Con người chúng ta tương tác với môi trường bên ngoài nhờ sự trợ giúp của các giác quan. Cơ thể con người có năm loại giác quan khác nhau, giúp hoạt động bình thường. Tương tự như vậy, máy móc và thiết bị điện tử cũng yêu cầu một số yếu tố cảm nhận để tương tác với môi trường bên ngoài. Cảm biến là các thiết bị mà máy móc sử dụng làm phần tử cảm biến. Có nhiều loại cảm biến khác nhau để đo và phát hiện các đại lượng vật lý khác nhau. Một số ví dụ về các loại cảm biến này là cảm biến nhiệt độ, cảm biến cảm ứng, cảm biến lửa, cảm biến khí, cảm biến độ ẩm, cảm biến ánh sáng, cảm biến tiệm cận, v.v. Hầu hết các cảm biến này đều có sẵn dưới dạng mạch tích hợp kích thước nhỏ, giúp chúng dễ dàng giao diện. Một trong những ví dụ về cảm biến độ ẩm kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp đó là cảm biến HDC2080.

Cảm biến HDC2080 là gì?

HDC2080 là cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm kỹ thuật số. Nó có phần tử cảm biến độ ẩm, phần tử cảm biến nhiệt độ, bộ chuyển đổi Analog sang kỹ thuật số, bộ nhớ được hiệu chỉnh và giao diện I2C, tất cả đều được nhúng trên một IC 6 chân 3mm × 3 mm.

HDC2080

HDC2080 cung cấp độ phân giải có thể lập trình cho cả phép đo nhiệt độ và độ ẩm. Cảm biến này chứa phần tử cảm biến điện dung và đo độ ẩm tương đối của môi trường.

Sơ đồ khối

Sơ đồ khối của HDC2080

HDC2080 có hai loại chế độ đo - Chế độ tự động và Chế độ kích hoạt theo yêu cầu. Ở chế độ tự động, HDC2080 không yêu cầu bất kỳ lệnh I2C nào để bắt đầu phép đo. Trong khi làm việc ở chế độ này, vi mạch được lập trình để thực hiện các phép đo theo chu kỳ.

Trong chế độ kích hoạt theo yêu cầu, các lệnh I2C được yêu cầu để bắt đầu các phép đo. Sau khi hoàn thành quá trình chuyển đổi, thiết bị sẽ chuyển sang chế độ nghỉ và chờ lệnh I2C khác để bắt đầu đo.

HDC2080 có hai chế độ hoạt động - Chế độ ngủ và chế độ đo. Đặc điểm chính của HDC2080 làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng thu hoạch năng lượng là tiêu thụ điện năng thấp. Khi áp dụng cho các loại ứng dụng này, HDC2080 dành phần lớn thời gian ở chế độ ngủ. Ở chế độ này, công suất tiêu thụ trung bình của IC là 50 nA.

Khi làm việc trong môi trường có độ ẩm cao, HDC2080 có thể gặp phải vấn đề ngưng tụ hơi nước. Để ngăn chặn điều này, vi mạch được cung cấp một bộ phận làm nóng tích hợp. Lò sưởi này, với phạm vi hoạt động từ -40 ° C đến 85 ° C, có thể được bật trong thời gian ngắn để loại bỏ hơi nước ngưng tụ.

HDC2080 hoạt động như một nô lệ trên giao diện bus I2C. Các đường thoát hở SDA và SCL được sử dụng để kết nối với Giao diện I2C . HDC2080 cũng chứa một ADC để chuyển đổi các giá trị đo từ tương tự sang kỹ thuật số.

Sơ đồ mạch

Việc thiết lập thích hợp phần tử cảm biến và độ chính xác của cảm biến, ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác trong phép đo các giá trị RH và nhiệt độ. Nên cách ly HDC2080 khỏi các nguồn nhiệt như pin, màn hình, các phần tử điện trở, v.v ... để cải thiện độ chính xác của cảm biến.

Tiếp xúc lâu và kéo dài với bức xạ UV, hơi hóa chất, ánh sáng khả kiến có thể ảnh hưởng đến% RH của cảm biến.

Cấu hình chân của HDC2080

Pin-Diagram-of-HDC2080

“bộ sạc pin diy li ion ”

HDC2080 có sẵn dưới dạng gói 6 chân DMB 3.00mm × 3.0mm.

Pin-1 là đường dữ liệu nối tiếp cho chân I2C, SDA. Một điện trở kéo lên được nối từ chân này với điện áp cung cấp dương.
Pin-2, GND, là chân nối đất.
Pin-3, ADDR, là chân chọn địa chỉ. Chốt này có thể không được kết nối hoặc có thể được nối cứng với đất. Khi không kết nối hoặc kết nối với đất, địa chỉ phụ là 1000000. Khi kết nối với nguồn điện tích cực, địa chỉ phụ là 1000001.
Pin-4, DRDY / INT, là chân sẵn sàng / ngắt dữ liệu.
Pin-5, VDD, là chân cung cấp điện áp dương.
PIn-6, SCL, là dòng đồng hồ nối tiếp cho I2C. A điện trở kéo lên nên được kết nối từ chân này với nguồn điện tích cực.

Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật của cảm biến kỹ thuật số HDC2080 như sau-

Cảm biến này đo độ ẩm tương đối.
Nó chứa một phần tử cảm biến dựa trên điện dung.
Phạm vi độ ẩm tương đối của cảm biến này nếu từ 0 đến 100%.
Độ chính xác độ ẩm điển hình của HDC2080 là ± 2 ° C.
Cảm biến này có độ chính xác nhiệt độ tối đa là ± 0,2 ° C.
Phạm vi nhiệt độ hoạt động của HDC2080 là từ -40 ° C đến 85 ° C.
Phạm vi nhiệt độ chức năng của cảm biến này là từ -40 ° C đến 125 ° C.
Dòng cung cấp trung bình chỉ là 300nA đối với RH% trong khi đó là 550nA nếu tính cả% RH và nhiệt độ.
Cảm biến này có chế độ đo tự động.
Cảm biến HDC2080 có khả năng tương thích giao diện I2C.
Dải điện áp cung cấp cho IC này là từ 1,62V đến 3,6V.
Điện áp đầu vào tối đa cần thiết để cảm biến này hoạt động bình thường là 3,9V.
IC này có sẵn dưới dạng một gói DMB nhỏ.
Để tản nhiệt độ ngưng tụ và hơi ẩm, một bộ phận làm nóng cũng được gắn trên vi mạch.
Để cung cấp cảnh báo, IC này cũng chứa các ngưỡng ngắt có thể lập trình được.
Cảm biến có thể đánh thức mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ bộ vi điều khiển nào.
Một phiên bản nhỏ hơn của HDC2080, HDC2010, cũng có sẵn cho các ứng dụng có kích thước PCB rất nhỏ.
Yêu cầu tiêu thụ điện của IC này là rất thấp.
Khi được sử dụng để cảm nhận RH hoặc nhiệt độ, HDC2080 có độ phân giải 14 bit.
Thời gian đáp ứng trong khi đo RH là 8 giây.

Các ứng dụng của HDC2080

HDC2080 là một cảm biến tích hợp để đo độ ẩm và nhiệt độ. Cảm biến này được thiết kế cho các hệ thống chạy bằng pin. Các cảm biến này được sử dụng trong máy giặt, máy sấy, thiết bị gia dụng, bệnh viện, máy in phun, vv ... để đo độ ẩm. Đây là các cảm biến kỹ thuật số và có thể được giao tiếp với vi điều khiển một cách dễ dàng.

Trong hệ thống HVAC, cảm biến được giao tiếp với một bộ vi điều khiển. Bộ vi điều khiển thu thập dữ liệu từ cảm biến và dựa trên các giá trị dữ liệu này, hệ thống sưởi và làm mát duy trì nhiệt độ môi trường ở mức ưu tiên.

Việc đo độ ẩm cũng rất quan trọng trong các đơn vị y tế, nơi sự thay đổi độ ẩm có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của bệnh nhân.

IC thay thế

Một số IC có thể được sử dụng thay thế cho cảm biến HDC2080 là - HDC1010, HDC 1080, HDC2010, v.v.

HDC2080 là một sự lựa chọn lý tưởng khi có giới hạn về kích thước vật lý của mạch. Kích thước nhỏ gọn của nó với tính năng tiêu thụ điện năng thấp rất hữu ích cho các ứng dụng sử dụng pin. IC này không được tiếp xúc với khói hóa chất và nhiệt trong thời gian dài hơn. Điều này có thể dẫn đến giảm độ chính xác của phép đo. Các điều kiện điện và điều kiện bảo quản khác của IC này có thể được tìm thấy trong biểu dữ liệu được cung cấp bởi Dụng cụ Texas .

Tín dụng hình ảnh: Texas Instrumentation