，并且这些评估板都是免费提供给客户进行评估的。例如下图4所示的智能家居传感模块。

　　本文小结：

　　可穿戴市场即将爆发，本土厂商如何在激烈的市场竞争中实现弯道超车?同时，物联网的快速发展对应用于感应端的无线传感器节点也提出了更高要求。我们需要更高集成度、小尺寸封装和低功耗的传感解决方案，世强代理的Silicon Labs的Si701x/2x满足了这些要求，并且，和竞争相对温湿度传感器相比，Si701x/2x还具备超高性价比、高精度(单芯片解决方案还确保了精度的一致性)、带保护膜的特性，这些特性使得其成为消费电子、智能家居、远程监控、汽车电子、工业设备和健保等应用的绝佳传感器选择。

　　相关元件供应

　　型号：SI7020-A20-GMR                品牌：SILICON LABS

　　型号：SI7020-A20-GM1R              品牌：SILICON LABS

　　型号：SI7021-A20-IM1R               品牌：SILICON LABS

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　　型号：SI7021-A10-IM1R               品牌：SILICON LABS

　　温湿度传感器只是传感器其中的一种而已，只是把空气中的温湿度通过一定检测装置，测量到温湿度后，按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，用以满足用户需求。

　　由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。 温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。

　　湿度测量传感器常见的几个测量方法

　　湿度测量技术来由已久。随着电子技术的发展，近代测量技术也有了飞速的发展。湿度测量从原理上划分二、三十种之多。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值(重量或体积)等等。但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理—化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响的合理使用。

　　常见的湿度测量方法有：动态法(双压法、双温法、分流法)，静态法(饱和盐法、硫酸法)，露点法，干湿球法和形形色色的电子式传感器法。

　　这里双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±2%RH -±1.5%RH。

　　静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6~8小时。

　　露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高。但用现代光—电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。

　　干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久，使用最普遍。干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5~7%RH,明显低于电子湿度传感器。显然干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。

　　本文想强调两点：第一，由于湿度是温度的函数，温度的变化决定性地影响着湿度的测量结果。无论那种方法，精确地测量和控制温度是第一位的。须知即使是一个隔热良好的恒温恒湿箱，其工作室内的温度也存在一定的梯度。所以此空间内的湿度也难以完全均匀一致。

　　第二，由于原理和方法差异较大，各种测量方法之间难以直接校准和认定，大多只能用间接办法比对。所以在两种测湿方法之间相互校对全湿程(相对湿度0~100%RH)的测量结果，或者要在所有温度范围内校准各点的测量结果，是十分困难的事。例如通风干湿球湿度计要求有规定风速的流动空气，而饱和盐法则要求严格密封，两者无法比对。最好的办法还是按国家对湿度计量器具检定系统(标准)规定的传递方式和检定规程去逐级认定。