Sensor digital HDC2080: Diagrama de circuito e Especificações

13 de julho de 2023 0 Comentários Leitura: 7 min

A interação humana com o ambiente externo é facilitada pelos nossos sentidos. Enquanto os seres humanos possuem cinco tipos diferentes de sentidos que auxiliam seu funcionamento adequado, máquinas e dispositivos eletrônicos também requerem elementos sensores para interagir com o mundo ao seu redor. Os sensores desempenham um papel fundamental nesse processo, atuando como dispositivos sensoriais nas máquinas. Diversos tipos de sensores estão disponíveis para medir e detectar uma variedade de quantidades físicas, como temperatura, toque, incêndio, gás, umidade, luz, proximidade, entre outros. Muitos desses sensores estão disponíveis como circuitos integrados compactos, o que os torna fáceis de integrar. Um exemplo notável é o sensor HDC2080, um sensor de umidade de tamanho reduzido e baixo consumo de energia.

Sumário

O que é um sensor HDC2080?

O HDC2080 é um sensor digital compacto que combina a medição de umidade e temperatura. Este dispositivo integra um sensor de umidade, um sensor de temperatura, um conversor analógico para digital, uma memória calibrada e uma interface I2C em um único circuito integrado (IC) de tamanho reduzido, com dimensões de 3 mm × 3 mm e 6 pinos.

O HDC2080 fornece resolução programável para medições de temperatura e umidade. Este sensor contém um elemento sensor capacitivo e mede a umidade relativa do ambiente.

Diagrama de bloco

O HDC2080 apresenta dois modos de medição: modo automático e modo de disparo sob demanda. No modo automático, não é necessário enviar comandos I2C para iniciar a medição. Nesse modo, o IC é programado para realizar medições periodicamente.

Já no modo de disparo sob demanda, é necessário enviar comandos I2C para iniciar as medições. Após a conclusão da conversão, o dispositivo entra em modo de hibernação e aguarda outro comando I2C para iniciar uma nova medição.

Além disso, o HDC2080 oferece dois modos de operação: modo de suspensão e modo de medição. Uma característica importante desse sensor, tornando-o adequado para aplicações com restrições energéticas, é o seu baixo consumo de energia. Em aplicações desse tipo, o HDC2080 passa a maior parte do tempo em modo de hibernação, consumindo em média apenas 50 nA.

Em ambientes de alta umidade, o HDC2080 pode enfrentar problemas de condensação. Para evitar isso, o IC possui um elemento de aquecimento integrado. Esse aquecedor pode ser ativado brevemente para remover a condensação e possui uma faixa de operação de -40°C a 85°C.

Quanto à interface de comunicação, o HDC2080 opera como um dispositivo escravo no barramento I2C. As linhas SDA e SCL, que são dreno aberto, são utilizadas para estabelecer a conexão com a interface I2C. Além disso, o HDC2080 possui um conversor analógico para digital (ADC) responsável por converter os valores de medição para o formato digital.

Diagrama de circuito

A configuração adequada do elemento sensor e a precisão dos sensores afetam muito a precisão na medição dos valores de UR e temperatura. Isolar o HDC2080 de fontes de calor, como baterias, tela, elementos resistivos, etc., é recomendado para melhorar a precisão do sensor.

A exposição longa e prolongada à radiação UV, vapores químicos, luz visível pode afetar a UR% do sensor.

Configuração de pinos de HDC2080

O HDC2080 está disponível como um pacote DMB de 6 pinos de 3,00 mm × 3,0 mm.

Pin-1 é a linha de dados serial para I2C, pino SDA. Um resistor pull-up é conectado deste pino à tensão de alimentação positiva.
O pino 2, GND, é o pino de aterramento.
O pino 3, ADDR, é o pino de seleção de endereço. Este pino pode ser deixado desconectado ou pode ser conectado ao terra. Quando deixado desconectado ou conectado ao terra, o endereço do escravo é 1000000. Quando conectado à fonte de alimentação positiva, o endereço do escravo é 1000001.
O pino 4, DRDY/INT, é o pino de dados prontos/interrompidos.
O pino 5, VDD, é o pino de tensão de alimentação positiva.
PIn-6, SCL, é a linha de relógio serial para I2C. Um resistor pull-up deve ser conectado deste pino à fonte de alimentação positiva.

Especificações

As especificações do sensor digital HDC2080 são as seguintes-

Este sensor mede a umidade relativa.
Ele contém um elemento sensor capacitivo.
A faixa de umidade relativa deste sensor é de 0 a 100%.
Uma precisão de umidade típica do HDC2080 é de ± 2°C.
Este sensor tem uma precisão máxima de temperatura de ±0,2°C.
A faixa de temperatura operacional do HDC2080 é de -40°C a 85°C.
A faixa de temperatura funcional deste sensor é de -40°C a 125°C.
A corrente de alimentação média é de 300nA apenas para RH%, ao passo que é de 550nA se tanto RH% quanto temperatura forem calculados.
Este sensor contém o modo de medição automática.
O sensor HDC2080 tem compatibilidade de interface I2C.
A faixa de tensão de alimentação para este IC é de 1,62 V a 3,6 V.
A tensão máxima de entrada necessária para o bom funcionamento deste sensor é de 3,9V.
Este IC está disponível como um pequeno pacote DMB.
Para dissipar a condensação e a umidade, um elemento de aquecimento também está embutido no CI.
Para fornecer alertas, este IC também contém limites de interrupção programáveis.
O sensor pode ser ativado sem a ajuda de qualquer microcontrolador.
Uma versão menor do HDC2080, o HDC2010, também está disponível para aplicações em que o tamanho do PCB é muito pequeno.
O requisito de consumo de energia deste IC é muito baixo.
Quando usado para detectar UR ou temperatura, o HDC2080 tem resolução de 14 bits.
O tempo de resposta durante a medição de UR é de 8 segundos.

Aplicações do HDC2080

HDC2080 é um sensor integrado para medir umidade e temperatura. Este sensor é projetado para sistemas alimentados por bateria. Estes sensores são utilizados em lavadoras, secadoras, eletrodomésticos, hospitais, impressoras a jato de tinta, etc… para medição de umidade. Estes são sensores digitais e podem ser conectados com microcontroladores facilmente.

Em sistemas HVAC, o sensor é conectado a um microcontrolador. O microcontrolador coleta os dados do sensor e com base nesses valores de dados os sistemas de aquecimento e resfriamento mantêm a temperatura ambiente nos níveis preferenciais.

A medição da umidade também é importante em unidades médicas, onde a mudança nos níveis de umidade pode afetar gravemente a saúde dos pacientes.

CI alternativo

Alguns dos CI que podem ser usados como alternativa ao sensor HDC2080 são – HDC1010, HDC 1080, HDC2010, etc…

O HDC2080 é uma escolha ideal quando há uma limitação no tamanho físico do circuito. Seu tamanho compacto com recurso de baixo consumo de energia é muito útil para aplicações alimentadas por bateria. Este IC não deve ser exposto a vapores químicos e calor por um período mais longo. Isso pode levar a uma diminuição na precisão das medições.

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