相關(guān)應(yīng)用

溫濕度傳感器可用于消費(fèi)品、汽車(chē)、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、暖通空調(diào)、除濕器、農(nóng)業(yè)、冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、其他相關(guān)濕度檢測(cè)控制等領(lǐng)域項(xiàng)目。

參數(shù)了解

對(duì)于溫濕度傳感器，我們需要了解下面幾個(gè)參數(shù)的含義：

?相對(duì)濕度：一般用單位%RH表示。相對(duì)濕度是單位體積空氣內(nèi)實(shí)際所含的水氣密度(用d1 表示)和同溫度下飽和水氣密度(用d2 表示)的百分比，即%RH = d1/ d2 x 100%?？梢员硎究諝庵械慕^對(duì)濕度與同溫度和氣壓下的飽和絕對(duì)濕度的比值，得數(shù)是一個(gè)百分比，也可以理解成某濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量與同溫度和氣壓下飽和空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量之比。

?溫濕度重復(fù)率誤差：表示在規(guī)定的重復(fù)性和恒定的環(huán)境條件下，規(guī)定的重復(fù)性是多次連續(xù)濕度/溫度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差(3σ)的3倍。它是對(duì)物理傳感器輸出上的噪聲的度量，不同的測(cè)量模式允許高/中/低重復(fù)性。

?分辨率：是指測(cè)量數(shù)據(jù)中所顯示的最小量值，不表示精度值。

?濕滯回差：表示器件在吸濕和脫濕兩種情況下，其感濕特征量的同一數(shù)值所指示的環(huán)境相對(duì)濕度的最大差值。

?響應(yīng)時(shí)間：一般表示溫濕度階躍函數(shù)達(dá)到63%的時(shí)間，在25°C和1m/s氣流下有效。在應(yīng)用中的溫濕度響應(yīng)時(shí)間取決于傳感器的設(shè)計(jì)。

?長(zhǎng)期漂移：一般表示每年的時(shí)間，溫濕度所產(chǎn)生的的測(cè)量數(shù)值上的偏移情況。

元器件工作模式

溫濕度傳感器SHT30-DIS有兩種工作轉(zhuǎn)換模式。一種是單次轉(zhuǎn)換模式，另一種是周期轉(zhuǎn)換模式，這個(gè)應(yīng)該很好理解。在這兩者轉(zhuǎn)換模式中，都有一個(gè)可配參數(shù)，就是重復(fù)率。重復(fù)率越高，轉(zhuǎn)換持續(xù)的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，功耗也就越高，但是轉(zhuǎn)換的精度也會(huì)越高。在周期轉(zhuǎn)換模式中，轉(zhuǎn)換頻率越高也會(huì)影響功耗和測(cè)量時(shí)間。

需要注意的是，在使用軟件驅(qū)動(dòng)控制這些溫濕度傳感器器件時(shí)，測(cè)量時(shí)間這個(gè)參數(shù)需要特別的注意，因?yàn)檫@個(gè)涉及到從代碼上需要對(duì)每次測(cè)量之間的給予足夠的時(shí)間延時(shí)。

另外，需要強(qiáng)調(diào)一下，發(fā)送任何命令之前，需要先發(fā)送中斷周期測(cè)量模式的命令。

功耗測(cè)評(píng)

首先，為了保持評(píng)測(cè)的準(zhǔn)確性，我們先用一個(gè)電阻負(fù)載來(lái)驗(yàn)證一下設(shè)備測(cè)試精度，電阻是0.1%精度的10M電阻，所以電阻的阻值誤差我們先可以忽略。

打開(kāi)功耗分析儀電源mPower1203測(cè)試設(shè)備，設(shè)置1V輸出。可以看到，在配套的E-sight工具上顯示了流過(guò)電阻的電流值。理論上1V電壓給10M電阻供電，流過(guò)的電流是100nA，我們實(shí)測(cè)的值是96nA，和理論值相差4nA，基本上設(shè)備的電流分辨率和精度都還是不錯(cuò)的。

接下來(lái)我們開(kāi)始評(píng)測(cè)溫濕度傳感器SHT30-DIS的相關(guān)功耗。

將mPower1203測(cè)試設(shè)備輸出設(shè)置為3.3V，因?yàn)镾HT30-DIS的供電是3.3V。我們先看一下SHT30-DIS規(guī)格書(shū)中的一些耗流數(shù)據(jù)。這里，我們主要評(píng)測(cè)幾組電流值，包括：

1.單次轉(zhuǎn)換模式，每秒轉(zhuǎn)換一次，重復(fù)率設(shè)置為低條件下的平均電流，典型值1.7uA;

2.測(cè)量時(shí)的工作電流，典型值600uA;

3.單次轉(zhuǎn)換模式下，休閑狀態(tài)時(shí)的電流，典型值200nA;

4.周期轉(zhuǎn)換模式下，休閑狀態(tài)時(shí)的電流，典型值45uA;

評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)：

1.我們先設(shè)置SHT30-DIS為工作在單次轉(zhuǎn)換模式，每秒轉(zhuǎn)換一次，重復(fù)率設(shè)置為低，并且觀測(cè)一下相關(guān)的電流。我們從電流波形中可以看到實(shí)測(cè)的平均電流是1.124uA，與規(guī)格書(shū)中的典型值1.7uA相差并不大。

2.繼續(xù)分析這個(gè)電流波形，我們展開(kāi)一個(gè)電流峰，這也是SHT30-DIS測(cè)量時(shí)的工作電流。我們從電流波形中可以看到實(shí)測(cè)的工作電流是390.419uA，規(guī)格書(shū)中的典型值是600uA。而且波形中一次測(cè)量的持續(xù)時(shí)間是2.719ms，與規(guī)格書(shū)中的典型值2.5ms也是比較接近的。

3.繼續(xù)分析這個(gè)電流波形，我們測(cè)試一下波形中，電流脈沖之間的底部電流，這也是SHT30-DIS在單次轉(zhuǎn)換模式下的休閑狀態(tài)電流。我們從電流波形中可以看到實(shí)測(cè)的電流是83nA，與規(guī)格書(shū)中的典型值是200nA相比也是在一個(gè)數(shù)量級(jí)。

4.我們將SHT30-DIS設(shè)置為工作在周期轉(zhuǎn)換模式，設(shè)置的頻率是1s兩次，觀測(cè)一下相關(guān)的電流。電流波形中的電流脈沖之間的底部電流，這也是SHT30-DIS在周期轉(zhuǎn)換模式下的休閑狀態(tài)電流。從電流波形中可以看到實(shí)測(cè)的電流是37.09uA，與規(guī)格書(shū)中的典型值是45uA相比相差不大。另外，一次測(cè)量的工作電流是461.15uA，工作持續(xù)時(shí)間是2ms的樣子。

所評(píng)測(cè)的測(cè)試數(shù)據(jù)基本上在規(guī)格書(shū)中的典型值數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)。

最后，需要提一下，在我們進(jìn)行功耗評(píng)測(cè)的時(shí)候，在和規(guī)格書(shū)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，需要了解典型值的含義。一般情況下，規(guī)格書(shū)上的值都是相對(duì)比較保守的，而且典型值是表示正態(tài)分布中一個(gè)1σ的值，也就是說(shuō)68.27%的概率是落在典型值左右。換句話說(shuō)，一個(gè)100個(gè)測(cè)試樣本，68.27個(gè)樣本的測(cè)試數(shù)據(jù)是滿足典型值的。

mPower1203是一款穩(wěn)壓直流電源用于低功耗分析，有著Ksight N6705的精度，卻比Power monitor更小巧便攜。電腦端使用配套的E-sight工具可以實(shí)時(shí)分析波形，具有電源供電和電流表雙模式。

支持linux和windows系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)API接口(提供C#,python,VB,C++等例程)，方便工廠和測(cè)試環(huán)境集成到現(xiàn)有的工具和設(shè)備中進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。

審核編輯：湯梓紅