溫濕度傳感器SHT30-DIS功耗測評

相關(guān)應(yīng)用

溫濕度傳感器可用于消費品、汽車、自動控制、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)、冷鏈倉儲、測試及檢測設(shè)備、其他相關(guān)濕度檢測控制等領(lǐng)域項目。

參數(shù)了解

對于溫濕度傳感器，我們需要了解下面幾個參數(shù)的含義：

?相對濕度：一般用單位%RH表示。相對濕度是單位體積空氣內(nèi)實際所含的水氣密度(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^對濕度與同溫度和氣壓下的飽和絕對濕度的比值，得數(shù)是一個百分比，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/溫度測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差(3σ)的3倍。它是對物理傳感器輸出上的噪聲的度量，不同的測量模式允許高/中/低重復(fù)性。

?分辨率：是指測量數(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)境相對濕度的最大差值。

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

?長期漂移：一般表示每年的時間，溫濕度所產(chǎn)生的的測量數(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，這個應(yīng)該很好理解。在這兩者轉(zhuǎn)換模式中，都有一個可配參數(shù)，就是重復(fù)率。重復(fù)率越高，轉(zhuǎn)換持續(xù)的時間就會越長，功耗也就越高，但是轉(zhuǎn)換的精度也會越高。在周期轉(zhuǎn)換模式中，轉(zhuǎn)換頻率越高也會影響功耗和測量時間。

需要注意的是，在使用軟件驅(qū)動控制這些溫濕度傳感器器件時，測量時間這個參數(shù)需要特別的注意，因為這個涉及到從代碼上需要對每次測量之間的給予足夠的時間延時。

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

功耗測評

首先，為了保持評測的準(zhǔn)確性，我們先用一個電阻負(fù)載來驗證一下設(shè)備測試精度，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。

打開功耗分析儀電源mPower1203測試設(shè)備，設(shè)置1V輸出。可以看到，在配套的E-sight工具上顯示了流過電阻的電流值。理論上1V電壓給10M電阻供電，流過的電流是100nA，我們實測的值是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的。

接下來我們開始評測溫濕度傳感器SHT30-DIS的相關(guān)功耗。

將mPower1203測試設(shè)備輸出設(shè)置為3.3V，因為SHT30-DIS的供電是3.3V。我們先看一下SHT30-DIS規(guī)格書中的一些耗流數(shù)據(jù)。這里，我們主要評測幾組電流值，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.測量時的工作電流，典型值600uA;

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

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

評測數(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，并且觀測一下相關(guān)的電流。我們從電流波形中可以看到實測的平均電流是1.124uA，與規(guī)格書中的典型值1.7uA相差并不大。

2.繼續(xù)分析這個電流波形，我們展開一個電流峰，這也是SHT30-DIS測量時的工作電流。我們從電流波形中可以看到實測的工作電流是390.419uA，規(guī)格書中的典型值是600uA。而且波形中一次測量的持續(xù)時間是2.719ms，與規(guī)格書中的典型值2.5ms也是比較接近的。

3.繼續(xù)分析這個電流波形，我們測試一下波形中，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測的電流是83nA，與規(guī)格書中的典型值是200nA相比也是在一個數(shù)量級。

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測的電流是37.09uA，與規(guī)格書中的典型值是45uA相比相差不大。另外，一次測量的工作電流是461.15uA，工作持續(xù)時間是2ms的樣子。

所評測的測試數(shù)據(jù)基本上在規(guī)格書中的典型值數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)。

最后，需要提一下，在我們進(jìn)行功耗評測的時候，在和規(guī)格書進(jìn)行對比時，需要了解典型值的含義。一般情況下，規(guī)格書上的值都是相對比較保守的，而且典型值是表示正態(tài)分布中一個1σ的值，也就是說68.27%的概率是落在典型值左右。換句話說，一個100個測試樣本，68.27個樣本的測試數(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工具可以實時分析波形，具有電源供電和電流表雙模式。

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

審核編輯：湯梓紅