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数字式温湿度模块 MHTRD11

编号
MHTRD11
没有此类产品
产品描述

一、产品概述

数字度、湿度传感器是指能将温度量、湿度量同时采集并且转换成数字电信号的设备或装置。

MHTRD11 数字度、湿度传感器简称为温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温、湿度复合传感器,本产品具有较高的可靠性与卓越的长期稳定性。

以下内容如无特殊说明,文中的“温湿度传感器”即本“MHTRD11 产品。

、产品特点

成本合理、长期稳定、具备相对湿度和温度测量、超快响应、抗干扰能力强、超长的信号传输距离、单总线式数字信号输出、精确校准,优良的品质。

三、产品外观

    

1  产品尺寸图(单位:mm

引脚编号

名称

功能

连接方式

1

VDD

3.3~5.5V  DC

电源正极

2

DATA

one-wire串行数据

数据总线

3

NC

空引脚

4

GND

信号

电源负极

 

引脚说明

、应用范围

用于暖通空调、除湿器、农业、冷链仓储、测试及检测设备、消费品、自动控制、数据记录器、气象站、家用电器、湿度调节器、医疗、车辆船舶交通工具等其他相关需要检测和控制温度、湿度的领域。

五、产品参数

1电气特性

电气特性参数

 

参数

条件

min

Type

max

   

供电电压

 

3.3

5.0

5.5

  V

供电电流

 

0.06(待机)

-

 1.0(测量)

  mA

采样周期

测量

 

>2

 

   S/次

 

2相对湿度

相对湿度测量性能参数

 

 

参数

条件

min

type

max

  

量程范围

 

20

 

95

%RH

精度[1]

25℃

 

±3

 

%RH

重复性

 

 

±1

 

%RH

互换性

完全互换

响应时间[2]

1/e(60%)

 

<10

 

S

迟滞

 

 

±0.5

 

%RH

漂移[3]

典型值

 

<±0.5

 

%RH/年

 

 

3温度

温度测量性能参数

 

参数

条件

min

type

max

  

量程范围

 

-20

 

60

 精度[1]

25℃

 

±1

 

重复性

 

 

±0.5

 

互换性

完全互换

响应时间[2]

1/e(60%)

 

<10

 

S

迟滞

 

 

±0.3

 

 漂移[3]

典型值

 

<±0.5

 

℃/年

[1]此精度为出厂时检验时,传感器在 25℃和 5V,条件下测试的精度指标,其不包括迟滞和非线性,且只适合非冷凝环境。

[2]在 25℃和 1m/s 气流的条件下,达到一阶响应 60%所需要的时间。

[3]在挥发性有机混合物中数值可能会高一些。见说明书的应用储存信息。

 

六、典型应用

温湿度传感器典型应用电路图

 

微处理器与温湿度传感器的连接典型应用电路如上图所示,传感器的DATA引脚经过信号线连接后,在经过上拉电阻后与微处理器的 I/O 端口相连。

电路设计和应用中,以下事项需注意:

1、信号线缆推荐使用屏蔽线,以获得理想的信号质量和合适的传输距离。

2建议连接信号线长度短于5时用4.7KΩ上拉电阻,线长大于5m时根据实际情况降低电阻的阻值。

3使用 3.3V 电压供电时信号连接线尽量短,信号连接线过长会导致传感器供电不足,引起测量偏差或失败

4每次读出的温湿度数值是上一次测量的结果欲获取实时数据,需连续读取 2 次,但不建议连续多次读取传感器每次读取传感器间隔大于 2 秒即可获得准确的数据。

5电源部分如有波动,会影响到温度测量值。如使用开关电源纹波过大,温度会出现跳动,此时应做好滤波措施

七、串行通信数据格式说明(单线双向 One-Wire

◎单总线说明

单总线温湿度传感器器件采用简化总线通信方式。单总线即只有一根数据线系统中的数据交换、控制均由单总线完成。设备(主机或从机)通过一个漏开路或三态端口连至该数据线,以允许设备在不发送数据时能够释放总线,而让其它设备使用总线;单总线通常要求外接一个上拉电阻(常用4.7kΩ,这样,当总线闲置时, 其状态为高电平。由于单总线系统是主从结构(主子机结构),只有主机呼叫从机时,从机才能应答,因此主机访问器件必须严格遵循单总线序列,如果出现序列混乱,作为从机的传感器器件将不响应主机的呼叫

◎单总线传送数据位定义

DATA线用于主机温湿度传感器之间的通讯和同步采用单总线数据格式,一次传送 40 位数据,高位先出。

数据格式:

8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据 + 8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据 + 8bit 校验位

 

◎校验位数据定义

8bit 湿度整数数据 + 8bit 湿度小数数据 + 8bit 温度整数数据 + 8bit 温度小数数据”,位长为8bit

校验位等于所得结果的末 8 位。

 

名 称

单总线数据格式定义

起始信号

微处理器把数据总线(SDA)拉低一段时间至少 18ms(最大不得超过 30ms),通知传感器准备数据。

响应信号

传感器把数据总线(SDA)拉低 83µs,再接高 87µs 以响应主机的起始信号。

数据格式

收到主机起始信号后,传感器一次性从数据总线(SDA)串行输出 40 位数据,高位先出。

湿 度

湿度高位为湿度整数部分数据,湿度低位为湿度小数部分数据。

温 度

温度高位为温度整数部分数据,温度低位为温度小数部分数据,

定义温度低位 bit8 为 1 时表示负温度,温度低位 bit8 为 0 时表示正温度。

校验位

校验位=湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位。

单总线传送数据信号规范格式表

 

示例一:接收到的 40 位数据如下

0011 1010

0000 0101

0001 0111

0000 0110

0101 1100

湿度 8(整数)

湿度 8(小数)

温度 8(整数)

温度 8(小数)

校验位

校验位计算:0011 1010+0000 0101+0001 0111+0000 0110= 0101 1100

计算的校验位数值为 0101 0001  收到的校验位的值 0101 0001 相等,则接收数据正确

解析如下:

湿度0011 1010(整数)=3AH=58%RH0000 0101(小数)=05H=0.5%RH

=>湿度值为:58%RH + 0.5%RH = 58.5%RH

温度0001 0111(整数)=17H=230000 0110(小数)=06H=0.6

=>温度值为23+ 0.6= 23.6

 

◎特殊说明:

当温度低于 0 ℃ 时温度数据的低 8 位的第一位(即最高位置为 1。示例: -12.3 ℃ 表示为 0000 1100 1000 0011

温度0000 1100(整数)=0CH=12℃,1000 0011(小数)=03H=0.31 代表温度为零下

=>温度值为-(12+0.3)-12.3

 

示例二:接收到的 40 位数据如下

0011 1010

0000 0101

0001 0111

0000 0110

0101 1101

湿度 8(整数)

湿度 8(小数)

温度 8(整数)

温度 8(小数)

校验位

校验位计算:0011 1010+0000 0101+0001 0111+0000 0110= 0101 1100

因为计算的校验位数值为0101 1100  收到的校验位的值0101 1101 相等,本次接收的数据不正确

数据将被丢弃重新发送和接收数据。

 

◎数据时序图

用户主机(微处理器MCU)发送一次开始信号后,从机/子机(温湿度传感器Sensor从低功耗模式转换到高速模式,待主机开始信号结束后,传感器发送响应信号,送出 40bit 的数据,并触发一次信采集。信号发送时序如图所示。

数据时序图

注:主机从传感器读取的温湿度数据总是前一次的测量值,如两次测间隔时间很长,请连续读两次数据,并抛弃第一次数据,以第二次获得的测量值为实时温湿度值。

 

◎外设读取步骤

主机和从机之间的通信可通过如下几个步骤完成微处理器MCU(如外设)读取传感器Sensor的数据的步骤

步骤一:  温湿度传感器上电后(温湿度传感器上电后要等待 1以越过不稳定状态在此期间不能发送任何指令),测试环境温湿度数据,并记录数据在传感器内。同时,温湿度传感器DATA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平此时温湿度传感器DATA 引脚处于输入状态,时刻检测外部信号,等待主机的呼叫

 

步骤二:  微处理器(主机)I/O 设置为输出同时输出低电平,且低电平保持时间不能小于 18ms(最大不得超过 30ms),然后微处理器的I/O 设置为输入状态由于上拉电阻拉高电平,微处理器的 I/O 即 温湿度传感器 DATA 数据线也随之变高,等待温湿度传感器作出回答信号,发送信号如图所示:

微处理器(主机发送起始信号示意图

步骤三:

温湿度传感器(从机/子机)DATA 引脚检测到外部信号有低电平时,等待外部信号低电平状态结束,经过拉高等待延迟时序,温湿度传感器 DATA 引脚处于输出状态,输出 83 微秒的低电平作为应答信号,紧接着输出 87 微秒的高电平通知外设准备接收数据。同时,微处理器的 I/O 处于输入状态,检测到 I/O 有低电平(温湿度传感器的83微秒回应信号)后,等待 87 微秒的高电平后的数据接收,发送信号如图所示:

传感器(从机/子机)响应信号示意图

 

步骤四:

温湿度传感器 DATA 引脚输出 40 位数据,微处理器根据I/O 电平的变化接收 40 位数据,

位数据0”的格式为: 54 微秒的低电平和 23-27 微秒的高电平,

位数据1”的格式为: 54 微秒的低电平加 68-74 微秒的高电平。

位数据0”、“1信息的信号格式如图所示:

结束信号:

温湿度传感器DATA 引脚输出 40 位数据后,继续输出低电平 54 微秒后转为输入状态,由于上拉电阻上拉,DATA线随之变为持续高电平,释放总线

此时温湿度传感器内部重测环境温湿度数据,并记录存储数据,等待外部信号的到来。

 

注:为保证传感器的准确通讯,用户在读取信号时,请严格按照表和数据时序图中的参数和时序进行设计.

符号

参数

  min

 type

 max

 单位

Tbe

主机起始信号拉低时间

18

20

30

ms

Tgo

主机释放总线时间

10

13

35

µS

Trel

响应低电平时间

78

83

88

µS

Treh

响应高电平时间

80

87

92

µS

TLOW

信号“01低电平时间

50

54

58

µS

TH0

信号“0”高电平时间

23

24

27

µS

TH1

信号“1”高电平时间

68

71

74

µS

Ten

传感器释放总线时间

52

54

56

µS

 

八、应用信息

1、工作与贮存条件

超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后,传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程可参阅下一节“恢复处理”。

环   境

温度(℃)

湿度(RH)

工作环境

-20~60

5%~95%

存储环境

-20~60(建议10~30

5%~95%(建议40~70%

在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。

避免将元件长期放在结露和过于干燥的环境中以及以下环境。

A、盐雾 ;            B、酸性或氧化气体,例如二氧化硫,盐酸;

 

2、恢复处理

置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器,通过如下处理程序,可使其恢复到校准时的状态。

处理程序:在 45℃ 和 <10%RH 的湿度条件下保持 2 小时(恒温烘干);随后在2030℃和 >70%RH 的湿度条件下保持 5 小时以上。

3、温度影响

气体的相对湿度,在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时,应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板,在安装时应尽可能将传感器远离发热的电子元件,并安装在热源下方,同时保持外壳的良好通风。为降低热传导,传感器引脚尽量减少金属连接,传感器的焊盘与印刷电路板其它部分的铜、锡、金等金属镀层接触面积应尽可能最小或距离尽可能大,并在两者之间留出一道缝隙。

 

4、光线影响

长时间暴露在太阳光照射下或强烈的紫外线辐射中,会使性能降低。

 

5、暴露在化学物质中的影响

电容式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰,化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中,污染物质会缓慢地释放出去。上文所述的恢复处理可以加速实现这一过程。

高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏,从而使得传感器失效。

 

6、配线注意事项

信号线材的质量会影响通讯距离和通讯信号质量,推荐使用高质量屏蔽线。

 

7、注意事项

手动焊接,在最高 300℃的温度条件下接触时间须少于 3 秒。

波峰焊温度不高于260摄氏度,时间须少于 5 秒。

禁止用酒精、洗板水或其他液体对器件本体清洗、或泡入液体内。

九、关键通告

版权所有,深圳市源建传感科技有限公司®保留一切权利.

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邮件:info@xjchuanganqi.com            电话:0755-26588758    传真:0755-26747274  

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