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深圳市源建傳感科技有限公司
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產品手冊
產品規格書
產品規格書
| 產品名稱： | 數字式溫度濕度傳感器 |
| 產品型號： | MHTRD11 |
| 制定人： | 賀根文 |
| 審核人： | 袁超 |
| 時間： | 2023-04- 17 |
修改記錄表：
| 版本 | 更改內容 | 更改人 | 更改日期 |
| V1.0 | 新建 | 賀根文 | 2020-4-24 |
一、產品概述
數字式溫度、濕度傳感器是指能將溫度量、濕度量同時采集并且轉換成數字電信號的設備或裝置。
MHTRD11 數字式溫度、濕度傳感器簡稱為溫濕度傳感器。是一款含有已校準數字信號輸出的溫、濕度復合傳 感器，本產品具有較高的可靠性與的長期穩定性。
以下內容如無特殊說明，文中的“溫濕度傳感器”即本“MHTRD11” 產品。
二、產品特點
成本合理、長期穩定、具備相對濕度和溫度測量、超快響應、抗干擾能力強、超長的信號傳輸距離、單總線式 數字信號輸出、精確校準，優良的品質。
三、產品外觀
圖 1 產品尺寸圖 (單位：mm )
| 引腳編號 | 名稱 | 功能 | 連接方式 |
| 1 | VDD | 3.3~5.5V DC | 電源正極 |
| 2 | DATA | one-wi re 串行數據 | 單數據總線 |
| 3 | NC | 無 | 空引腳 |
| 4 | GND | 信號地 | 電源負極 |
引腳說明表
四、應用范圍
用于暖通空調、除濕器、農業、冷鏈倉儲、測試及檢測設備、消費品、 自動控制、數據記錄器、氣象站、家用 電器、濕度調節器、醫療、車輛船舶交通工具等其他相關需要檢測和控制溫度、濕度的領域。
五、產品參數
1 電氣特性
電氣特性參數表
| 參數 | 條件 | min | Type | max | 單 位 |
| 供電電壓 |
| 3.3 | 5.0 | 5.5 | V |
| 供電電流 |
| 0.06(待機) | - | 1.0(測量) | mA |
| 采樣周期 | 測量 |
| >2 |
| S/次 |
2 相對濕度
相對濕度測量性能參數表
| 參數 | 條件 | min | type | max | 單 位 |
| 量程范圍 |
| 20 |
| 95 | %RH |
| 精度[1] | 25℃ |
| ±3 |
| %RH |
| 重復性 |
|
| ±1 |
| %RH |
| 互換性 | 互換 | ||||
| 響應時間[2] | 1/e(60%) |
| <10 |
| S |
| 遲滯 |
|
| ±0.5 |
| %RH |
| 漂移[3] | 典型值 |
| <±0.5 |
| %RH/年 |
3 溫度
溫度測量性能參數表
| 參數 | 條件 | min | type | max | 單 位 |
| 量程范圍 |
| -20 |
| 60 | ℃ |
| 精度[1] | 25℃ |
| ±1 |
| ℃ |
| 重復性 |
|
| ±0.5 |
| ℃ |
| 互換性 | 互換 | ||||
| 響應時間[2] | 1/e(60%) |
| <10 |
| S |
| 遲滯 |
|
| ±0.3 |
| ℃ |
| 漂移[3] | 典型值 |
| <±0.5 |
| ℃/年 |
注[1]此精度為出廠時檢驗時，傳感器在 25℃和 5V，條件下測試的精度指標，其不包括遲滯和非線性，且只適合非冷凝環境。 注[2]在 25℃和 1m/s 氣流的條件下，達到一階響應 60%所需要的時間。
注[3]在揮發性有機混合物中數值可能會高一些。見說明書的應用儲存信息。
六、典型應用
溫濕度傳感器典型應用電路圖
微處理器與溫濕度傳感器的連接和典型應用電路如上圖所示，傳感器的 DATA 引腳經過信號線連接后，在經過 上拉電阻后與微處理器的 I/O 端口相連。
電路設計和應用中，以下事項需注意：
1 、信號線纜推薦使用屏蔽線，以獲得理想的信號質量和合適的傳輸距離。
2 、建議：連接信號線纜長度在短于 5 米時用 4.7KΩ的上拉電阻，線長大于 5m 時根據實際情況降低此電阻的阻值。
3 、使用 3.3V 電壓供電時信號連接線盡量短，信號連接線過長會導致傳感器供電不足，引起測量偏差或失敗。
4、每次讀出的溫濕度數值是上一次測量的結果。欲獲取實時數據, 需連續讀取 2 次，但不建議連續更多次讀取傳感 器。每次讀取傳感器間隔大于 2 秒即可獲得準確的數據。
5 、電源部分如有波動，會影響到溫度測量值。如使用開關電源紋波過大，溫度會出現跳動，此時應做好濾波措施。
七、串行通信數據格式說明 (單線雙向 O n e -W ire )
◎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據線。系統中的數據交換、控制 均由單總線完成。設備 (主機或從機) 通過一個漏極開路或三態端口連至該數據線，以允許設備在不發送數據時能 夠釋放總線，而讓其它設備使用總線；單總線通常要求外接一個上拉電阻 (常用 4.7k Ω ) ，這樣，當總線閑置時， 其狀態為高電平。由于單總線系統是主從結構 (主子機結構) ，只有主機呼叫從機時，從機才能應答，因此主機訪 問器件均必須嚴格遵循單總線序列，如果出現序列混亂，作為從機的傳感器器件將不響應主機的呼叫。
◎單總線傳送數據位定義
DATA 線用于主機與溫濕度傳感器之間的通訊和同步，采用單總線數據格式，一次傳送 40 位數據，高位先出。 數據格式:
8bit 濕度整數位數據 + 8bit 濕度小數位數據 + 8bit 溫度整數位數據 + 8bit 溫度小數位數據 + 8bit 校驗位。
◎校驗位數據定義
“8bit 濕度整數數據 + 8bit 濕度小數數據 + 8bit 溫度整數數據 + 8bit 溫度小數數據” ，位長為 8bit 。 校驗位等于所得結果的末 8 位。
| 名 稱 | 單總線數據格式定義 |
| 起始信號 | 微處理器把數據總線 (SDA) 拉低一段時間至少 18ms (不得超過 30ms) ，通知傳感器準備數據。 |
| 響應信號 | 傳感器把數據總線 (SDA) 拉低 83µs，再接高 87µs 以響應主機的起始信號。 |
| 數據格式 | 收到主機起始信號后，傳感器一次性從數據總線 (SDA) 串行輸出 40 位數據，高位先出。 |
| 濕 度 | 濕度高位為濕度整數部分數據，濕度低位為濕度小數部分數據。 |
| 溫 度 | 溫度高位為溫度整數部分數據，溫度低位為溫度小數部分數據， 定義溫度低位 bit8 為 1 時表示負溫度，溫度低位 bit8 為 0 時表示正溫度。 |
| 校驗位 | 校驗位＝濕度高位+濕度低位+溫度高位+溫度低位。 |
單總線傳送數據信號規范格式表
示例一：接收到的 40 位數據如下：
| 濕度 高 8 位(整數) | 濕度 低 8 位(小數) | 溫度 高 8 位(整數) | 溫度 低 8 位(小數) | 校驗位 |
校驗位計算：+0000 0101++0000 0110= ，
計算的校驗位數值為 和 收到的校驗位的值 相等，則接收數據正確。 解析如下：
濕度值：(整數)=3AH=58% RH (小數)=05H=0.5% RH
=>濕度值為：58%RH + 0.5% RH = 58.5%RH
溫度值：(整數)=17H=23℃ (小數)=06H=0.6℃
=>溫度值為 23℃ + 0.6℃ = 23.6℃
◎特殊說明：
當溫度低于 0 ℃ 時溫度數據的低 8 位的(即位)置為 1。示例： - 12.3 ℃ 表示為
溫度值：(整數)=0CH=12℃ ，(小數)=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 位數據如下：
| 濕度 高 8 位(整數) | 濕度 低 8 位(小數) | 溫度 高 8 位(整數) | 溫度 低 8 位(小數) | 校驗位 |
校驗位計算：+0000 0101++0000 0110＝
因為計算的校驗位數值為 和 收到的校驗位的值 不相等，本次接收的數據不正確， 數據將被丟棄，需重新發送和接收數據。
◎數據時序圖
用戶主機 (微處理器 MCU) 發送一次開始信號后，從機/子機 (溫濕度傳感器 Sensor) 從低功耗模式轉換到高 速模式，待主機開始信號結束后，傳感器發送響應信號，送出 40bit 的數據，并觸發一次信號采集。信號發送時序 如圖所示。
數據時序圖 注：主機從傳感器讀取的溫濕度數據總是前一次的測量值，如兩次測間隔時間很長，請連續讀兩次數據，并拋棄次數據，以第二次獲得的測量值為實時溫濕度值。
◎外設讀取步驟
主機和從機之間的通信可通過如下幾個步驟完成【微處理器 MCU (如外設) 讀取傳感器 Sensor 的數據的步驟】。 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 秒以越過不穩定狀態，在此期間不能發送任何指令)， 測試環境溫、濕度數據，并記錄數據在傳感器內。同時，溫濕度傳感器的 DATA 數據線由上拉電阻拉高一直保持高 電平，此時溫濕度傳感器的 DATA 引腳處于輸入狀態，時刻檢測外部信號，等待主機的呼叫。
步驟二: 微處理器 (主機) 的 I/O 設置為輸出同時輸出低電平，且低電平保持時間不能小于 18ms (不得超過 30ms) ，然后微處理器的 I/O 設置為輸入狀態。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 數據線也隨之變高，等待溫濕度傳感器作出回答信號，發送信號如圖所示：
步驟三:
溫濕度傳感器 (從機/子機) 的 DATA 引腳檢測到外部信號有低電平時，等待外部信號低電平狀態結束，經過拉 高等待延遲時序后，溫濕度傳感器的 DATA 引腳處于輸出狀態，輸出 83 微秒的低電平作為應答信號，緊接著輸出 87 微秒的高電平通知外設準備接收數據。同時，微處理器的 I/O 處于輸入狀態，檢測到 I/O 有低電平 (溫濕度傳 感器的 83 微秒回應信號) 后，等待 87 微秒的高電平后的數據接收，發送信號如圖所示：
傳感器 (從機/子機) 響應信號示意圖
步驟四:
由溫濕度傳感器的 DATA 引腳輸出 40 位數據，微處理器根據 I/O 電平的變化接收 40 位數據， 位數據“0”的格式為： 54 微秒的低電平和 23-27 微秒的高電平，
位數據“1”的格式為： 54 微秒的低電平加 68-74 微秒的高電平。
位數據“0” 、“1”信息的信號格式如圖所示：
結束信號：
溫濕度傳感器的 DATA 引腳輸出 40 位數據后，繼續輸出低電平 54 微秒后轉為輸入狀態，由于上拉電阻上拉， DATA 線隨之變為持續高電平，釋放總線。
此時溫濕度傳感器內部重測環境溫濕度數據，并記錄存儲數據，等待外部信號的到來。
注：為保證傳感器的準確通訊，用戶在讀取信號時，請嚴格按照下表和數據時序圖中的參數和時序進行設計.
| 符號 | 參數 | min | type | max | 單位 |
| Tbe | 主機起始信號拉低時間 | 18 | 20 | 30 | ms |
| Tgo | 主機釋放總線時間 | 10 | 13 | 35 | S |
| Trel | 響應低電平時間 | 78 | 83 | 88 | S |
| Treh | 響應高電平時間 | 80 | 87 | 92 | S |
| TLOW | 信號“0”、“1”低電平時間 | 50 | 54 | 58 | S |
| T H0 | 信號“0”高電平時間 | 23 | 24 | 27 | S |
| T H1 | 信號“1”高電平時間 | 68 | 71 | 74 | S |
| en | 傳感器釋放總線時間 | 52 | 54 | 56 | S |
八、應用信息
1 、工作與貯存條件
超出建議的工作范圍可能導致高達 3%RH 的臨時性漂移信號。返回正常工作條后，傳感器會緩慢地向校準狀態 恢復。要加速恢復進程可參閱下一節“恢復處理”。
| 環 境 | 溫度 (℃) | 濕度 (RH) |
| 工作環境 | -20~60 | 5%~95% |
| 存儲環境 | -20~60 (建議 10~30) | 5%~95% (建議 40~70%) |
在非正常工作條件下長時間使用會加速產品的老化過程。
避免將元件長期放在結露和過于干燥的環境中以及以下環境。
A 、鹽霧 ； B 、酸性或氧化氣體，例如二氧化硫，鹽酸；
2 、恢復處理
置于極限工作條件下或化學蒸汽中的傳感器，通過如下處理程序，可使其恢復到校準時的狀態。
處理程序：在 45℃ 和 <10%RH 的濕度條件下保持 2 小時 (恒溫烘干) ；隨后在 20~30℃和 >70%RH 的濕 度條件下保持 5 小時以上。
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，應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印刷線路板，在安裝時應盡可能將傳感器遠離發熱的電子元件，并安裝在熱源 下方，同時保持外殼的良好通風。為降低熱傳導，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盡可能最小或距離盡可能大，并在兩者之間留出一道縫隙。
4 、光線影響
長時間暴露在太陽光照射下或強烈的紫外線輻射中，會使性能降低。
5 、暴露在化學物質中的影響
電阻式濕度傳感器的感應層會受到化學蒸汽的干擾，化學物質在感應層中的擴散可能導致測量值漂移和靈敏度 下降。在一個純凈的環境中，污染物質會緩慢地釋放出去。上文所述的恢復處理可以加速實現這一過程。
高濃度的化學污染會導致傳感器感應層的損壞，從而使得傳感器失效。
6 、配線注意事項
信號線材的質量會影響通訊距離和通訊信號質量，推薦使用高質量屏蔽線。
7 、注意事項
令 手動焊接，在 300℃的溫度條件下接觸時間須少于 3 秒。
令 波峰焊溫度不高于 260 攝氏度，時間須少于 5 秒。
令 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。
九、關鍵通告
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