AM2301A
技术手册
温湿度传感器
• 完全标定
• 数字输出,单总线接口
• 优异的长期稳定性
• 响应迅速、抗干扰½力强
ASAIR
®
产品综述
AM2301A数字温湿度模块是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数
字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该产品具
有品质卓越、超快响应、抗干扰½力强、性价比极高等优点。每个传感器½在极为精确的湿度校
验室中进行校准。校准系数以程序的½式储存在单片机中,传感器内部在检测信号的处理过程中
要调用这些校准系数。标准单总线接口,½系统集成变得简易快捷。超小的½积、极½的功耗,
信号传输距离可达20米以上,½其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最½选择。
应用范围
暖通空调 、除湿器、测试及检测设备、消费品、½½ 、自动控制、数据记½器、气象
站、家电、湿度调节、医疗及其他相关温湿度检测控制。
2 4 0mm±5mm
图
1:
AM2301A
传感器封装图(单½:mm 未注明公差:0.1mm)
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温度
®
传感器性½
相对湿度
extended
2
1
见图3
见图2
3
8
4
表
3
温度特性表
表
1
湿度特性表
△RH(%RH)
±10
±8
±6
±4
±2
±0
典型值
最大值
△T℃
±2.0
±1.5
±1.0
±0.5
典型值
最大值
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
±0.0
-40
-20
0
20
40
60
相对湿度(%RH)
图
2
25°C
时相对湿度的最大误差。
80
温度(℃)
图 3
温度典型误差和最大误差。
电气特性
5.5
2
5
1200
600
6
1
正常工½范围:0-80%RH, 超出此范围,传感器读数会有偏差
(在90%RH 湿度下 200 小时后,漂移<3%RH)。工½范围进一步
限定在 -40– 80℃。
7
1
5.1
100
2
此精度为出厂检验时,传感器在 25℃供电电压为
5V
条件下
的测试精度。此数值不包括迟滞和非线性,并只适用于非冷
凝条件。
3
25℃和1m/s 气流条件下,达到一阶响应 63%所需时间。
4
如果传感器周围有挥发性溶剂、带刺激性气味的胶带、粘合剂
以及包装材料,读数可½会偏高。详细说明请参阅相关文件。
5
功耗的最小值和最大值½是基于 VDD =
5V
和 T<60℃的条件。
平均值为每两秒中进行一次测量的数值。
6
½电平输出电流。
7
表示上拉电阻。
8
响应时间取决于传感器基片的导热率。
表2 电气特性。
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2
应用信息
2 .1
存储条件和操½说明
湿度灵敏度等级(MSL)为
1,依据IPC/ JE DE C
J-STD-020
标准。因此,建议在出货后一年内
½用。
®
AM2301A
用户指南
1
扩充性½
1.1
工½条件
传感器在所建议工½范围内,性½稳定,见
图4。长期暴露在正常范围以外的条件下,
尤其是在湿度>80%时,可½导致信号暂时
性漂移(6
0
小时后漂移+3%RH)。½恢复到
正常工½条件后,传感器会缓慢自恢复到校
正状态。可参阅2.3 小节的“恢复处理”以
加速恢复进程。在非正常条件下的长时间½
用,会加速产品的老化。
100
最大范围
80
相对湿度
(%)
60
40
20
0
-40
正常
范围
温湿度传感器不是普通的电子元器件,需要仔
细防护,这一点用户必须重视。长期暴露在高
浓度的化学蒸½中将会致½传感器的读数产生
漂移。因此建议将传感器存放于原包装包括密
封的的
E SD
口袋,并且符合以下条件:温度范
围1 0℃-5 0℃(在有限时间内 0-85℃);湿度
为20 - 60 % R H(没有 ESD 封装的传感器)。对于
那些已经被从原包装中移出的传感器,我们建
议将它们储存在内含金属PET/AL/CPE材质制成
的防静电袋中。
在生产和运输过程中,传感器应½避免接触高
浓度的化学溶剂和长时间的曝露在外。应½避
免接触挥发性的胶水、胶带、贴纸或挥发性的
包装材料, 如泡箔、泡沫材料等。生产区域
应通风良½。
2
.2 恢复处理
如上所述,如果传感器暴露在极端工½条件或
化学蒸½中,读数会产生漂移。可通过如下处
理,½其恢复到校准状态。
烘干:在80 -85℃和<5%RH 的湿度条件下保持1
0
小时;
重新水合:在20-30℃和>75%RH 的湿度条件下
保持1
2小时
9
。
2.3
温度½响
-20
0
20
40
60
80
100
图
4
工½条件
温度(℃)
1.2
不同温度下的RH精度
图2中定义了25
℃
时的RH精度,图5中显示了
其他温度段的湿度最大误差。
100
±
6
±
5
±
5
±
4
±
5
±
7
±
8
相对湿度(%
R H)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
±
6
±
5
±
4
±
3
±
3
±
3
±
4
±
6
±
4
±
5
±
5
±
7
5 10 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0
温度
(
℃
)
图
5
0~80°C
范围内对应的湿度最大误差,单½:(%RH)
请注意:以上误差为以高精度露点仪做参考仪器测试的
最大误差(不包括迟滞)。在最大误差为±3%RH 的范围
其典型误差为±2%RH,在其他范围,典型值为最大误
差值的 1/2。
气½的相对湿度,在很大程度上依赖于温度。
因此在测量湿度时,应½可½保证所有测量同
一湿度的传感器在同一温度下工½。在做测试
时,应保证被测试的传感器和参考传感器在同
样的温度下,然后比较湿度的读数。
此外,½测量频率过高时,传感器的自身温度
会升高而½响测量精度。如果要保证它的自身
温升½于 0 .1℃,AM2301A 的激活时间不应超
过测量时间的
10%——建议每2秒钟测量1次数据。
9
75%RH可以很简便地由饱和NaCl生成。
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ESD静电释放符合JEDEC
JESD22-A114 标准
(人½模式 ±4kV), JEDEC JESD22-A115
(机器模式±200V)。如果测试条件超出标称
限制指标,传感器需要加额外的保护电路。
4.2
输入/输出特性
®
2. 4
用于密封和封装的材料
许多材质吸收湿气并将充½缓冲器的角色,
这会加大响应时间和迟滞。因此传感器周边
的材质应谨慎选用。推荐½用的材料有:
金属材料,
LCP, POM (Delr in ) ,
PT F E ( T e f lon), P E, P EEK, P P, P B, PPS,
P SU , P V D F ,PVF。
用于密封和粘合的材质(保守推荐):推荐
½用充满环氧树脂的方法进行电子元件的封
装,或是硅树脂。这些材料释放的气½也有
可½污染AM2301A(见2.1)。因此,应最后进
行传感器的组装,并将其½于通风良½处,
或在>50℃的环境中干燥24小时,以½其在封
装前将污染气½释放。
电气特性,如功耗、输入和输出的高、½电平电压
等,依赖于电源供电电压。为了½传感器通讯顺畅,
很重要的一点是,确保信号设计严格限制在表
2
和
图9 所给出的范 围内)。
5
单总线通讯
5.1
单总线典型电路
3
接口定义
引脚
1
2
3
4
颜色
红色
黄色
黑色
名称
VDD
SDA
GND
NC
描 述
电源
(3.3V-5.5V)
串行数据,双向口
地
微处理器与AM2301A的连接典型应用电路如图
6所示。单总线通信模式时,SDA上拉后与微
处理器的I/ O端口相连。
单总线通信特殊说明:
1.典型应用电路中建议连接线长度短于30
米时用5.
1 K上拉电阻,大于30米时根据实际
表4 接口定义说明
情况降½上拉电阻的阻值。
2.½用3 .3 V电压供电时连接线长度不得大
3.1
电源引脚(VDD,GND)
于100cm。否则线路压降会导致传感器供电
不足,造成测量偏差。
AM2301
A的供电范围为3.3-5.5V,推荐电压
为
3.读取传感器最小间隔时间为2S;读取间
5
V。
隔时间小于2S,可½导致温湿度不准或通信
3.2 串行 数据 SDA
不成功等情况。传感器初上电,应等待2s以
SDA引脚为三态结构,用于读、写传感器数据。
上时间,再去读取传感器,以越过传感器的
具½的通信时序,见通信协议的详细说明。
不稳定状态。
4.每次读出的温湿度数值是上一次测量的
结果,欲获取实时数据,需连续读取两次,
建议连续多次读取传感器,且每次读取传感
4
电气特性
器间隔大于2秒即可获得准确的数据。
4.1
绝对最大额定值
空脚
AM2 3 0 1 A的电气特性在表 2
有所定义。如表
5
中所给出的为最大额定值。在这样的条件
下,该装½进行功½操½是不可取的。长时
间暴露于绝对最大额定值条件下,可½½响
传感器的可靠性。
参数
V D D to G N D
数字 I/O 引脚 (SDA)to GND
每个引脚的输入电流
表
5
电气绝对最大额定值
AM2301A
最小
-0.3
-0.3
-10
最大
5.5
VDD + 0.3
10
单½
V
V
mA
图6: AM2301A单总线典型电路
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◎单总线数据计算示例
示例一:接收到的40½数据为:
00000010
湿度高8½
10010010
湿度 ½8½
0000000 1
温度 高8½
00 0 0 1 1 0 1
温度 ½8½
10 1 0 0 0 10
校验 ½
®
5.2
单总线通信协议
◎单总线说明
AM2301A器件采用简化的单总线通信。单总线
即只有一根数据线,系统中的数据交换、控
制均由数据线完成。设备(微处理器)通过一
个漏极开路或三态端口连至该数据线,以允
许设备在不发送数据时½够释放总线,而让
其它设备½用总线;单总线通常要求外接一
个约
5 . 1 k
Ω的上拉电阻,这样,½总线闲½
时,其状态为高电平。由于它们是主从结构,
只有主机呼叫传感器时,传感器才会应答,
因此主机访问传感器½必须严格遵循单总线
序列,如果出现序列混乱,传感器将不响应
主机。
◎单总线传送数据定义
SDA用于微处理器与 AM2301A之间的通讯和
同步,采用单总线数据格式,一次传送40½数
据,高½先出。具½通信时序如图7所示,通
信格式说明见表6。
计算:
00000010+1 0 0 1 0 0 1 0 + 00000001+00 0 0 1 1 0 1 = 1 0100010(校
验 ½)
接收数据正确:
湿度:00000010
10010010=0292H(十六进制)= 2×256+9×16+2=658
=> 湿度 = 65.8%RH
温度:00000001
00001101=10DH(十六进制)=1×256+0×16+13=269
=> 温度= 26.9℃
◎特殊说明:
½温度½于0
℃时温度数据的最高½½1。
示例:-10.1
℃表示为10000000 01100101
温度:00000000
01100101=0065H(十六进制)=6×16+5=101
=> 温度 = -10.1℃
示例二:接收到的40½数据为:
00000010
湿度高8½
10010010
湿度 ½8½
0000000 1
温度 高8½
0000 1 1 0 1
温度 ½8½
10 1 1 0 0 10
校验 ½
计算:
00000010+1 0 0 1 0 0 1 0 + 00000001+00 0 0 1 1 0 1 = 1 0100010≠1 0 1 1 0 0 1 0
(校验错 误 )
本次接收的数据不正确,放弃,重新接收数据。
5.3
单总线通信时序
图7:
AM2301A单总线通信协议
名称
起始信号
单总线格式定义
微处理器把数据总线(SDA)拉½一段时间(至少1ms),通
知传感器准备数据。
传感器把数据总线(SDA)拉½80µs,再接高80µs以响应
主机的起始信号。
收到主机起始信号后,传感器一次性从数据总线(SDA)
串出40½数据,高½先出
湿度分辨率是16Bit,高½在前;传感器串出的湿度值是
实际湿度值的10倍。
温度分辨率是16Bit,高½在前;传感器串出的温度值是
实际温度值的10倍;
温度最高½(Bit15)等于1表示负温度,温度最高½
(Bit15)等于0表示正温度;
温度除了最高½(Bit14~Bit0)表示温度值。
校验½=湿度高½+湿度½½+温度高½+温度½½
响应信号
用户主机(MCU)发送一次起始信号(把数据总
线SD A拉½至少1ms)后,AM2301A从休眠模式½
换到高速模式。待主机开始信号结束后,
AM 2 30 1 A发送响应信号,从数据总线SDA串行送出
4 0 B it的数据,先发送字节的高½;发送的数据
依次为湿度高½、湿度½½、温度高½、温度½
½、校验½,发送数据结束触发一次信息采集,
采集结束传感器自动½入休眠模式,直到下一次
通信来临。
详细时序信号特性见表7,单总线通信时序图如
图8所示。
数据格式
湿度
温度
校验½
图8:AM2301A单总线通信时序
表6:AM2301A通信格式说明
注:主机从AM2301A读取的温湿度数据总是前一次的测量值,如两次
测量间隔时间很长,请连续读两次以第二次获得的值为实时温湿度
值,同时两次读取间隔时间最小为2S。
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