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)
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特性:-
濕度測量范圍:0%-100%RH
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濕度測量精度:典型±1.5%(HS3001,10%-90%RH,25℃)
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14位分辨率:典型0.001%RH
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獨立可編程的分辨率:8、10、12、14位
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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)
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溫度測量精度:典型±0.2℃(HS3001,-10℃-+80℃)
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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)
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卓越的抗老化穩定性
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具有極強的抗惡劣環境特性和機械沖擊保護
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。下圖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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
圖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。
原文標題:【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
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