易用且可靠，綜合性能優(yōu)秀的溫濕度傳感器 —— 瑞薩US082-HS3001EVZ 測評

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的傳感器設(shè)備進入我們生活、生產(chǎn)中。溫濕度傳感器也是其中使用較為廣泛且備受關(guān)注的器件。

器件介紹

HS3001是瑞薩電子推出的一款高精度、完全校準的溫濕度傳感器。精度高、快速的測量響應(yīng)時間和長期穩(wěn)定性，以及小封裝尺寸，使HS3001成為從便攜式到惡劣環(huán)境的各種應(yīng)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(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部校正和補償，可在很寬的溫度和濕度水平范圍內(nèi)準確運行——無需用戶校準。

US082-HS3001EVZ是瑞薩電子特意為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。

特性

• 濕度測量范圍：0% - 100% RH
• 濕度測量精度：典型±5%（HS3001，10%-90% RH, 25℃）
• 14位分辨率：典型001% RH
• 獨立可編程的分辨率：8、10、12、14位
• 快速的RH響應(yīng)時間：典型1秒（1m/s 空氣流速），典型4秒（靜態(tài)空氣）
• 溫度測量精度：典型±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，8V供電），平均24.4uA（14位分辨率，3.3V供電）
• 卓越的抗老化穩(wěn)定性
• 具有極強的抗惡劣環(huán)境特性和機械沖擊保護

評估板介紹

首先我們來對US082-HS3001EVZ評估板進行簡單的介紹。

這是評估板的電路原理圖。

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(nèi)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。

這是評估板的電路板正面：

電路板右側(cè)可以連接MCU控制板，左側(cè)可以連接附加的Pmod接口的傳感器電路板。中間部分是HS3001溫濕度傳感器芯片，還有兩個用來連接上拉電阻的跳線。

評估板背面絲印了評估板型號及跳線功能等信息。

HS3001使用I2C接口進行通訊，可通過數(shù)據(jù)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(tài)，需要使用I2C寫指令觸發(fā)，等待轉(zhuǎn)換后可以使用讀指令讀取濕度、溫度數(shù)據(jù)。等待時間長短由使用溫濕度的分辨率位數(shù)而定。

讀取的溫濕度數(shù)據(jù)已經(jīng)是芯片內(nèi)部經(jīng)過校正和補償結(jié)束的數(shù)據(jù)，不需要用戶另外進行處理。

可以通過公式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成浮點型的溫濕度。

芯片還自帶非易失存儲器，可以對溫度、濕度數(shù)據(jù)分辨率進行設(shè)置。需要在芯片上電后10ms內(nèi)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。

編程模式下可以讀取芯片ID，修改溫度、濕度數(shù)據(jù)分辨率，需要注意的是溫度、濕度數(shù)據(jù)分辨率存儲區(qū)內(nèi)存有校準數(shù)據(jù)，改寫分辨率前，要將存儲器內(nèi)其他數(shù)據(jù)一起讀出，并只改寫對應(yīng)分辨率的數(shù)據(jù)位，不然造成測量結(jié)果的偏差。

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。

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(yīng)用。

測試

測試使用到的設(shè)備：

邏輯分析儀、功耗測試儀、瑞薩MCU開發(fā)板套件、MCU主控測試板

US082-HS3001EVZ屬于瑞薩的快速連接評估板，可以很方便的和瑞薩的開發(fā)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溫濕度傳感器。參照官方給出的示例程序就可以做出簡單的應(yīng)用。

當(dāng)然也可以通過數(shù)據(jù)手冊中的I2C指令對HS3001進行操作。

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(fā)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。

使用自己做的上位機程序可以更加直觀得看到溫濕度數(shù)據(jù)，溫濕度數(shù)據(jù)都非常穩(wěn)定。使用手去觸摸評估板，可以看到溫濕度的響應(yīng)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(shù)據(jù)，可以更加直觀的看到整個通訊過程。首先主控給HS3001發(fā)送測量觸發(fā)指令，等待一定時間后可以獲取有效的溫濕度數(shù)據(jù)。

小結(jié)

通過對US082-HS3001EVZ評估板的測試我們可以看到，溫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(nèi)部校正和補償后可靠的溫濕度數(shù)據(jù)。

整個芯片的功耗也非常低，特別適合對功耗要求高的應(yīng)用。

還有高精度和快速響應(yīng)的特點，不得不說，瑞薩的HS3001芯片是一顆在各個方面都非常優(yōu)秀的溫濕度傳感器。