基于HS300X系列温湿度传感器的技术特点

传感器一直是业界广泛关注的基础产品之一，好的传感器能够给用户提供完整的物理量表征，对待测量做出准确、快速的响应。作为传感器家族中最基础的品类——温湿度传感器一直时刻存在着我们生活的各个方面，从平时的日常起居到工业自动化，无不见到它们的身影。虽然温湿度传感器已经存在了很长的时间，但是进入到物联网以及工业4.0时代之后，各种需求爆炸性的出现，对传感器的体积、功耗、测量范围、精度、成本提出了更高的要求，这就促使相关企业不断的对它们进行改进。

今天我们手中拿到的是一款由瑞萨（Renesas Electronics）公司推出的SDAH01温湿度传感器评估套件，该套件主要是为用户提供一个相对简单的平台来对HS300X系列温湿度传感器进行评估。

整个外包装比较精美，内部防震防静电处理也充分展示了国际大厂的风范。从外部看，包装盒的大小约为170mm*160mm ，别看盒子不大，里面的内容可不少，包装盒的表面直接写明了内部所包含的配件：1块评估板，3个HS3001传感器，1个传感器模块扩展电缆，1个包含了demo软件的U盘，1根USB电缆以及用户指南、用户快速指南和评估板的声明文件。（图1）

图1

打开包装盒后，首先是一个硬纸板材质的用户指南（User Guide）和快速上手（Quick Start Guide）指南，拿在手上非常有质感。在快速上手指南上记载了该评估套件使用方法的简化版本，只需要四个步骤就能够快速开始评估；而在用户指南上除了给出该评估套件的详细使用步骤外，还对评估板的不同工作模式进行了详细的介绍，最后还给出了评估板的性能参数以及技术支持网址。这样细心周到的为用户考虑，非常值得我们学习，不得不为它点个赞！

移开表面的指南，映入眼帘的就是我们今天评测的主角了（图2）。电缆、评估板等错落有致的排列在盒子里。细心的朋友可能还发现了，这个评估板还送一个U盘？没错，这应该是厂商想到现在绝大数电脑都不会有光驱吧，这个U盘里面存放着官方提供的DEMO程序，待会我们就要用它来读取并显示传感器获取的数据。

图2

先看看我们的主角，从静电袋中小心翼翼的把评估板拿出来，可以看出整个板子并不是很大，长宽分别为42mm*31mm，大概只有半张名片大小（图3）。整个板子被白色的丝印分成了5个部分。在板子的左上角有个非常醒目的标记：IDT。有些朋友可能比较疑惑：不是瑞萨吗？为什么LOGO是IDT呢？原来瑞萨已经收购了IDT公司，现在IDT只是瑞萨的子公司了。板子的右上角为电源控制区①，包含有一个拨动开关以及一个指示灯。上面的文字清晰的说明了拨动开关用途就是由用户选择评估板是电池供电还是USB供电，当用户选择是否USB供电时，指示灯会被点亮。

图3

在板子的中间区域是传感器接口以及离线温湿度采集数据的记录控制区②和③。当中的start/stop logging按键很清晰的说明了它的用途是控制开始或结束离线读取传感器。在按钮的右边是一个名为L2 Enable的拨动开关以及一个名为L2的LED灯，通过查阅手册得知，L2的LED灯用来表明是否正在进行测量。而当电池供电需要节约电量时，我们可以通过L2 Enable拨动开关来关闭该LED灯。在板子的下方是USB接口④，和其他板子不同，该评估板提供的是MINI USB的接口，这就意味着我们无法使用普通的android手机线与其进行通信了。

在板子的背面图4，主要是两个大件： PIC18LF2550单片机以及1632电池座。通过查阅相关资料我们可以知道PIC18LF2550包含有I2C，SPI，USB等多个接口，很显然它就是用于读取传感器数据以及提供USB通信的核心。另外，在整个评估板的四个角上，厂商还很贴心的加上了4个塑料支脚，这不得不使我们为它再点一个赞。

图4

既然是评测温湿度传感器，那么传感器当然是今天的关键啦。与其他评估板不同的是，SDAH01评估板采用的是传感器与主控板分离的模式，为了便于测量距离较远位置的参数，厂商还提供了一个传感器延长线，下图为评估板提供的3个SH300X传感器与延长线（图5）。

图5

首先，让我们来看看HS300X系列温湿度传感器的特点。根据测量精度的不同该系列一共包含了HS3001~HS3004共4款产品，它们的技术特点如下：

• 14位分辨率：0.01% RH（典型值）

• 极短的RH响应时间：6秒（典型值）

• 低电流消耗：平均值为1.0μA（每秒进行一次相对湿度和温度测量，8位分辨率，1.8V电源）

• 出色的抗老化稳定性

• 非常坚固耐用，可耐受恶劣的环境条件和机械冲击

• 超低功耗

• 宽电源电压：1.8V至5.5V

• 工作温度范围：-40°C至+125°C

• 3.0mm × 2.41mm × 0.8mm DFN型6-LGA封装

• 与MCU通信的数据接口为I2C。

在精度方面，下表来源于官方的数据文档，在其中给出了各款产品温湿度的测量范围。在我们的评估套件中配套的是HS3001传感器，因此它的湿度测量精度为±1.5%，温度测量精度为±0.2℃，这个指标应该能够满足大多数应用。

在应用方面，HS300X传感主要用在应用

• 气候控制系统

• 家用电器

• 气象站

• 工业自动化

• 医疗设备

• 汽车座舱气候控制

下图为HS300X系列的典型应用电路，可以看出其使用起来非常简单，仅需外接两个电容及两个上拉电阻即可。

为了快速评估HS3001传感器的性能，我们将附带的USB线与评估板连接，同时把右上角电源控制区内的拨动开关调整到USB的位置，此时旁边的LED灯点亮即说明电源正常（图6）。

图6

利用评估板中所附带U盘中的IDT Demo软件来获取评估板的所采集到的温湿度信息。把U盘插入，系统就会自动的进行安装，过程非常简单，一直点下一步就行了，值得注意的是这个软件需要.net框架3.5的支持，所以请确保系统安装了这个版本。安装好软件后直接双击快捷方式就可以打开（如下图）。整个界面非常简单：下方的状态栏中给出了板子的状态当前的测量值，上方的工具栏里包含File ，Tools菜单用于设定，特别注意：Measure是一个按钮，当板子连接好后，就可以点击Measure按钮进行测量了，中间为测量结果图形显示区，红色为温度、蓝色为湿度。

点击工具栏中的Tools菜单，里面有四个选项，分别为：

Measurement Settings ：用来设置采样时间（0.5-3600秒）或采样次数（最大不能超过100万，0表示无限）。

Set Resolution ：设置精度，可以选着8 bit-14bit

Data Logging：获取离线数据。也就导出利用电池供电存储在评估板内部的温湿度数据。

Get Sensor ID：获取当前传感器的ID号

总结：

SDAH01评估套件具有上手简单、功能全面的特点，即便是一个新手，也很容易使用这款评估套件。通过测试发现，HS3001传感器反映灵敏，特别是内置校准与温度补偿逻辑电路，能够免去用户使用过程进行校准的烦恼。
       责任编辑:pj