سنسور دما و رطوبت 5 ولت S18-TH24-I2C هومیژ

توضیحات

سنسورهای S18-I2C هومیژ در 2 مدل سیم ثابت و کانکتور جداشونده ساخته می شوند. بسته به نوع کاربرد و درخواست مشتریان از هر 2 مدل در سبد محصولات ایران انکودر موجود میباشد.

کاربرد سنسور دما و رطوبت S18-TH24-I2C

سنسورهای دما و رطوبت با رابط I2C برای اندازه‌گیری دقیق شرایط محیطی در پروژه‌های الکترونیکی و هوشمندسازی استفاده می‌شوند.

این سنسورها به‌دلیل سیم‌کشی ساده و امکان اتصال چندین ماژول به یک باس، در دستگاه های درایر(خشک کن)، خانه هوشمند، گلخانه، ایستگاه هواشناسی، سیستم‌های تهویه و تجهیزات صنعتی کاربرد زیادی دارند.

اطلاعات دریافتی از این سنسورها به میکروکنترلر منتقل شده و برای کنترل دما، پایش رطوبت و بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها به کار می‌رود.

مشخصات سنسور دما و رطوبت S18-TH24-I2C هومیژ

توضیح پایه ها:

VCC: منبع تغذیه ماژول محدوده 2.1 – 5 ولت
GND: زمین
SDA: ورودی/خروجی داده سریال برای پروتکل I2C
SCL: ورودی کلاک سریال برای پروتکل I2C

مشخصات عملکردی:

محدوده اندازه گیری دما: -40 تا +125 درجه سانتیگراد
دقت اندازه گیری دما: 0.3 درجه سانتی گراد
محدوده اندازه گیری رطوبت: 0 تا 100٪
دقت اندازه گیری رطوبت: 3% RH
پروتکل ارتباطی: I2C
متراژ تست شده قابل استفاده در شرایط صنعتی: تا 7 متر با کابل استاندارد

توضیحات شکل بالا: تغییرات دقت و حداکثر خطای سنسور رطوبت نسبی در دمای محیط (25°C).

توضیحات شکل بالا: تغییرات دقت و حداکثر خطای سنسور دما بر حسب درجه سانتی‌گراد (°C).

نکات مهم درمورد محصول:

• رزولوشن پیش‌فرض اندازه‌گیری 14 بیت برای دما و 12 بیت برای رطوبت است. این مقدار می‌تواند با ارسال دستور به رجیستر مربوط به حالت‌های 12/8 بیت، 11/11 بیت یا 13/10 بیت کاهش یابد.

• دقت‌ها در مرحله کنترل کیفیت نهایی (Outgoing Quality Control) در دمای 25°C و ولتاژ 5.0V آزمایش شده‌اند. این مقادیر هیسترزیس و رانش بلندمدت را شامل نمی‌شوند و فقط برای محیط‌های بدون میعان معتبر هستند.

• زمان لازم برای رسیدن به 63٪ پاسخ، یک تغییر پله‌ای است که در 25°C و جریان هوای 1 متر بر ثانیه اندازه‌گیری شده است.

• محدوده کاری عادی: 0 تا 80٪ رطوبت نسبی (RH). خارج از این محدوده ممکن است سنسور یک خطای قابل برگشت با پاسخ کند نشان دهد (مثلاً +3٪ RH پس از 60 ساعت در رطوبت بالاتر از 80٪).

• تغییرات دقت برای عملکرد در محدوده کاری عادی دما و رطوبت است.این تغییرات مقدار حداکثر کمتر از 0.5٪ RH در سال است. این مقدار ممکن است در محیط‌هایی که حلال‌های تبخیرشده، نوارها، چسب‌ها، مواد بسته‌بندی و مواد با گازدهی وجود دارند بیشتر باشد.

• مقادیر حداقل و حداکثر جریان تغذیه و توان مصرفی بر اساس ولتاژ ثابت 5.0V و دمای کمتر از 60°C محاسبه شده‌اند. مقدار میانگین بر اساس یک اندازه‌گیری 8 بیتی در هر ثانیه است.

• زمان پاسخ به رسانایی حرارتی بستر سنسور بستگی دارد.

• مقدار حداکثر رانش دما کمتر از 0.04°C در سال است.

ساختار کلی  داده  در پروتکل I2C

توضیحات شکل بالا: نمودار زمان‌بندی پایه‌های ورودی/خروجی دیجیتال.
اختصارات استفاده‌شده در این شکل در جدول پایین توضیح داده شده‌اند. جهت‌های SDA از دید سنسور نمایش داده شده‌اند.

خط SDA پررنگ توسط سنسور کنترل می‌شود و خط SDA معمولی توسط میکروکنترلر کنترل می‌شود.
توجه داشته باشید که زمان معتبر خواندن SDA با لبه پایین رونده تغییر وضعیت قبلی (anterior toggle) فعال می‌شود.

توضیحات شکل بالا: مشخصات زمان‌بندی پایه‌های ورودی/خروجی دیجیتال برای حالت سریع (Fast Mode) رابط I2C.
این مقادیر برای شرایط ولتاژ تغذیه 2.1V تا 5V و دمای 40- تا 125+ درجه سانتی‌گراد معتبر هستند.

توضیحات شکل بالا: شرط شروع انتقال (Start) زمانی رخ می‌دهد که خط SDA در حالی که SCL در حالت High است از High به Low تغییر کند.

شرط Start یک وضعیت منحصربه‌فرد روی باس است که توسط مستر (Master) ایجاد می‌شود و به اسلیوها (Slaveها) اعلام می‌کند که یک توالی انتقال داده در حال آغاز است. پس از ایجاد این حالت، باس مشغول (Busy) در نظر گرفته می‌شود.

توضیحات شکل بالا: شرط پایان انتقال (Stop) زمانی رخ می‌دهد که خط SDA در حالی که SCL در حالت High است از Low به High تغییر کند.

شرط  Stop یک وضعیت منحصربه‌فرد روی باس است که توسط  مستر (Master) ایجاد می‌شود و به  اسلیوها (Slaveها) اعلام می‌کند که توالی انتقال داده پایان یافته است. پس از ایجاد این حالت، باس آزاد (Free) در نظر گرفته می‌شود.

پس از ارسال شرط شروع (Start)، هدر بعدی I2C شامل آدرس 7 بیتی دستگاه با مقدار `1000 000` و یک بیت جهت SDA است:
– خواندن (Read یا R): مقدار `1`
– نوشتن (Write یا W): مقدار `0`

سنسور دریافت صحیح هر بایت را با پایین کشیدن پایه SDA (بیت ACK) پس از لبه پایین رونده هشتمین پالس کلاک SCL اعلام می‌کند.

پس از ارسال دستور اندازه‌گیری:
– `1110 0011` برای دما
– `1110 0101` برای رطوبت نسبی

میکروکنترلر (MCU) باید تا پایان عملیات اندازه‌گیری منتظر بماند.

دستورات اصلی در جدول پایین خلاصه شده‌اند.

توضیحات جدول بالا: مجموعه دستورات پایه.

در این جدول RH به معنای رطوبت نسبی (Relative Humidity) و  T به معنای  دما (Temperature) است.

حالت‌های  Hold Master و  No Hold Master در ادامه توضیح داده شده‌اند.

حالت Hold Master / No Hold Master:

برای ارتباط با سنسور دو حالت کاری مختلف وجود دارد:
– حالت Hold Master
– حالت No Hold Master

در حالت اول، خط SCL در طول فرآیند اندازه‌گیری توسط سنسور مسدود (کنترل) می‌شود، در حالی‌که در حالت دوم خط SCL آزاد باقی می‌ماند تا سایر ارتباطات روی باس انجام شوند و سنسور هم‌زمان عملیات اندازه‌گیری را پردازش کند.

حالت No Hold Master این امکان را فراهم می‌کند که هنگام اندازه‌گیری سنسور، سایر وظایف ارتباطی I2C نیز روی باس انجام شوند.
توالی ارتباطی این دو حالت به‌ترتیب در شکل های پایین نمایش داده شده است.

در حالت Hold Master، سنسور هنگام اندازه‌گیری، خط SCL را در سطح پایین نگه می‌دارد تا مستر را در وضعیت انتظار قرار دهد.
با آزاد کردن خط SCL، سنسور اعلام می‌کند که پردازش داخلی به پایان رسیده و ادامه انتقال داده امکان‌پذیر است.

توضیحات شکل بالا: توالی ارتباط در حالت Hold Master بخش‌های خاکستری توسط سنسور کنترل می‌شوند.

بیت 45می‌تواند به NACK تغییر داده شود و سپس شرط Stop  ارسال شود تا از ارسال Checksum صرف‌نظر شود.

در حالت No Hold Master، میکروکنترلر (MCU) باید پایان پردازش داخلی سنسور را به‌صورت مداوم بررسی (Poll) کند.
این کار با ارسال شرط Start و سپس هدر I2C با مقدار `(1000’0001)` مطابق شکل بعدی انجام می‌شود.

اگر پردازش داخلی کامل شده باشد، سنسور به درخواست MCU پاسخ ACK می‌دهد و MCU می‌تواند داده‌ها را بخواند.
اگر فرآیند اندازه‌گیری هنوز کامل نشده باشد، سنسور بیت ACK ارسال نمی‌کند و شرط Start باید دوباره فرستاده شود.

در حالت No Hold Master توصیه می‌شود پس از دریافت بیت ACK از سنسور (بیت 18 در شکل بعدی) و قبل از ارسال شرط Stop، یک زمان انتظار 20 میکروثانیه‌ای در نظر گرفته شود.

در هر دو حالت، چون حداکثر رزولوشن اندازه‌گیری 14 بیت است، دو بیت کم‌ارزش آخر (LSBها، بیت‌های 43 و 44) برای انتقال اطلاعات وضعیت استفاده می‌شوند.
– بیت 1 نوع اندازه‌گیری را مشخص می‌کند:
– `0` : دما
– `1` : رطوبت
– بیت 0 در حال حاضر استفاده نشده است.

توضیحات شکل بالا: توالی ارتباط در حالت No Hold Master بخش‌های خاکستری توسط سنسور کنترل می‌شوند.

اگر هنگام ارسال دستور Read اندازه‌گیری هنوز کامل نشده باشد، سنسور در بیت 27 سیگنال ACK ارائه نمی‌دهد (این فرآیند می‌تواند چندین بار تکرار شود). اگر بیت 45 به NACK تغییر داده شود و سپس شرط Stop ارسال گردد، انتقال Checksum انجام نخواهد شد.

در مثال‌های ارائه‌شده در شکل‌های 15 و 16، خروجی سنسور به صورت
SRH = 0110’0011’0101’0000` است. برای محاسبه مقادیر فیزیکی، بیت‌های وضعیت (Status Bits) باید روی ‘0’ قرار داده شوند.

حداکثر زمان لازم برای انجام اندازه‌گیری به نوع اندازه‌گیری و رزولوشن انتخاب‌شده بستگی دارد که مقادیر آن در جدول پایین نشان داده شده است. هنگام برنامه‌ریزی ارتباطات در MCU باید مقادیر حداکثر در نظر گرفته شوند.

جهت مطالعه بقیه توضیحات به راهنمای محصول مراجعه نمایید.

روش نصب

نصب و راه‌اندازی دستگاه حتماًً باید توسط متخصصین انجام شود. و عدم رعایت نکات فنی در طی فرایند نصب منجر به ایجاد خطای اندازه‌گیری و حتی آسیب رساندن به دستگاه خواهد شد.

سیم بندی

قبل از روشن کردن دستگاه لطفاًً از اتصال صحیح تمامی اتصالات الکترونیکی اطمینان حاصل کنید همچنین قوانین مربوط به کارکرد دستگاه‌های فنی جریان ضعیف را مطالعه کنید. رنگ‌بندی سیم‌های سنسور در جدول آمده است:

ملاحظات نصب الکتریکی

•  مسیر عبور خط داده در فاصله قابل توجهی از خطوط فشار قوی و کابل‌های برق مستعد ایجاد نویز قرار داده شوند.
• برای انتقال داده از کابلهای قابل اعتماد و زوج به هم تنیده شیلددار به منظور حذف نویز مد مشترک استفاده شود. پیشنهاد می‌شود برای افزایش مسیر انتقال داده از کابل‌هایی مانند AWG22 به کد 3105A استفاده شود.
•  کابل کشی و نصب اتصالات در شرایط بدون ولتاژ انجام شود. افزایش ولتاژ، اتصال کوتاه و وضعیت‌های کنترل نشده علاوه بر احتمال آسیب رساندن به دستگاه احتمال بروز حادثه برای پرسنل و ایجاد آسیب‌های مادی را بالا می‌برد.