Микроконтроллеры Процессоры, проекты, программирование

Цифровой датчик влажности и температуры HIH-6130-021

Фирма Honeywell, среди всех производителей датчиков, всегда выделялась высоким качеством продукции и уникальными свойствами своих изделий. Сказанное в полной мере относится и к датчику влажности HIH-6130-021. В отличие от широко распространенных сенсоров от Sensirion, данный датчик полностью работоспособен на шине I2C, и предоставляет пользователю готовые значения температуры и влажности, не требующие дополнительных вычислений.

Цифровой датчик влажности и температуры HIH-6130 предназначен для использования в промышленном оборудовании. В его основе лежит емкостный полимерный сенсор, не чувствительный к конденсации влаги, пыли, грязи и многим химическим веществам.  Помимо HIH-6130-021 в серии HIH-613x имеется модель HIH-6130-000, главным отличием которой является используемый интерфейс SPI. Также существуют варианты с общим обозначением HIH-6131, дополнительно оснащенные гидрофобным фильтром.

Характеристики HIH6130-021

• диапазон измерения влажности от 0% RH до 100 %RH, температуры от  -25°C до 85°C.
• погрешность измерений относительной влажности, включающая все возможные отклонения и нелинейности составляет  ± 5% в диапазоне температур от 5 ° C до 50 ° C и влажности 10 % RH до 90% RH.
• высокая стабильность датчика. Уход показаний составляет 1.2% относительной влажности в течение пяти лет.
• цифровой выход, реализованный в виде шины I2C. Датчик предоставляет истинное значение влажности и температуры в 14-ти разрядном двоичном коде.
• низкое энергопотребление. Диапазон напряжения питания составляет от 2.3 до 5.5В . В рабочем режиме потребление тока составляет 650мкА, в спящем 1мкА.
• компактный корпус SOIC-8.
• широкий диапазон рабочих температур от -25°C до 85°C
• два выхода сигнализации

Применение HIH-6130

Датчик HIH-6130-021 чрезвычайно прост в применении. Для его работы обязателен только один конденсатор 0.1мкФ, и обвязка шины I2C. Slave-адрес в 7-ми битном формате равен 0x27. Микросхема имеет возможность смены slave-адреса на произвольный, из диапазона 0x00-0x7F.

Типовая схема включения HIH6130

При длительном бездействии, внутренние схемы датчика автоматически переходят в режим пониженного энергопотребления. Для старта измерения достаточно обратиться к датчику выставит slave-адрес на шину. Длительность периода измерения составляет 36.65 миллисекунд. По окончании измерения датчик вновь перейдет в спящий режим. Последнее измеренное значение сохраняется во внутреннем буфере микросхемы и доступно для считывания в любое время.

Старт измерения

Как уже было сказано выше, для начал измерения температуры и влажности достаточно подать на датчик Slave-адрес с установленным условием записи. После того, как схема HIH-6130-021 распознает его и выставит ответ, можно сформировать условие Stop. В некоторых компиляторах встроенные процедуры обмена по I2C не поддерживают такой режим. Они требуют обязательной передачи какой-либо информации. Выходом из положения может стать запись нулевого байта, после slave-адреса.

Диаграмма начала измерения для HIH6130

Считывание показаний

Для считывания показаний опять же достаточна передача только Slave-адреса, но уже с условием чтения. Первые два принятых байта будут содержать состояние датчика и значение влажности, следующие два – температуру. При необходимости считывания только влажности, после приема первых двух байт можно выставить условие Stop, и не принимать байты 3 и 4.

Диаграмма чтения влажности для HIH6130

Влажность представлена в 14-ти разрядном двоичном коде и передается в дух первых байтах, выровненной по младшему биту. В старшем байте биты 7 и 6 показывают текущее состояние датчика:

• 00 – нормальный режим работы. Данные измерений актуальны.
• 01 – данные измерений уже были прочитаны.
• 10 – устройство в режиме настройки (командный режим)
• 11 – производится диагностика EEPROM. Прочитанные данные подлежат игнорированию

Значение температуры также представлено в 14-ти разрядном формате, но выровнено по старшему биту. Младшие два бита не имеют информационной ценности.

Микросхема HIH6130 имеет режим настройки, попасть в который можно в течение определенного времени после подачи питания. В этом режиме доступно изменение Slave-адреса микросхемы и установка порогов срабатывания выходных устройств. Учитывая специфичность сенсора, маловероятно, что в большинстве простых применений потребуется задание этих параметров.  Поэтому рассматривать командный режим в рамках этой статьи смысла нет. Работа в командном режиме подробно рассмотрена в Technical Note Entering and Using Command Mode on the Honeywell HumidIcon™ Digital Humidity/Temperature Sensors:HIH-6130/6131 Series. 

Преобразование данных

Для использования измеренных значений влажности и температуры не требуется никаких вычислений за исключением приведения данных к диапазону измерений. Сделать это возможно по следующим формулам:

Влажность (%RH) = (RHadc/16383)*100%

Температура (°C)= (Tadc/16383)*165-40

Более подробную информацию о датчике можно найти в следующих документах:

Honeywell HumidIcon™ Digital Humidity/Temperature Sensors: HIH-6130/6131 Series

Technical Note I2C Communication with the Honeywell HumidIcon™ Digital Humidity/Temperature Sensors: HIH-6130/6131 Series

Technical Note Entering and Using Command Mode on the Honeywell HumidIcon™ Digital Humidity/Temperature Sensors:HIH-6130/6131 Series