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易用且可靠,综合性能优秀的温湿度传感器 —— 瑞萨US082-HS3001EVZ 测评

2022/12/15
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阅读需 7 分钟
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随着物联网的发展,越来越多的传感器设备进入我们生活、生产中。温湿度传感器也是其中使用较为广泛且备受关注的器件。

器件介绍

HS3001是瑞萨电子推出的一款高精度、完全校准的温湿度传感器。精度高、快速的测量响应时间和长期稳定性,以及小封装尺寸,使HS3001成为从便携式到恶劣环境的各种应用的理想选择。

集成校准和温度补偿逻辑通过标准 I²C 输出提供完全校正的湿度和温度值 。测量数据经过内部校正和补偿,可在很宽的温度和湿度水平范围内准确运行——无需用户校准。

US082-HS3001EVZ是瑞萨电子特意为HS3001传感器推出的一款评估板。本次测评也是针对该评估板进行测试,进一步验证HS3001的使用便捷程度和性能。

特性

  • 湿度测量范围:0% - 100% RH
  • 湿度测量精度:典型±5%(HS3001,10%-90% RH, 25℃)
  • 14位分辨率:典型001% RH
  • 独立可编程的分辨率:8、10、12、14位
  • 快速的RH响应时间:典型1秒(1m/s 空气流速),典型4秒(静态空气)
  • 温度测量精度:典型±2℃(HS3001,-10℃-+80℃)
  • 低功耗:每秒进行1次湿度和温度测量的情况下,平均1uA(8位分辨率,8V供电),平均24.4uA(14位分辨率,3.3V供电)
  • 卓越的抗老化稳定性
  • 具有极强的抗恶劣环境特性和机械冲击保护

 

评估板介绍

首先我们来对US082-HS3001EVZ评估板进行简单的介绍。

这是评估板的电路原理图

模块对外连接使用Pmod™ Type 6A接口,一个输入,一个输出,方便与评估板之间的串接。HS3001使用I²C接口通讯,电源输入和内部电源输出对地挂接去耦电容电路板上I²C接口连线上有两个可以通过跳线选择的上拉电阻

这是评估板的电路板正面:

电路板右侧可以连接MCU控制板,左侧可以连接附加的Pmod接口的传感器电路板。中间部分是HS3001温湿度传感器芯片,还有两个用来连接上拉电阻的跳线。

评估板背面丝印了评估板型号及跳线功能等信息。

HS3001使用I²C接口进行通讯,可通过数据手册给出的指令与芯片通信

模块上电后默认处于睡眠状态,需要使用I²C写指令触发,等待转换后可以使用读指令读取湿度、温度数据。等待时间长短由使用温湿度的分辨率位数而定。

 

读取的温湿度数据已经是芯片内部经过校正和补偿结束的数据,不需要用户另外进行处理。

可以通过公式将数据转换成浮点型的温湿度。

芯片还自带非易失存储器,可以对温度、湿度数据分辨率进行设置。需要在芯片上电后10ms内使用I²C写入指令进入编程模式,同样可以使用指令退出编程模式。

编程模式下可以读取芯片ID,修改温度、湿度数据分辨率,需要注意的是温度、湿度数据分辨率存储区内存有校准数据,改写分辨率前,要将存储器内其他数据一起读出,并只改写对应分辨率的数据位,不然造成测量结果的偏差。

HS3001无论是工作功耗还是待机功耗都非常低,不进行测量的时候默认处于睡眠模式,3.3V供电情况下,全温度范围-40-+125℃待机电流小于1uA。

温湿度使用14位分辨率,3.3V供电下,1s进行1次测量,平均电流24.4uA。

所以HS3001特别适合电池供电的应用。

 

测试

测试使用到的设备:

逻辑分析仪、功耗测试仪、瑞萨MCU开发板套件、MCU主控测试板

US082-HS3001EVZ属于瑞萨的快速连接评估板,可以很方便的和瑞萨的开发板套件进行连接。e2studio编译软件自带的FSP灵活配置软件包中包含了HS3001的底层程序,用户可以通过简单配置使用HS3001温湿度传感器。参照官方给出的示例程序就可以做出简单的应用。

当然也可以通过数据手册中的I²C指令对HS3001进行操作。

使用杜邦线连接MCU控制板和US082-HS3001EVZ模块,使用功耗测试仪测量模块电流。

可以看到上电后,模块的待机功耗约为0.43uA,触发开启温湿度测量后,可以看到模块1s一次的测量平均电流约为23.42uA。

使用自己做的上位机程序可以更加直观得看到温湿度数据,温湿度数据都非常稳定。使用手去触摸评估板,可以看到温湿度的响应非常迅速。

使用逻辑分析仪分别连接评估板的GND、VCC、SDA、SCL,然后将控制板连接电脑并开启温湿度测量。

使用逻辑分析仪抓取测量过程中主控与评估板之间I²C通讯的数据,可以更加直观的看到整个通讯过程。首先主控给HS3001发送测量触发指令,等待一定时间后可以获取有效的温湿度数据。

小结

通过对US082-HS3001EVZ评估板的测试我们可以看到,温湿度传感器使用十分简单,仅通过简单的I²C指令就可获取内部校正和补偿后可靠的温湿度数据。

整个芯片的功耗也非常低,特别适合对功耗要求高的应用。

还有高精度和快速响应的特点,不得不说,瑞萨的HS3001芯片是一颗在各个方面都非常优秀的温湿度传感器。

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(RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并成立。RENESAS结合了日立与三菱在半导体领域方面的先进技术和丰富经验,是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的全球领先供应商。创立日期2003年4月1日公司法人董事长&CEO伊藤达业务范围单片机逻辑模拟等的系统LSI、分立半导体元件、SRAM等的存储器开发、设计、制造、销售、服务的提供。集团成员44家公司(日本20家,日本以外24家)年度销售额2006财年(截止至2007年3月):9526亿日元(约83亿美元)从业人员:26000人(全世界20个国家、43家公司)瑞萨科技是世界十大半导体芯片供应商之一,在很多诸如移动通信、汽车电子和PC/AV 等领域获得了全球最高市场份额。瑞萨集成电路设计(北京)有限公司苏州分公司(RDB-SU)是瑞萨科技全资子公司,2004年1月成立以来,现已拥有150多名优秀工程师,承担着家电和汽车电子领域MCU的一系列设计工作,并在2006年4月开始开发面向中国市场的MCU。

(RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并成立。RENESAS结合了日立与三菱在半导体领域方面的先进技术和丰富经验,是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的全球领先供应商。创立日期2003年4月1日公司法人董事长&CEO伊藤达业务范围单片机逻辑模拟等的系统LSI、分立半导体元件、SRAM等的存储器开发、设计、制造、销售、服务的提供。集团成员44家公司(日本20家,日本以外24家)年度销售额2006财年(截止至2007年3月):9526亿日元(约83亿美元)从业人员:26000人(全世界20个国家、43家公司)瑞萨科技是世界十大半导体芯片供应商之一,在很多诸如移动通信、汽车电子和PC/AV 等领域获得了全球最高市场份额。瑞萨集成电路设计(北京)有限公司苏州分公司(RDB-SU)是瑞萨科技全资子公司,2004年1月成立以来,现已拥有150多名优秀工程师,承担着家电和汽车电子领域MCU的一系列设计工作,并在2006年4月开始开发面向中国市场的MCU。收起

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