第3章 智能家居的硬件系统设计

为电容式、电阻式两种，而相对来说电容式的精准度相比会更好，其感应速度非常快，其缺点就是在水分的侵蚀下很容易氧化。本次设计所采用的数字温湿传感器是DHT11。数字温湿度传感器DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该款温湿度传感器应用专用的温湿度传感技术和数字模块采集技术，为确保该产品具有卓越的长期稳定性和极高的可靠性。传感器DHT11包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，并与一个8位高性能单片机相连接。所以这款产品具有卓越的品质、响应速度超快、性价比极高、抗干扰能力极强等优点。每个温湿度传感器DHT11都是在极为精确的温湿度校验室中经过严密地校准。因此校准系数会以程序的形式存在于OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中需要调用这些校准系数。DHT11的单线制串行接口，使其系统集成变得简易快捷。而其超小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用场合甚至是要求最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。DHT11传感器的性能如表3-1所示。

表 3-1 DHT11性能表

湿 度 分辨率 精度 量程范围 响应时间 迟滞 温 度 分辨率 精度 量程范围 响应时间 1℃ ±1℃ 0—50℃ 10S 1%RH ±4%RH 20%—90%RH 10S ±1%RH

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DHT11典型应用电路如图3-1所示。

图3-1 DHT11典型应用电路

MCU I/O口直接和DHT11的数据双向传输口相连接，当其连接线长度短于20米时用5K的上拉电阻，当其连接线大于20米时要根据实际情况挑选合适的上拉电阻。 使用DHT11时的注意事项：

（1）工作环境和存放条件：温度在10～40℃之间，湿度在60%RH以下。使用过程中超出建议工作范围可能会导致高达3%RH的临时性飘逸信号。返回正常工作条件后，传感器会逐步地向标准状态恢复。在非正常工作环境下长期使用会加速产品的老化。

（2）温度的影响：其实气体的相对湿度，在很大程度上是依赖于温度。所以在测量相对湿度时，应尽量保证温湿度传感器在同一温度条件下工作。 （3）光线：长期暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射下，会降低其性能。 （4）避免结露情况下使用。

3.1.2 烟雾传感器

烟雾传感器按工作原理可分为以下几类：

（1）离子式烟雾传感器：该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

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第3章 智能家居的硬件系统设计

（2）光电式烟雾传感器：光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。

（3）气敏式烟雾传感器：气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。

相比与离子式烟雾传感器和光电式烟雾传感器，气敏式烟雾传感器能探测空气中可燃气体的含量。有效地探测煤气、液化石油气、然气、一氧化碳等多种可燃性气体的微量泄漏，更能起到火灾的预警功能。而综合烟雾传感器市场中多种类的传感器，MQ-2性价比更好。MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 MQ-2模块的实物图如图3-2所示。

图3-2 MQ-2模

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表3-2 MQ-2技术指标

产品型号 产品类型 标准封装 检测气体 检测浓度

标准 电路 条件

负载电阻

标准 测试 条件 下气 敏元 件特 性

灵敏度

S

敏感体表电阻 加热电阻 加热功耗 回路电压 加热电压

VC VH RL RH PH RS

MQ-2 半导体气敏元件 胶木（黑胶木） 可燃气体、烟雾 300-10000ppm(可燃气体)

≤24V DC 5.0V±0.2V ACorDC

可调 31Ω±3Ω（室温）

≤900mW

2KΩ-20KΩ(in 2000ppm

C5H8

Rs(in air)/Rs(1000ppm

异丁烷)≥5

深度斜率

α

≤0.6(R3000ppm/R1000ppm

C5H8)

标准 测试 条件

预热时间 温度、湿度 标准测试电路

20℃±2℃；65%±5%RH

VC:5.0V±0.1V；VH:5.0V±0.1V

不少于48小时

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