¿Cuál es la diferencia entre el sensor de temperatura y humedad SHT10 y SHT11?
La principal diferencia es la precisión
SHT10
Rango de medición de humedad: 0～100%RH
Rango de medición de humedad: - 40～ +123,8℃;
Precisión de medición de humedad: ±4,5% RH
Precisión de medición de temperatura: ±0,5 ℃
SHT11
Rango de medición de humedad: 0～100%RH;
Rango de medición de temperatura: -40～+123,8 ℃
Precisión de medición de temperatura: ±0,4 ℃
Humedad precisión de medición: ±3.0%RH
Se puede utilizar universalmente
Las características principales del sensor de temperatura y humedad SHT11 son las siguientes: ●Integra el sensor de temperatura y humedad, amplificación de señal y acondicionamiento, conversión A/D e interfaz de bus I2C en un chip (tecnología CMOSensTM); ●Puede proporcionar una salida de valor de temperatura y humedad relativa completamente calibrada; ●Con interfaz de salida digital de bus I2C estándar de la industria; ●Con función de salida de cálculo del valor del punto de rocío. ;●Con excelente estabilidad a largo plazo;● La resolución de salida del valor de humedad es de 14 bits y la resolución de salida del valor de temperatura es de 12 bits y se puede programar en 12 bits y 8 bits ●Tamaño pequeño (7,65×5,08×23,5 mm; ), puede montarse en superficie; ●Tiene una función confiable de verificación de transmisión de datos CRC; ●El coeficiente de calibración cargado en el chip puede garantizar una intercambiabilidad del 100 %; ●El rango de voltaje de la fuente de alimentación es de 2,4 ~ 5,5 V; , con una media de 28μA, 3μA en sueño.
El sensor de temperatura y humedad SHT11 adopta un paquete de montaje en superficie SMD (LCC). La disposición de los pines se muestra en la Figura 1. La descripción de los pines es la siguiente: (1) GND: terminal de tierra (2) DATOS; : Línea de datos serial bidireccional; (3) SCK: entrada de reloj serial; (4) terminal de fuente de alimentación VDD: terminal de fuente de alimentación de 0,4 ~ 5,5 V (5 ~ 8) NC: pin vacío;
3 Principio de funcionamiento La detección de humedad del SHT11 utiliza una estructura capacitiva y utiliza un sistema de electrodos de detección de "microestructura" con diferentes protecciones y una capa de cobertura de polímero para formar la capacitancia del chip del sensor además de mantener. El sensor de humedad capacitivo además de las características originales del dispositivo, también puede resistir influencias del mundo exterior. Debido a que combina el sensor de temperatura y el sensor de humedad para formar una sola entidad, la precisión de la medición es alta y el punto de rocío se puede obtener con precisión sin errores causados por cambios en el gradiente de temperatura entre los sensores de temperatura y humedad. La tecnología CMOSensTM no solo combina sensores de temperatura y humedad, sino que también integra un amplificador de señal, un convertidor analógico/digital, una memoria de datos de calibración, un bus I2C estándar y otros circuitos en un solo chip. El diagrama de bloques de la estructura interna del sensor SHT11 se muestra en la Figura 2. Cada sensor SHT11 está calibrado en una cámara de humedad extremadamente precisa. Los coeficientes de calibración del sensor SHT11 están prealmacenados en la memoria OTP. El sensor de temperatura y humedad relativa calibrado está conectado a un convertidor A/D de 14 bits, que puede enviar los valores digitales convertidos de temperatura y humedad al dispositivo de bus I2C de segunda línea, convirtiendo así la señal digital en un número de serie que Cumple con el protocolo de bus I2C.
Debido a que el sensor se combina con la parte del circuito, el sensor tiene un rendimiento muy superior a otros tipos de sensores de humedad. Primero, el aumento en la intensidad de la señal del sensor mejora el rendimiento antiinterferencia del sensor y garantiza la estabilidad a largo plazo del sensor. La finalización simultánea de la conversión A/D reduce la sensibilidad del sensor al ruido de interferencia. En segundo lugar, los datos de calibración cargados en el chip del sensor aseguran que cada sensor de humedad tenga la misma función, es decir, que sea 100% intercambiable. Finalmente, el sensor se puede conectar directamente a cualquier tipo de microprocesador o sistema de microcontrolador a través del bus I2C, reduciendo así el costo de hardware del circuito de interfaz y simplificando el método de interfaz. 3.1 Características de salida (1) La salida de valor de humedad SHT11 puede emitir directamente valores de humedad digitales a través del bus I2C. Su curva característica de salida digital de humedad relativa se muestra en la Figura 3.
Como se puede ver en la Figura 3, las características de salida del SHT11 son no lineales hasta cierto punto. Para compensar la no linealidad del sensor de humedad, el valor de humedad se puede corregir de acuerdo con la siguiente fórmula: RHlinear=c1+c2SORH+. c3SORH2 En la fórmula, SORH es el valor de medición de humedad relativa del sensor y el valor del coeficiente es el siguiente: 12 bits: SORH: c1=-4, c2=0,0405, c3=-2,8×10-68 bits: SORH. : c1=-4, c2=0.648, c3=-7.2× 10-4 (2) Salida del valor de temperatura Dado que la linealidad del sensor de temperatura SHT11 es muy buena, se puede usar la siguiente fórmula para convertir la salida digital de temperatura en una valor de temperatura real: T＝d1＋d2SOT Cuando el voltaje de la fuente de alimentación es de 5 V y la resolución del sensor de temperatura es de 14 bits Cuando, d1=-40 d2=0.01, cuando la resolución del sensor de temperatura es de 12 bits, d1=-40 d2=0,04. (3) Cálculo del punto de rocío El valor del punto de rocío del aire se puede obtener en función de los valores de humedad relativa y temperatura. La fórmula de cálculo específica es la siguiente: LogEW=(0,66077+7,5T/(237,3+T)+[log10(. RH)-2]Dp= [(0.66077-logEW)×237.3]/(logEW-8.16077) 3.2 Temporización de interfaz y comando El sensor SHT11 *** tiene 5 comandos de usuario. El formato de comando específico se enumera en la Tabla 1 a continuación. La secuencia del comando y el tiempo del comando son los siguientes
Tabla 1 Descripción de la codificación del comando de la lista de comandos del sensor SHT11
Medir temperatura 00011 Medición de temperatura
Medir humedad 00101 Medición de humedad<. /p>
Estado de registro de lectura 00111 Registro de estado "Leer"
Estado de registro de escritura 00110 Registro de estado "Escribir"
Inicio suave 11110 Reinicie el chip y borre los errores del registrador de estado Ingrese el siguiente comando después de grabar 11 milisegundos
(1) Al inicializar la transferencia, se debe emitir primero el comando "inicio de transferencia". Este comando puede hacer que los DATOS cambien de nivel alto a bajo cuando SCK está alto. nivel y aumenta los DATOS cuando el siguiente SCK está en nivel alto. La siguiente secuencia de comando contiene tres bits de dirección (actualmente solo se admite "000") y 5 bits de comando. Cuando el bit de confirmación del pin de DATOS está en un nivel bajo, indica que. SHT11 recibe el comando correctamente (2) Secuencia de restablecimiento de la conexión Si se interrumpe la comunicación con el sensor SHT11, la siguiente secuencia de señales restablecerá el puerto serie: es decir, cuando la línea de DATOS esté en un nivel alto, active SCK más de 9 veces. (inclusive), y luego se debe enviar un comando de "inicio de transmisión".
Tabla 2 Tipo de registro de estado SHT11 y descripción tipo de bit Descripción Predeterminado
7 Reservado 0
6 Leer el límite de detección de trabajo (verificación de bajo voltaje) p>2 Lectura/Escritura Calefacción 0 Apagado
1 Lectura/Escritura No volver a descargar desde OTP 0 Volver a descargar
0 Lectura/Escritura '1' = humedad relativa de 8 bits, resolución de temperatura de 12 bits '0' = humedad relativa de 12 bits, resolución de humedad de 14 bits 0 Humedad relativa de 12 bits, humedad de 14 bits
(3) Secuencia de medición de temperatura y humedad Cuando se emite una medición de temperatura (humedad) Después del comando, el controlador esperará hasta que se complete la medición. La medición con resolución de 8/12/14 bits demora aproximadamente. 11/55/210 ms respectivamente Para indicar que la medición se completó, SHT11 bajará la línea de datos. En este momento, se debe reiniciar el controlador SCK y luego se transmiten los dos bytes de datos de medición y la suma de verificación CRC de 1 byte. . El controlador debe reconocer cada byte colocando DATOS en nivel bajo. Todas las cantidades se enumeran desde la derecha, MSB primero. La comunicación se detiene después de confirmar los bits de datos CRC. Si no se utiliza la suma de comprobación CRC-8, el controlador mantendrá un alto nivel para detener la comunicación después de medir el LSB de los datos. SHT11 volverá automáticamente al modo de suspensión después de que se completen la medición y la comunicación.
Cabe señalar que para mantener el aumento de temperatura del SHT11 por debajo de 0,1 °C, la frecuencia de funcionamiento en este momento no puede ser superior al 15 % del valor de calibración (por ejemplo: con una precisión de 12 bits, hasta 3 mediciones por segundo). La secuencia de temporización correspondiente a los comandos de medición de temperatura y humedad se muestra en la Figura 4.
Figura 4
3.3 Configuración del registro Algunas funciones avanzadas en el sensor SHT11 se implementan a través del registro de estado. Los tipos y descripciones de cada registro se enumeran en la Tabla 2. La siguiente es una descripción funcional de los bits relevantes del registro: (1) Después del calentamiento, después de que se enciende el interruptor de calentamiento en el chip, la temperatura del sensor aumenta aproximadamente 5°C, aumentando así el consumo de energía a 8mA＠5V . Los usos de la calefacción son los siguientes: ● Al comparar la temperatura y la humedad antes y después de encender el calentador, se puede distinguir correctamente la función del sensor. ● En un ambiente con alta humedad relativa, el sensor se puede calentar para evitar la condensación; (2) Detección de bajo voltaje SHT11 puede detectar automáticamente si el voltaje VDD es inferior a 2,45 V cuando está en funcionamiento, con una precisión de ±0,1 V. (3) Descargar coeficientes de calibración Para ahorrar energía y aumentar la velocidad, OTP vuelve a descargar los coeficientes de calibración antes de cada medición, ahorrando así 8,2 ms para cada medición. (4) Configuración de la resolución de medición: reduzca la resolución de medición de 14 bits (temperatura) y 12 bits (humedad) a 12 bits y 8 bits respectivamente, que se pueden usar en situaciones de alta velocidad o bajo consumo de energía.
4 Nota de aplicación 4.1 Condiciones de funcionamiento La temperatura fuera del rango de medición compensará temporalmente la señal de humedad en +3%. Luego, el sensor regresa lentamente a las condiciones de calibración. Si el chip se calienta a 90°C durante 24 horas en un ambiente con una humedad inferior al 5%, el chip se recuperará rápidamente de los efectos de la alta humedad relativa y los ambientes con altas temperaturas. Sin embargo, las condiciones de resistencia prolongadas acelerarán el envejecimiento. del chip. 4.2 Precauciones de instalación Dado que la humedad relativa de la atmósfera está estrechamente relacionada con la temperatura, el punto clave al medir la temperatura atmosférica es mantener el sensor a la misma temperatura que la atmósfera. Si hay un elemento calefactor en la placa de circuito del sensor, El SHT11 debe estar en buen contacto con la fuente de calor. Para reducir la conducción de calor entre el SHT11 y la PCB, los cables de cobre deben ser los más delgados y se deben agregar espacios estrechos en ellos. Al mismo tiempo, se debe colocar el sensor. Debe evitarse la exposición a luz intensa o rayos UV. Al cablear el sensor, si las señales SCK y DATA son paralelas y cercanas entre sí, o si la línea de señal mide más de 10 cm, se generará información de interferencia. En este caso, se debe colocar VDD o GND entre los dos conjuntos de. señales.
5 Aplicación específica La Figura 5 es el circuito de interfaz entre el microcontrolador AT89C2051 y SHT11. Dado que AT89C2051 no tiene una interfaz de bus I2C, utiliza la línea de puerto de E/S general del microcontrolador para virtualizar el bus I2C, usa P1.0 para virtualizar la línea de datos DATA y usa la línea de puerto P1.1 para virtualizar el línea de reloj y la conecta en el extremo de DATOS. Una resistencia pull-up de 4,7 kΩ y un condensador de desacoplamiento de 0,1 μF en los terminales VDD y GND. A continuación se proporciona el programa de aplicación C51 que coincide con el circuito de hardware anterior.
#define DATA P1＿1 #define SCK P1_0 #define ACK 1 #define noACK 0 #define MEASURE_TEMP 0x03 //Comando de medición de temperatura #define MEASURE_HUMI 0x05 //Comando de medición de humedad //Leer datos de temperatura y humedad char s-measure(unsigned char *p - valor, carácter sin firmar *p_checksum, modo de carácter sin firmar){unsigned char error＝0;unsigned int i;s_transstart(); //La transmisión comienza switch(mode){caseTEMP:error＋＝s_write_byte(measure_temp);break;caseHUMI : error＋＝s_write_byte(measure_humi);break;default:break;}for(i＝0;i＜65535;i＋＋) if (DATA＝＝0) break;if (DATA) reeor＋＝1;＊(p_value)＝s_read_byte ( ACK);*(p_value+1)＝s_read_byte(ACK); const float c1＝-4.0; const float c2＝0.0405; const float c3＝-0.0000028; rh＝×p_humidity; float t== p_temperature=t-c; )+[log10(h)-2];dew_point=(logex-0.66077)×237.3/(0.66077+7.5-logex);return dew_point;} Debido a limitaciones de espacio , El inicio de la transmisión no se proporciona en el programa anterior, escribe datos de bytes y lee la función de datos de bytes.
6 Conclusión El sensor digital de temperatura y humedad SHT11 integra el sensor de temperatura, el sensor de humedad, el acondicionamiento de señal, el convertidor analógico/digital, los parámetros de calibración y la interfaz de bus I2C en el sensor. Por lo tanto, no solo mejora el sensor. Tiene un rendimiento excelente, reduce el costo y el volumen y también es muy fácil de conectar con un microcontrolador. Se puede ver que este sensor es una opción ideal para pruebas de temperatura y humedad de sistemas integrados.