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【視頻】選濕度傳感器:論綜合實力,這顆料不服不行!Renesas US082-HS3001EVZ 測評

貿澤電子 ? 來源:未知 ? 2022-12-14 08:15 ? 次閱讀
隨著物聯網的發展,越來越多的傳感器設備進入我們生活、生產中。濕度傳感器也是其中使用較為廣泛且備受關注的器件。

1器件介紹

HS3001是Renesas Electronics推出的一款高精度、完全校準的濕度傳感器。精度高、快速的測量響應時間和長期穩定性,以及小封裝尺寸,使HS3001成為從便攜式到惡劣環境的各種應用的理想選擇。

集成校準和溫度補償邏輯通過標準I2C輸出提供完全校正的濕度和溫度值。測量數據經過內部校正和補償,可在很寬的溫度和濕度水平范圍內準確運行——無需用戶校準。

082-HS3001EVZ濕度傳感器Pmod板是Renesas Electronics特意為HS3001傳感器推出的一款評估板。本次測評也是針對該評估板進行測試,進一步驗證HS3001的使用便捷程度和性能。

圖1(圖源:視頻

下滑查看更多詳情

特性:
  • 濕度測量范圍:0%-100%RH

  • 濕度測量精度:典型±1.5%(HS3001,10%-90%RH,25℃)

  • 14位分辨率:典型0.001%RH

  • 獨立可編程的分辨率:8、10、12、14位

  • 快速的RH響應時間:典型1秒(1m/s空氣流速),典型4秒(靜態空氣)

  • 溫度測量精度:典型±0.2℃(HS3001,-10℃-+80℃)

  • 低功耗:每秒進行1次濕度和溫度測量的情況下,平均1uA(8位分辨率,1.8V供電),平均24.4uA(14位分辨率,3.3V供電)

  • 卓越的抗老化穩定性

  • 具有極強的抗惡劣環境特性和機械沖擊保護

2評估板介紹首先我們來對US082-HS3001EVZ濕度傳感器Pmod板進行簡單的介紹。下方圖2是評估板的電路原理圖。

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圖2(圖源:視頻) 模塊對外連接使用Pmod Type 6A接口,一個輸入,一個輸出,方便與評估板之間的串接。HS3001使用I2C接口通訊,電源輸入和內部電源輸出對地掛接去耦電容。電路板上I2C接口連線上有兩個可以通過跳線選擇的上拉電阻圖3是評估板的電路板正面:圖3(圖源:視頻) 電路板右側可以連接MCU控制板,左側可以連接附加的Pmod接口的傳感器電路板。中間部分是HS3001濕度傳感器芯片,還有兩個用來連接上拉電阻的跳線。評估板背面如圖4所示,絲印了評估板型號及跳線功能等信息圖4(圖源:視頻)

HS3001使用I2C接口進行通訊,可通過數據手冊給出的指令與芯片通信模塊上電后默認處于睡眠狀態,需要使用I2C寫指令觸發,等待轉換后可以使用讀指令讀取濕度、溫度數據。等待時間長短由使用溫濕度的分辨率位數而定。

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圖5(圖源:視頻)
讀取的溫濕度數據已經是芯片內部經過校正和補償結束的數據,不需要用戶另外進行處理。可以通過公式將數據轉換成浮點型的溫濕度。

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圖6(圖源:視頻)

芯片還自帶非易失存儲器,可以對溫度、濕度數據分辨率進行設置。需要在芯片上電后10ms內使用I2C寫入指令進入編程模式,同樣可以使用指令退出編程模式。

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圖7(圖源:視頻)

編程模式下可以讀取芯片ID,修改溫度、濕度數據分辨率,需要注意的是溫度、濕度數據分辨率存儲區內存有校準數據,改寫分辨率前,要將存儲器內其他數據一起讀出,并只改寫對應分辨率的數據位,不然造成測量結果的偏差。

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圖8(圖源:視頻)

HS3001無論是工作功耗還是待機功耗都非常低,不進行測量的時候默認處于睡眠模式,3.3V供電情況下,全溫度范圍-40-+125℃待機電流小于1uA。

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圖9(圖源:視頻)

溫濕度使用14位分辨率,3.3V供電下,1s進行1次測量,平均電流24.4uA。所以HS3001特別適合電池供電的應用。

3測試

測試使用到的設備:

邏輯分析儀、功耗測試儀、RenesasMCU開發板套件、MCU主控測試板。

圖10(圖源:視頻) US082-HS3001EVZ,可以很方便的和Renesas的開發板套件進行連接。e2studio編譯軟件自帶的FSP靈活配置軟件包中包含了HS3001的底層程序,用戶可以通過簡單配置使用HS3001濕度傳感器。參照官方給出的示例程序就可以做出簡單的應用。

當然也可以通過數據手冊中的I2C指令對HS3001進行操作。

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圖11(圖源:視頻)

使用杜邦線連接MCU控制板和US082-HS3001EVZ模塊,使用功耗測試儀測量模塊電流。

可以看到上電后,模塊的待機功耗約為0.43uA,觸發開啟溫濕度測量后,可以看到模塊1s一次的測量平均電流約為23.42uA。

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圖12(圖源:視頻)

使用自己做的上位機程序可以更加直觀得看到溫濕度數據,溫濕度數據都非常穩定。使用手去觸摸評估板,可以看到溫濕度的響應非常迅速。

使用邏輯分析儀分別連接評估板的GND、VCC、SDA、SCL,然后將控制板連接電腦并開啟溫濕度測量。

使用邏輯分析儀抓取測量過程中主控與評估板之間I2C通訊的數據,可以更加直觀的看到整個通訊過程。首先主控給HS3001發送測量觸發指令,等待一定時間后可以獲取有效的溫濕度數據。


13(圖源:視頻)

4小結

通過對US082-HS3001EVZ濕度傳感器Pmod板的測試我們可以看到,濕度傳感器使用十分簡單,僅通過簡單的I2C指令就可獲取內部校正和補償后可靠的溫濕度數據。

整個芯片的功耗也非常低,特別適合對功耗要求高的應用。

還有高精度和快速響應的特點,不得不說,Renesas的HS3001芯片是一顆在各個方面都非常優秀的濕度傳感器。


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