DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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DB140 数字温湿度传感器探头
数字信号输出
全标定，小尺寸
无需其他外部元件
卓越的长期稳定性
超低能耗，自动休眠
产品概述
DB140 数字温湿度传感器探头是数字温湿度传感器系列中电缆型的传感器。传感器把传感元件和信号处理
集成起来，输出全标定的数字信号。DB140 采用世界先进的温湿度传感器为核心部件，确保产品具有极高的可
靠性与卓越的长期稳定性。传感器内部包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，
并在同一芯片上，与 14位的 A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、高防护
等级、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。
每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在 OTP 内存中，在标定的
过程中使用。传感器在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外
围系统集成变得快速而简单。微小的体积、极高的防护性能、极低的功耗，使 DB140 系列成为各类应用的首选。
材质
传感器外部不锈钢外壳，加强了探头的耐压、耐温、耐损能力。引线采用四芯导线。
应用领域
本产品可应用在工业现场测量、电信基站、电力控制柜、办公室、超市、档案室、生产车间、仓库、机房、
工地等测量场合。
金属封装形式，螺纹连接，更适合于机箱、管道内安装使用。
外形尺寸 订货型号
DB140-
湿度精度 温度精度
10 ±4.5%RH ±0.5@25℃
11 ±3.0%RH ±0.4@25℃
15 ±2.0%RH ±0.3@25℃
电缆长度
1 1米
Z 自选
图1 DB140 DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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传感器性能说明
表 1：相对湿度 温度
图2 25℃时传感器的最大相对湿度误差 图3 最大温度误差
电气特性
参数 条件 Min. Typ. Max. 单位
分辨率 0.4 0.05 0.05 %RH
8 12 12 Bit
典型值 ±4.5 %RH 精度
DB140-10 最大值 见图 2
典型值 ±3.0 %RH 精度
DB140-11 最大值 见图 2
典型值 ±2.0 %RH 精度
DB140-15 最大值 见图 2
重复性 ±0.1 %RH
互换性 可完全互换
迟滞 ±1 %RH
原始数据 ±3 %RH
非线性度
线性化 <<1 %RH
响应时间 tau (63%) 8 S
量程范围 0 100 %RH
长期稳定性 典型值 < 0.5 %RH/yr
参数 条件 Min. Typ. Max. 单位
0.04 0.01 0.01 °C
分辨率
12 14 14 Bit
典型值 ±0.5 ℃ 精度
DB140-10 最大值 见图 3
典型值 ±0.4 ℃ 精度
DB140-11 最大值 见图 3
典型值 ±0.3 ℃ 精度
DB140-15 最大值 见图 3
重复性 ±0.1 °C
互换性 可完全互换
-40 123.8 °C
量程范围
-40 254.9 °F
响应时间 tau 63% 5 30 s
长期稳定性 <0.04 ℃/yr
参数 条件 min typ max 单位
供电电压 2.4 3.3 5.5 V
休眠 2 5 μW
测量 3 mW
功耗
平均 150 μW
通讯 数字两线接口，参见通讯
存储 10-50℃（0-125℃峰值） ，20-60%RH DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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DB140 系列用户指南
1、应用信息
1.1 工作条件
传感器在建议的工作条件下性能正常，即温度范围：-20～+80℃，湿度范围：0～100%RH。超出建议的工作
范围可能导致信号暂时性漂移（60 小时后漂移+3%RH） 。当恢复到正常工作条件后，传感器会缓慢自恢复到校
正状态。在非正常条件下的长时间使用，会加速产品的老化。
1.2 贮存条件与操作说明
湿度传感器不是普通的电子元器件，需要仔细防护，这一点用户必须重视。长期暴露在高浓度的化学蒸汽中
将会致使传感器的读数产生漂移。因此建议将传感器存放于原包装内，并且符合以下条件：温度范围 10℃-50℃
（在有限时间内 0-80℃） ；湿度范围 20-60%RH。若传感器没有原包装，则需要存放在 PE-HD 材质的ESD 袋中。在
生产和运输过程中，要保证传感器远离高浓度的化学溶剂。要避免使用挥发性胶水、粘性胶带、不干胶贴纸，或
具有挥发性的包装材料，如发泡塑料袋、泡沫塑料等。生产场合需要保持通风。
1.3 温度影响
气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工
作。在做测试时，应保证两个传感器在同样的温度下，然后比较湿度的读数。DB140的封装设计排除了从焊接点
到传感器的热传递。如果测量频率过高则会导致自动加热效应，详细信息请参考3.3节。
1.4 光线
DB140 对光线不敏感，但长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使外壳老化。
2、接口说明
图 4
2.1 电源引脚 （VDD, GND)
DB140 系列的供电电压为 2.4-5.5V, 建议供电电压为 3.3V。DB140 的串行接口，在传感器信号的读取及电源
损耗方面，都做了优化处理；传感器不能按照 I
2
C协议编址，但是，如果 I
2
C总线上没有挂接别的元件，传感器
可以连接到 I
2
C总线上，但单片机必须按照传感器的协议工作。 DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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2.2 串行时钟输入（SCK)
SCK 用于微处理器与 DB140 之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小 SCK 频率。
2.3 串行数据（DATA)
DATA 三态门用于数据的读取。DATA在 SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在 SCK时钟上升沿有效。
2.4 电气特性
电气特性如能耗，低、高电平，输入、输出电压等，都取决于电源。表 2 详细解释了 DB140 的电气特性，
若没有标明，则表示供电电压为 5V。若想与传感器获得最佳通讯效果，请设计时严格遵照表 3 与图5 的条件。
参数 条件 min typ max Units
供电 DC 2.4 3.3 5.5 V
测量 0.55 1 mA
平均 2 28 μA
供电电流
休眠 0.3 1.5 μA
低电平输出电压 Iol<4mA 0 250 mV
高电平输出电压 Rp<25kΩ 90% 100% VDD
低电平输入电压 下降沿 0% 20% VDD
高电平输入电压 上升沿 80% 100% VDD
焊盘上的输入电流 1 μA
on 4 mA
输出电流
三态门 (off) 10 20 μA
表2 DB140 DC特性，Rp 代表上拉电阻，Iol 表示低电平输出电流
图5
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* TR_max + TF_max = (FSCK)-1 – TSCKH – TSCKL
** TR0 is determined by the RP*Cbus time-constant at DATA line
*** TV_max and TSU_max depend on external pull-up resistor (RP) and total bus line capacitance (Cbus) at DATA line
**** TH0_max < TV – max (TR0, TF0)
表3 DB140 I/O 信号特性
3、传感器通讯
3.1 启动传感器
首先，选择供电电压后将传感器通电，上电速率不能低于 1V/ms。通电后传感器需要 11ms 进入休眠状态，
在此之前不允许对传感器发送任何命令。
3.2 发送命令
用一组“ 启动传输”时序，来表示数据传输的初始化。它包括：当 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为低电平，
紧接着 SCK变为低电平，随后是在 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为高电平。
图6 “启动传输”时序
后续命令包含三个地址位（目前只支持“000” ） ，和五个命令位。DB140 会以下述方式表示已正确地接收到
指令：在第 8个 SCK 时钟的下降沿之后，将 DATA 下拉为低电平（ACK 位） 。在第 9个 SCK 时钟的下降沿之后，
释放 DATA（恢复高电平） 。
参数 条件 Min. Typ. Max. Units
VDD > 4.5V 0 0.1 5 MHz
FSCK SCK 频率
VDD < 4.5V 0 0.1 1 MHz
TSCKx SCK 高/低时间 100 ns
TR/TF SCK 升/降时间 1 200 * ns
OL= 5 pF 3.5 10 20 ns
TFO
DATA 下降时
间 OL= 100 pF 30 40 200 ns
TRO DATA上升时间 ** ** ** ns
TV DATA有效时间 200 250 *** ns
TSU
DATA 设定时
间
100 150 *** ns
THO DATA保持时间 10 15 **** ns DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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命令 代码
预留 0000x
温度测量 00011
湿度测量 00101
读状态寄存器 00111
写状态寄存器 00110
预留 0101x-1110x
软复位， 复位接口、 清空状态寄存器，
即清空为默认值，下一次命令前等待
至少 11ms
11110
表 4 DB140 命令集
3.3 测量时序（RH, T)
发布一组测量命令（ ‘00000101’表示相对湿度 RH， ‘00000011’表示温度 T）后，控制器要等待测量结
束。这个过程需要大约 20/80/320ms，分别对应 8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%
的变化。DB140 通过下拉 DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发 SCK 时钟前，
必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要
时再读出数据。接着传输 2个字节的测量数据和 1个字节的 CRC奇偶校验。uC需要通过下拉 DATA 为低电平，
以确认每个字节。 所有的数据从 MSB开始， 右值有效 （例如： 对于 12bit 数据， 从第 5个 SCK 时钟起算作 MSB；
而对于 8bit数据，首字节则无意义） 。用 CRC数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验，控制器
可以在测量值 LSB 后，通过保持确认位 ack 高电平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，DB140 自动转入休眠
模式。
警告：为保证自身温升低于 0.1℃，DB140 的激活时间不要超过 10%（例如，对应 12bit 精度测量，每秒最多进
行 1次测量） 。
3.4 通讯复位时序
如果与 DB140 通讯中断，下列信号时序可复位串口：当 DATA 保持高电平时，触发 SCK 时钟 9次或更多，
参阅图 7。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。
图7 通讯复位时序
3.5 CRC-8 校验
数字信号的整个传输过程由 8bit 校验来确保。任何错误数据将被检测到并清除。用户可选择是否做 CRC 校
验。详情可参阅应用说明“CRC-8 校验”。 DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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3.6 状态寄存器
DB140 的某些高级功能可以通过给状态寄存器发送指令来实现，如选择测量分辨率，电量不足提醒或启动
加热功能等。下面的章节概括介绍了这些功能。详情可参阅应用说明“状态寄存器”。
在读状态寄存器或写状态寄存器之后，8 位状态寄存器的内容将被读出或写入，参阅表 4。通讯请阅图 8 和
图 9，状态寄存器位请阅表 5。
图8 状态寄存器写
图9 状态寄存器读
完整的通讯循环请参阅图 10，图11
图10 测量时序
图11 相对湿度测量时序示例，数值“0000’1001‘0011’0001”=2353=75.79%RH（未包含温度补偿） 。DATA有效时间已标出，
可参见DATA 线。传感器控制加粗的DATA线，单片机控制单线的DATA线。
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Bit 类型 说明 默认值
7 预留 0
6 R 电量不足 (低电压检测)
‘0’对应Vdd > 2.47
‘1’对应 Vdd < 2.47
X 无默认值, 此
位仅在测量
结束后更新
5 预留 0
4 预留 0
3 仅供测试, 不使用 0
2 R/W 加热 0 关
1 R/W 不从 OTP加载 0 加载
0 R/W ‘1’= 8bit RH / 12bit T 分辨率
‘0’=12bit RH / 14bit T 分辨率
0 12bit RH
14bit T
表 5 状态寄存器位
测量分辨率：默认的测量分辨率分别为 14bit（温度） 、12bit（湿度） ，也可分别降至 12bit 和 8bit。通常在高速
或超低功耗的应用中采用该功能。
电量不足： “电量不足”功能可监测到 Vdd电压低于 2.47V 的状态。精度为±0.05V。
加热原件：芯片上集成了一个可通断的加热元件。接通后，在环境温度基础上可将 DB140 的温度提高大约 5-10
℃。功耗约增加 8mA @ 5V 供电。
例如，加热元件可用于功能性分析：比较加热前后的温度和湿度值，温度上升的同时，湿度将会降低，露点不变。
注意：加热 DB140 后，读出的温度值并不是环境温度值，而是传感器在加热之后元件本身的温度值。所以，传
感器不适合在启动加热元件的情况下连续使用。
4、输出转换为物理量
4.1 相对湿度
为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，请参阅图 12，建议使用如下公式修正读数：
RHlinear=c1+c2·SORH+c3·SORH
2
(%RH)
表6 优化V4 版 湿度转换系数
表 6 中的系数优化了 V4版传感器的满量程精度。在早期版本中的系数 Cx* ，优化了 V3 版的传感器，同样
适用于 V4 传感器，请参阅表 7。
表7 V3版湿度转换系数，同样适用于V4 DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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简化的修正算法，可参阅应用说明“相对湿度与温度的非线性补偿” 。对高于 99%的那些测量值则表示空气
已经完全饱和，必须被处理成显示值均为 100%RH。请注意湿度传感器对电压基本上没有依赖性。
图12 从SORH转化到相对湿度
4.2 相对湿度对于温度依赖性的补偿
由于实际温度与测试参考温度25℃ (~77℉)的显著不同， 湿度信号需要温度补偿。温度校正粗略对应于
0.12%RH/℃@50%RH，温度补偿系数请参阅表8。
linear RH 2 1 C true RH ) SO t (t 25) - (T RH + ? + ? = °
表8 温度补偿系数
4.3 温度
由能隙材料 PTAT (正比于绝对温度) 研发的温度传感器具有极好的线性。 可用如下公式将数字输出转换为温
度值，温度转换系数请阅表 9：
T 2 1 SO d d T ? + =
表9 温度转换系数
4.4 露点
DB140 不能直接测量露点，但可由温度和湿度值计算得出露点。由于湿度与温度经由同一块芯片测量，
DB140 系列产品可以同时实现高质量的露点测量。可以使用多种公式进行露点 Td计算，但大多数都很复杂。 对
于温度范围为-40-50℃，如下的近似计算可得出高精度的露点值，系数请参阅表 10： DB140系列数字温湿度传感器探头 V2.0
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表10 露点计算参数
关于露点计算的详细资料，请参看“露点计算” 。
4.5 环境稳定性
若传感器可以在装配或设备中应用，那么应用环境需要和测试传感器相一致。在装置中传感器的响应时间会
变长，所以在测量时要预留出足够的时间。具体信息请参考应用说明“认证指南” 。
5、货号信息
所有 DB140 印有批次号。由产品的批次号可以追溯到产品的生产和测试日期。客户不能直接从批次号上查
到相关信息，所有数据都存储于 DABECO。
ESD静电释放的预防
由于元件的固有设计， 导致其对静电的敏感性。 为防止静电导入的伤害或者降低产品性能， 在应用本产品时，
请采取必要的防静电措施。
品质保证
DABECO对其产品的直接购买者提供为期12个月（1年）的质量保证。 （自发货之日起计算）以DABECO出版的该产品
的技术数据手册为准。
在保质期内，产品被证实有缺陷，DABECO将提供免费的维修或更换，如果用户满足下述条件：
该产品在发现缺陷14天内书面通知DABECO。
该产品缺陷有助于发现DABECO的设计、材料、工艺上的不足。
该产品应由购买者付费寄回到DABECO。
该产品应在保质期内。
DABECO只对那些应用在符合该产品技术条件的场合而产生缺陷的产品负责。
DABECO 对其产品应用在那些特殊的应用场合不做任何的保证、担保或是书面陈述。
同时DABECO对其产品应用到产品或是电路中的可靠性也不做任何承诺。
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