Digitaler HDC2080-Sensor:Schaltplan und seine Spezifikationen

Wir Menschen interagieren mit Hilfe der Sinne mit der äußeren Umwelt. Ein menschlicher Körper hat fünf verschiedene Arten von Sinnen, die bei seiner ordnungsgemäßen Funktion helfen. Ebenso benötigen Maschinen und Elektronik einige Sensorelemente, um mit der äußeren Umgebung zu interagieren. Sensoren sind die Geräte, die Maschinen als Sensorelemente verwenden. Es gibt verschiedene Arten von Sensoren zum Messen und Erfassen unterschiedlicher physikalischer Größen. Einige Beispiele für diese Sensoren sind Temperatursensor, Berührungssensor, Brandsensor, Gassensor, Feuchtigkeitssensor, Lichtsensor, Näherungssensor usw. Die meisten dieser Sensoren sind als kleine integrierte Schaltkreise erhältlich, wodurch sie leicht zu handhaben sind Schnittstelle. Ein Beispiel für einen so kleinen Feuchtigkeitssensor mit geringem Stromverbrauch ist der HDC2080-Sensor.

Was ist ein HDC2080-Sensor?

HDC2080 ist ein digitaler Feuchte- und Temperaturmesssensor. Es verfügt über ein Feuchtigkeitssensorelement, ein Temperatursensorelement, einen Analog-Digital-Wandler, einen kalibrierten Speicher und eine I2C-Schnittstelle, die alle auf einem einzigen 3 mm × 3 mm 6-Pin-IC eingebettet sind.

HDC2080 bietet eine programmierbare Auflösung für Temperatur- und Feuchtigkeitsmessungen. Dieser Sensor enthält ein kapazitives Sensorelement und misst die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung.

Blockdiagramm

HDC2080 verfügt über zwei Arten von Messmodi – Auto-Modus und Trigger-On-Demand-Modus. Im Auto-Modus benötigt HDC2080 keinen I2C-Befehl, um die Messung einzuleiten. In diesem Modus ist der IC so programmiert, dass er regelmäßig Messungen durchführt.

Im Trigger-On-Demand-Modus sind I2C-Befehle erforderlich, um die Messungen einzuleiten. Nach Abschluss der Konvertierung geht das Gerät in den Schlafmodus und wartet auf einen weiteren I2C-Befehl, um die Messung zu starten.

HDC2080 hat zwei Betriebsmodi – Schlafmodus und Messmodus. Das Hauptmerkmal des HDC2080, das ihn für Energy-Harvesting-Anwendungen geeignet macht, ist sein geringer Stromverbrauch. Bei Anwendung für diese Art von Anwendungen verbringt HDC2080 die meiste Zeit im Ruhemodus. In diesem Modus beträgt der durchschnittliche Stromverbrauch des ICs 50 nA.

Wenn Sie in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit arbeiten, kann es beim HDC2080 zu Kondensationsproblemen kommen. Um dies zu verhindern, ist der IC mit einem integrierten Heizelement ausgestattet. Diese Heizung mit einem Betriebsbereich von -40°C bis 85°C kann kurzzeitig eingeschaltet werden, um das Kondenswasser zu entfernen.

HDC2080 arbeitet als Slave an der I2C-Busschnittstelle. Für die Verbindung mit der I2C-Schnittstelle werden SDA- und SCL-Open-Drain-Leitungen verwendet. HDC2080 enthält auch einen ADC, um die Messwerte von analog auf digital umzuwandeln.

Schaltplan

Die richtige Einrichtung der Messfühler- und Sensorgenauigkeit beeinflusst die Genauigkeit der Messung von RH- und Temperaturwerten stark. Es wird empfohlen, den HDC2080 von Wärmequellen wie Batterien, Display, Widerstandselementen usw. zu isolieren, um die Genauigkeit des Sensors zu verbessern.

Lange und längere Exposition gegenüber UV-Strahlung, chemischen Dämpfen und sichtbarem Licht kann die relative Luftfeuchtigkeit in % des Sensors beeinträchtigen.

Pin-Konfiguration von HDC2080

HDC2080 ist als 6-poliges DMB-Gehäuse mit einer Größe von 3,00 mm × 3,0 mm erhältlich.

• Pin-1 ist die serielle Datenleitung für I2C, SDA-Pin. Von diesem Pin ist ein Pull-up-Widerstand mit der positiven Versorgungsspannung verbunden.
• Pin-2, GND, ist der Masse-Pin.
• Pin-3, ADDR, ist der Adressauswahl-Pin. Dieser Pin kann entweder unverbunden bleiben oder fest mit Masse verbunden werden. Ohne Verbindung oder Masseverbindung ist die Slave-Adresse 1000000. Bei Anschluss an die positive Stromversorgung lautet die Slave-Adresse 1000001.
• Pin-4, DRDY/INT, ist der Daten-Ready-/Interrupt-Pin.
• Pin-5, VDD, ist der positive Versorgungsspannungspin.
• PIn-6, SCL, ist die serielle Taktleitung für I2C. Von diesem Pin sollte ein Pull-Up-Widerstand an die positive Stromversorgung angeschlossen werden.

Spezifikationen

Spezifikationen des digitalen HDC2080-Sensors sind wie folgt-

• Dieser Sensor misst die relative Luftfeuchtigkeit.
• Es enthält ein Sensorelement auf kapazitiver Basis.
• Der relative Feuchtigkeitsbereich dieses Sensors liegt zwischen 0 und 100 %.
• Eine typische Luftfeuchtigkeitsgenauigkeit von HDC2080 beträgt ± 2 °C.
• Dieser Sensor hat eine maximale Temperaturgenauigkeit von ±0,2°C.
• Der Betriebstemperaturbereich des HDC2080 reicht von -40°C bis 85°C.
• Der funktionale Temperaturbereich dieses Sensors reicht von -40°C bis 125°C.
• Der durchschnittliche Versorgungsstrom beträgt 300 nA nur für RH%, während er 550 nA beträgt, wenn sowohl RH% als auch die Temperatur berechnet werden.
• Dieser Sensor enthält einen automatischen Messmodus.
• Der HDC2080-Sensor ist mit der I2C-Schnittstelle kompatibel.
• Der Versorgungsspannungsbereich für diesen IC reicht von 1,62 V bis 3,6 V.
• Die für die ordnungsgemäße Funktion dieses Sensors erforderliche maximale Eingangsspannung beträgt 3,9 V.
• Dieser IC ist als kleines DMB-Paket erhältlich.
• Um Kondenswasser und Feuchtigkeit abzuleiten, ist auch ein Heizelement auf dem IC eingebettet.
• Um Warnungen bereitzustellen, enthält dieser IC auch programmierbare Interrupt-Schwellenwerte.
• Der Sensor kann ohne die Hilfe eines Mikrocontrollers aufwachen.
• Eine kleinere Version von HDC2080, die HDC2010, ist auch für Anwendungen mit sehr kleinen PCB-Größen erhältlich.
• Der Stromverbrauch dieses ICs ist sehr gering.
• Wenn verwendet, um entweder RH oder Temperatur zu messen, hat HDC2080 eine Auflösung von 14 Bit.
• Die Reaktionszeit beim Messen der RH beträgt 8 Sekunden.

Anwendungen von HDC2080

HDC2080 ist ein integrierter Sensor zur Messung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Dieser Sensor ist für batteriebetriebene Systeme ausgelegt. Diese Sensoren werden in Waschmaschinen, Trocknern, Haushaltsgeräten, Krankenhäusern, Tintenstrahldruckern usw. zur Messung der Luftfeuchtigkeit verwendet. Dies sind digitale Sensoren und können problemlos mit Mikrocontrollern verbunden werden.

In HLK-Systemen ist der Sensor mit einem Mikrocontroller verbunden. Der Mikrocontroller sammelt die Daten des Sensors und basierend auf diesen Datenwerten halten die Heiz- und Kühlsysteme die Umgebungstemperatur auf den gewünschten Werten.

Die Messung der Luftfeuchtigkeit ist auch in medizinischen Einheiten wichtig, wo die Änderung der Luftfeuchtigkeit die Gesundheit der Patienten stark beeinträchtigen kann.

Alternative IC

Einige der ICs, die als Alternative zum HDC2080-Sensor verwendet werden können, sind – HDC1010, HDC 1080, HDC2010, etc…

HDC2080 ist eine ideale Wahl, wenn die physische Größe der Schaltung begrenzt ist. Seine kompakte Größe mit geringem Stromverbrauch ist sehr nützlich für batteriebetriebene Anwendungen. Dieser IC sollte nicht für längere Zeit chemischen Dämpfen und Hitze ausgesetzt werden. Dies kann zu einer Verringerung der Genauigkeit der Messungen führen. Weitere elektrische Bedingungen und Lagerbedingungen dieses ICs finden Sie im Datenblatt von Texas Instrumentations.

Bildnachweis: Texas Instrumentation