【视频】选湿度传感器:论综合实力,这颗料不服不行!Renesas US082-HS3001EVZ 测评

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。湿度传感器也是其中使用较为广泛且备受关注的器件。  1  器件介绍
hs3001是renesas electronics推出的一款高精度、完全校准的湿度传感器。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。
082-hs3001evz湿度传感器pmod板是renesas electronics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。
图1(图源:视频)
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 特性: 湿度测量范围:0%-100%rh
湿度测量精度:典型±1.5%(hs3001,10%-90%rh,25℃)
14位分辨率:典型0.001%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±0.2℃(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,1.8v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
      2  评估板介绍首先我们来对us082-hs3001evz湿度传感器pmod板进行简单的介绍。下方图2是评估板的电路原理图。
图2(图源:视频)  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。下图3是评估板的电路板正面:图3(图源:视频)  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。评估板背面如图4所示,丝印了评估板型号及跳线功能等信息。图4(图源:视频)  
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。
图5(图源:视频)
 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。
图6(图源:视频)
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。
图7(图源:视频)
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。
图8(图源:视频)
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。
图9(图源:视频)
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。  
 3  测试 测试使用到的设备:
逻辑分析仪、功耗测试仪、renesasmcu开发板套件、mcu主控测试板。
图10(图源:视频)  us082-hs3001evz,可以很方便的和renesas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。
图11(图源:视频)
  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。
图12(图源:视频)
  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。
图13(图源:视频)
4  小结
通过对us082-hs3001evz湿度传感器pmod板的测试我们可以看到,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,renesas的hs3001芯片是一颗在各个方面都非常优秀的湿度传感器。
原文标题:【视频】选湿度传感器:论综合实力,这颗料不服不行!renesas us082-hs3001evz 测评
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