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。
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。