一、產(chǎn)品概述

數(shù)字式溫度、濕度傳感器是指能將溫度量、濕度量同時(shí)采集并且轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的設(shè)備或裝置。

MHTRD11 數(shù)字式溫度、濕度傳感器簡稱為溫濕度傳感器。是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫、濕度復(fù)合傳感器，本產(chǎn)品具有較高的可靠性與的*穩(wěn)定性。

以下內(nèi)容如無特殊說明，文中的“溫濕度傳感器”即本“MHTRD11” 產(chǎn)品。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

成本合理、*穩(wěn)定、具備相對濕度和溫度測量、超快響應(yīng)、抗*力強(qiáng)、超長的信號傳輸距離、單總線式數(shù)字信號輸出、精確校準(zhǔn)，優(yōu)良的品質(zhì)。

三、產(chǎn)品外觀

圖1  產(chǎn)品尺寸圖（單位：mm）

引腳說明表

四、應(yīng)用范圍

用于暖通空調(diào)、除濕器、農(nóng)業(yè)、冷鏈倉儲、測試及檢測設(shè)備、消費(fèi)品、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)記錄器、氣象站、家用電器、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、車輛船舶交通工具等其他相關(guān)需要檢測和控制溫度、濕度的領(lǐng)域。

五、產(chǎn)品參數(shù)

1電氣特性

電氣特性參數(shù)表

2相對濕度

相對濕度測量性能參數(shù)表

3溫度

溫度測量性能參數(shù)表

注[1]此精度為出廠時(shí)檢驗(yàn)時(shí)，傳感器在 25℃和 5V，條件下測試的精度指標(biāo)，其不包括遲滯和非線性，且只適合非冷凝環(huán)境。

注[2]在 25℃和 1m/s 氣流的條件下，達(dá)到一階響應(yīng) 60%所需要的時(shí)間。

注[3]在揮發(fā)性有機(jī)混合物中數(shù)值可能會高一些。見說明書的應(yīng)用儲存信息。

六、典型應(yīng)用

溫濕度傳感器典型應(yīng)用電路圖

微處理器與溫濕度傳感器的連接和典型應(yīng)用電路如上圖所示，傳感器的DATA引腳經(jīng)過信號線連接后，在經(jīng)過上拉電阻后與微處理器的 I/O 端口相連。

電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，以下事項(xiàng)需注意：

1、信號線纜*使用屏蔽線，以獲得理想的信號質(zhì)量和合適的傳輸距離。

2、建議：連接信號線纜長度在短于5米時(shí)用4.7KΩ的上拉電阻，線長大于5m時(shí)根據(jù)實(shí)際情況降低此電阻的阻值。

3、使用 3.3V 電壓供電時(shí)信號連接線盡量短，信號連接線過長會導(dǎo)致傳感器供電不足，引起測量偏差或失敗。

4、每次讀出的溫濕度數(shù)值是上一次測量的結(jié)果。欲獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),需連續(xù)讀取 2 次，但不建議連續(xù)更多次讀取傳感器。每次讀取傳感器間隔大于 2 秒即可獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

5、電源部分如有波動(dòng)，會影響到溫度測量值。如使用開關(guān)電源紋波過大，溫度會出現(xiàn)跳動(dòng)，此時(shí)應(yīng)做好濾波措施。

七、串行通信數(shù)據(jù)格式說明（單線雙向 One-Wire）

◎單總線說明

單總線溫濕度傳感器器件采用簡化后的單總線通信方式。單總線即只有一根數(shù)據(jù)線。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由單總線完成。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過一個(gè)漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常要求外接一個(gè)上拉電阻（常用4.7kΩ），這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)， 其狀態(tài)為高電平。由于單總線系統(tǒng)是主從結(jié)構(gòu)（主子機(jī)結(jié)構(gòu)），只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，因此主機(jī)訪問器件均必須嚴(yán)格遵循單總線序列，如果出現(xiàn)序列混亂，作為從機(jī)的傳感器器件將不響應(yīng)主機(jī)的呼叫。

◎單總線傳送數(shù)據(jù)位定義

DATA線用于主機(jī)與溫濕度傳感器之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次傳送 40 位數(shù)據(jù)，高位先出。

數(shù)據(jù)格式:

8bit 濕度整數(shù)位數(shù)據(jù) + 8bit 濕度小數(shù)位數(shù)據(jù) + 8bit 溫度整數(shù)位數(shù)據(jù) + 8bit 溫度小數(shù)位數(shù)據(jù) + 8bit 校驗(yàn)位。

◎校驗(yàn)位數(shù)據(jù)定義

“8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”，位長為8bit 。

校驗(yàn)位等于所得結(jié)果的末 8 位。

單總線傳送數(shù)據(jù)信號規(guī)范格式表

示例一：接收到的 40 位數(shù)據(jù)如下：

校驗(yàn)位計(jì)算：0011 1010+0000 0101+0001 0111+0000 0110= 0101 1100，

計(jì)算的校驗(yàn)位數(shù)值為  和 收到的校驗(yàn)位的值  相等，則接收數(shù)據(jù)正確。

解析如下：

濕度值：0011 1010(整數(shù))=3AH=58%RH0000 0101(小數(shù))=05H=0.5%RH

=>濕度值為：58%RH + 0.5%RH = 58.5%RH

溫度值：0001 0111(整數(shù))=17H=23℃0000 0110(小數(shù))=06H=0.6℃

=>溫度值為23℃ + 0.6℃ = 23.6℃

◎特殊說明：

當(dāng)溫度低于 0 ℃ 時(shí)溫度數(shù)據(jù)的低 8 位的*位（即位）置為 1。示例： -12.3 ℃ 表示為 0000 1100 1000 0011

溫度值：0000 1100(整數(shù))=0CH=12℃，1000 0011(小數(shù))=03H＝0.3℃ ，1 代表溫度為零下

=>溫度值為-(12℃+0.3℃)＝ -12.3℃

示例二：接收到的 40 位數(shù)據(jù)如下：

校驗(yàn)位計(jì)算：0011 1010+0000 0101+0001 0111+0000 0110＝ 0101 1100

因?yàn)橛?jì)算的校驗(yàn)位數(shù)值為0101 1100 和 收到的校驗(yàn)位的值0101 1101 不相等，本次接收的數(shù)據(jù)不正確，

數(shù)據(jù)將被丟棄，需重新發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

◎數(shù)據(jù)時(shí)序圖

用戶主機(jī)（微處理器MCU）發(fā)送一次開始信號后，從機(jī)/子機(jī)（溫濕度傳感器Sensor）從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，待主機(jī)開始信號結(jié)束后，傳感器發(fā)送響應(yīng)信號，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集。信號發(fā)送時(shí)序如圖所示。

數(shù)據(jù)時(shí)序圖

注：主機(jī)從傳感器讀取的溫濕度數(shù)據(jù)總是前一次的測量值，如兩次測間隔時(shí)間很長，請連續(xù)讀兩次數(shù)據(jù)，并拋棄*次數(shù)據(jù)，以第二次獲得的測量值為實(shí)時(shí)溫濕度值。

◎外設(shè)讀取步驟

主機(jī)和從機(jī)之間的通信可通過如下幾個(gè)步驟完成【微處理器MCU（如外設(shè)）讀取傳感器Sensor的數(shù)據(jù)的步驟】。

步驟一:  溫濕度傳感器上電后（溫濕度傳感器上電后要等待 1秒以越過不穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間不能發(fā)送任何指令），測試環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)在傳感器內(nèi)。同時(shí)，溫濕度傳感器的DATA 數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平，此時(shí)溫濕度傳感器的DATA 引腳處于輸入狀態(tài)，時(shí)刻檢測外部信號，等待主機(jī)的呼叫。

步驟二:  微處理器（主機(jī)）的I/O 設(shè)置為輸出同時(shí)輸出低電平，且低電平保持時(shí)間不能小于 18ms（大不得超過 30ms），然后微處理器的I/O 設(shè)置為輸入狀態(tài)。由于上拉電阻拉高電平，微處理器的 I/O 即 溫濕度傳感器的 DATA 數(shù)據(jù)線也隨之變高，等待溫濕度傳感器作出回答信號，發(fā)送信號如圖所示：

微處理器（主機(jī)）發(fā)送起始信號示意圖

步驟三:

溫濕度傳感器（從機(jī)/子機(jī)）的DATA 引腳檢測到外部信號有低電平時(shí)，等待外部信號低電平狀態(tài)結(jié)束，經(jīng)過拉高等待延遲時(shí)序后，溫濕度傳感器的 DATA 引腳處于輸出狀態(tài)，輸出 83 微秒的低電平作為應(yīng)答信號，緊接著輸出 87 微秒的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。同時(shí)，微處理器的 I/O 處于輸入狀態(tài)，檢測到 I/O 有低電平（溫濕度傳感器的83微秒回應(yīng)信號）后，等待 87 微秒的高電平后的數(shù)據(jù)接收，發(fā)送信號如圖所示：

傳感器（從機(jī)/子機(jī)）響應(yīng)信號示意圖

步驟四:

由溫濕度傳感器的 DATA 引腳輸出 40 位數(shù)據(jù)，微處理器根據(jù)I/O 電平的變化接收 40 位數(shù)據(jù)，

位數(shù)據(jù)“0”的格式為： 54 微秒的低電平和 23-27 微秒的高電平，

位數(shù)據(jù)“1”的格式為： 54 微秒的低電平加 68-74 微秒的高電平。

位數(shù)據(jù)“0”、“1”信息的信號格式如圖所示：

結(jié)束信號：

溫濕度傳感器的DATA 引腳輸出 40 位數(shù)據(jù)后，繼續(xù)輸出低電平 54 微秒后轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，由于上拉電阻上拉，DATA線隨之變?yōu)?/span>持續(xù)高電平，釋放總線。

此時(shí)溫濕度傳感器內(nèi)部重測環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，并記錄存儲數(shù)據(jù)，等待外部信號的到來。

注：為保證傳感器的準(zhǔn)確通訊，用戶在讀取信號時(shí)，請嚴(yán)格按照下表和數(shù)據(jù)時(shí)序圖中的參數(shù)和時(shí)序進(jìn)行設(shè)計(jì).

八、應(yīng)用信息

1、工作與貯存條件

超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá)3%RH的臨時(shí)性漂移信號。返回正常工作條后，傳感器會緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。要加速恢復(fù)進(jìn)程可參閱下一節(jié)“恢復(fù)處理”。

在非正常工作條件下長時(shí)間使用會加速產(chǎn)品的老化過程。

避免將元件*放在結(jié)露和過于干燥的環(huán)境中以及以下環(huán)境。

A、鹽霧 ；　　　　　　　　　　　　B、酸性或氧化氣體，例如二氧化硫，鹽酸；

2、恢復(fù)處理

置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)。

處理程序：在 45℃ 和 <10%RH 的濕度條件下保持 2 小時(shí)（恒溫烘干）；隨后在20～30℃和 >70%RH 的濕度條件下保持 5 小時(shí)以上。

3、溫度影響

氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測量濕度時(shí)，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個(gè)印刷線路板，在安裝時(shí)應(yīng)盡可能將傳感器遠(yuǎn)離發(fā)熱的電子元件，并安裝在熱源下方，同時(shí)保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，傳感器引腳盡量減少金屬連接，傳感器的焊盤與印刷電路板其它部分的銅、錫、金等金屬鍍層接觸面積應(yīng)盡可能小或距離盡可能大，并在兩者之間留出一道縫隙。

4、光線影響

長時(shí)間暴露在太陽光照射下或強(qiáng)烈的紫外線輻射中，會使性能降低。

5、暴露在化學(xué)物質(zhì)中的影響

電容式濕度傳感器的感應(yīng)層會受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴(kuò)散可能導(dǎo)致測量值漂移和靈敏度下降。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會緩慢地釋放出去。上文所述的恢復(fù)處理可以加速實(shí)現(xiàn)這一過程。

高濃度的化學(xué)污染會導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的*損壞，從而使得傳感器失效。

6、配線注意事項(xiàng)

信號線材的質(zhì)量會影響通訊距離和通訊信號質(zhì)量，*使用高質(zhì)量屏蔽線。

7、注意事項(xiàng)

u 手動(dòng)焊接，在 300℃的溫度條件下接觸時(shí)間須少于 3 秒。

u 波峰焊溫度不高于260攝氏度，時(shí)間須少于 5 秒。

u 禁止用酒精、洗板水或其他液體對器件本體清洗、或泡入液體內(nèi)。

九、關(guān)鍵通告

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