Выбираем оптимальный датчик влажности: обзор решений Winsen, HOPERF, Novosense и других компаний

18 августа 2025

Михаил Варакин (г. Ишим)

Сегодня китайские компании активно развивают направления разработки и исследований, чтобы поставлять на рынок не только качественные, но и инновационные решения с конкурентными аналогами. Это способствует оптимизации технических решений и дает возможность оснастить разрабатываемые проекты инновационными компонентами. В ассортименте КОМПЭЛ представлены различные решения датчиков влажности.

Необходимость беспрерывно производить замеры, контролировать и регулировать содержание влаги в воздухе – востребованная задача в быту, промышленности и сельскохозяйственной деятельности. Поэтому процесс развития таких компактных измерительных приборов, как датчиков влаги, идет непрерывно. Они значительно упрощают процесс круглосуточного детектирования концентрации молекул воды в атмосфере.

Современным сенсорным датчикам необходимо отвечать целому ряду требований: помимо высокой точности, чувствительности и быстроты операций они должны иметь широкий измерительный диапазон и стабильность показаний.

Области применения датчиков влажности

Измерение показателей влажности необходимо в таких сферах деятельности, как:

• химическая и топливная промышленность;
• медицина и фармацевтика;
• лесоперерабатывающая промышленность;
• системы умного дома и интернет вещей (IoT);
• сельскохозяйственная и пищевая отрасль;
• хранение продукции, в том числе в холодильных и морозильных камерах, и другие области.

Датчики влажности подразделяются на множество видов согласно среде применения, принципу действия, конструкции и другим параметрам. В том числе они классифицируются и по виду выходного сигнала на аналоговые и цифровые.

Аналоговые датчики очень точны, работают в широком диапазоне температуры и надежны, но у них есть ряд недостатков:

• для получения значений влажности нужен внешний измеритель;
• на результат измерения влияют провода, посредством которых датчик подключен;
• на один провод можно подключить только один датчик, а значит, количество входов в измерителе должно быть равным количеству датчиков.

Цифровые датчики лишены всех вышеперечисленных недостатков.

На рынке существует множество сенсоров влажности производства как западных, так и азиатских компаний. Китайские производители активно вкладывают средства в исследования и разработки, предлагая продукты с дифференцированными параметрами разных ценовых категорий (таблица 1).

Основные параметры выбора датчика влажности 

Диапазон измерения зависит от типа устройства и условий применения. Обычно датчики измеряют относительную влажность (RH) – процентную долю фактического количества водяных газов в воздухе и количество насыщенного водяного пара при одинаковой температуре. Оптимальный диапазон составляет 0…100%, особенно при измерении влажности воздуха. Есть модели, которые фиксируют значения в пределах, например, 2…90% или 1…45%. Узкий диапазон оправдан лишь в том случае, когда большее значение влажности для проверяемого материала физически невозможно. К примеру, влажность древесины обычно составляет 5…50%.

Точность измерений – это характеристика качества показаний, отражающая близость результата измерения влажности к нулю погрешности и зависящая от типа устройства. Однако для численного описания точности используют понятие погрешности, выделяя абсолютную и относительную:

• Абсолютная погрешность – это разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой влажности. Она выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина.
• Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой влажности, которая выражается в долях или процентах от действительного значения измеряемой влажности и может варьироваться в пределах ±2%…±5%, в зависимости от качества устройства и условий эксплуатации.

Температурный диапазон – это пределы температуры, в которых датчик влажности работает без ошибок.

Напряжение питания, необходимое работы датчика, также является существенным параметром.

Энергопотребление. Современные датчики влажности часто работают в импульсном режиме: большую часть времени находятся в состоянии глубокого сна с потреблением в единицы микроампер. Периодически устройство просыпается для снятия показаний и передачи данных, что может привести к повышению энергопотребления до десятков миллиампер в течение нескольких миллисекунд.

Интерфейс связи. Как правило, это Bluetooth, I²C, UART, аналоговый и другие.

Немаловажным критерием при выборе датчика влажности является способ измерения:

• емкостные датчики измеряют изменение емкости конденсатора при повышении или понижении уровня влажности;
• резистивные – используют материал, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от влажности;
• оптические – анализируют изменения световых характеристик, например, поглощения или отражения, вызванные конденсацией воды на поверхности чувствительного элемента;
• психрометрические – определяют влажность путем измерения температуры испарения. Для этого используются два термометра: сухой и обернутый в увлажненную ткань.

Таблица 1. Обзор параметров датчиков влажности производства китайских компаний

Варианты исполнения датчиков влажности азиатского производства, их схемы присоединения и вычитывания данных представлены на рисунках 1…4.

Рис. 1. Внешний вид датчика ZS03 производства компании Winsen (а) и его однопроводная схема подключения (б)

Шину передачи данных на контроллер (MCU) нужно подтянуть к питанию через резистор 4.7к.

Рис. 2. Двухпроводная (а) и однопроводная (б) схемы подключения датчика ZS5 производства Winsen

В двухпроводной схеме подтягивание требуется для обоих проводов. Корпус датчика аналогичен модели ZS03.

Рис. 3. Внешний вид (а) и схема подключения (б) датчика NSHT30-CLAR, выпускаемого компанией Novosense

По энергопотреблению в ждущем режиме данный датчик характеризуется как экономичный, что для некоторых проектов является существенным преимуществом и влияет на выбор компонента.

Рис. 4. Датчик DHT11 Digital Temperature and Humidity Sensor: а) схема подключения; б) внешний вид с таблицей распиновки; в) вариант исполнения с кабелем

Рекомендации по установке датчиков влажности

• Размещать датчики следует в местах с наиболее стабильной влажностью, подальше от источников тепла, холода, влаги или вентиляторов, чтобы избежать искажений. В жилых и офисных помещениях следует располагать приборы на высоте около 1,5…2 м от пола.
• Не следует устанавливать датчик на уличной стене, она может быть холоднее или теплее окружающего воздуха, что исказит показания.
• Не рекомендуется устанавливать датчик под прямыми солнечными лучами, поскольку нагрев корпуса может повлиять на точность измерений.
• Для больших помещений или домов с несколькими зонами рекомендуется использовать несколько датчиков, чтобы учитывать микроклимат в каждой комнате.
• Многие современные датчики можно интегрировать в интеллектуальные системы, например, умный дом, поскольку они поддерживают подключение к ним и позволяют автоматизировать управление микроклиматом.

Датчики влажности азиатского производства характеризуются различными технико-экономическими показателям. Благодаря использованию современных технологий и оптимизации производства китайские компании предлагают качественную продукцию по более низким ценам, чем их зарубежные аналоги. Это позволяет оснастить выполняемые проекты современным оборудованием.

Зачастую каждый проект и электронное устройство имеют свои особенности и нуждаются в уникальных подходах. Компания КОМПЭЛ всегда готова оказать поддержку в подборе нужной модели, дать рекомендации и организовать оперативную поставку подходящих компонентов для решения любых технологических задач.

Дополнительные материалы

1. Азиатские датчики температуры для промышленности, бытовых приборов и автомобильной электроники
2. Датчики и изоляторы сигналов Novosense поступили на склад КОМПЭЛ