【视频】选湿度传感器：论综合实力，这颗料不服不行！Renesas US082-HS3001EVZ 测评

随着物联网的发展，越来越多的传感器设备进入我们生活、生产中。湿度传感器也是其中使用较为广泛且备受关注的器件。

1器件介绍

HS3001是Renesas Electronics推出的一款高精度、完全校准的湿度传感器。精度高、快速的测量响应时间和长期稳定性，以及小封装尺寸，使HS3001成为从便携式到恶劣环境的各种应用的理想选择。

集成校准和温度补偿逻辑通过标准I²C输出提供完全校正的湿度和温度值。测量数据经过内部校正和补偿，可在很宽的温度和湿度水平范围内准确运行——无需用户校准。

082-HS3001EVZ湿度传感器Pmod板是Renesas Electronics特意为HS3001传感器推出的一款评估板。本次测评也是针对该评估板进行测试，进一步验证HS3001的使用便捷程度和性能。

图1（图源：视频）

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特性：

• 湿度测量范围：0%-100%RH

• 湿度测量精度：典型±1.5%（HS3001，10%-90%RH,25℃）

• 14位分辨率：典型0.001%RH

• 独立可编程的分辨率：8、10、12、14位

• 快速的RH响应时间：典型1秒（1m/s空气流速），典型4秒（静态空气）

• 温度测量精度：典型±0.2℃（HS3001，-10℃-+80℃）

• 低功耗：每秒进行1次湿度和温度测量的情况下，平均1uA（8位分辨率，1.8V供电），平均24.4uA（14位分辨率，3.3V供电）

• 卓越的抗老化稳定性

• 具有极强的抗恶劣环境特性和机械冲击保护

2评估板介绍首先我们来对US082-HS3001EVZ湿度传感器Pmod板进行简单的介绍。下方图2是评估板的电路原理图。

图2（图源：视频） 模块对外连接使用Pmod Type 6A接口，一个输入，一个输出，方便与评估板之间的串接。HS3001使用I²C接口通讯，电源输入和内部电源输出对地挂接去耦电容。电路板上I²C接口连线上有两个可以通过跳线选择的上拉电阻。下图3是评估板的电路板正面：图3（图源：视频） 电路板右侧可以连接MCU控制板，左侧可以连接附加的Pmod接口的传感器电路板。中间部分是HS3001湿度传感器芯片，还有两个用来连接上拉电阻的跳线。评估板背面如图4所示，丝印了评估板型号及跳线功能等信息。图4（图源：视频）

HS3001使用I²C接口进行通讯，可通过数据手册给出的指令与芯片通信。模块上电后默认处于睡眠状态，需要使用I²C写指令触发，等待转换后可以使用读指令读取湿度、温度数据。等待时间长短由使用温湿度的分辨率位数而定。

图5（图源：视频）
读取的温湿度数据已经是芯片内部经过校正和补偿结束的数据，不需要用户另外进行处理。可以通过公式将数据转换成浮点型的温湿度。

图6（图源：视频）

芯片还自带非易失存储器，可以对温度、湿度数据分辨率进行设置。需要在芯片上电后10ms内使用I²C写入指令进入编程模式，同样可以使用指令退出编程模式。

图7（图源：视频）

编程模式下可以读取芯片ID，修改温度、湿度数据分辨率，需要注意的是温度、湿度数据分辨率存储区内存有校准数据，改写分辨率前，要将存储器内其他数据一起读出，并只改写对应分辨率的数据位，不然造成测量结果的偏差。

图8（图源：视频）

HS3001无论是工作功耗还是待机功耗都非常低，不进行测量的时候默认处于睡眠模式，3.3V供电情况下，全温度范围-40-+125℃待机电流小于1uA。

图9（图源：视频）

温湿度使用14位分辨率，3.3V供电下，1s进行1次测量，平均电流24.4uA。所以HS3001特别适合电池供电的应用。

3测试

测试使用到的设备：

逻辑分析仪、功耗测试仪、RenesasMCU开发板套件、MCU主控测试板。

图10（图源：视频） US082-HS3001EVZ，可以很方便的和Renesas的开发板套件进行连接。e2studio编译软件自带的FSP灵活配置软件包中包含了HS3001的底层程序，用户可以通过简单配置使用HS3001湿度传感器。参照官方给出的示例程序就可以做出简单的应用。

当然也可以通过数据手册中的I²C指令对HS3001进行操作。

图11（图源：视频）

使用杜邦线连接MCU控制板和US082-HS3001EVZ模块，使用功耗测试仪测量模块电流。

可以看到上电后，模块的待机功耗约为0.43uA，触发开启温湿度测量后，可以看到模块1s一次的测量平均电流约为23.42uA。

图12（图源：视频）

使用自己做的上位机程序可以更加直观得看到温湿度数据，温湿度数据都非常稳定。使用手去触摸评估板，可以看到温湿度的响应非常迅速。

使用逻辑分析仪分别连接评估板的GND、VCC、SDA、SCL，然后将控制板连接电脑并开启温湿度测量。

使用逻辑分析仪抓取测量过程中主控与评估板之间I²C通讯的数据，可以更加直观的看到整个通讯过程。首先主控给HS3001发送测量触发指令，等待一定时间后可以获取有效的温湿度数据。

图13（图源：视频）

4小结

通过对US082-HS3001EVZ湿度传感器Pmod板的测试我们可以看到，湿度传感器使用十分简单，仅通过简单的I²C指令就可获取内部校正和补偿后可靠的温湿度数据。

整个芯片的功耗也非常低，特别适合对功耗要求高的应用。

还有高精度和快速响应的特点，不得不说，Renesas的HS3001芯片是一颗在各个方面都非常优秀的湿度传感器。

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