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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik SHT11, Abweichung bei Temperatur


Autor: Thomas B. (thomasb)
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Hallo !

Habe hier ein kleines Problem mit einem SHT11 Sensor.

Ich verwende bei einem Projekt insgesamt 3 Sensoren, zwei NTC und eben 
den SHT11.
Habe ich alle direkt beeinander liegen, so bekomme ich vom SHT11 über 
2°C mehr als von den NTC-Sensoren angezeigt. Habe jetzt zusätzlich ein 
Multimeter mit Temperatursensor hingestellt und auch dieser zeigt im 
Bereich der NTC-Sensoren an.

Auch gefühlsmässig (Raumtemperatur) zeigt der SHT11 zu viel an. 
Eigentlich hatte ich angenommen, dass gerade der SHT sehr genau sein 
müsste, da er laut Datenblatt kalibriert ist.

Meine Berechnung der Temperatur dürfte ebenfalls stimmen: Den Rohwert 
vom SHT überprüfe ich mittels CRC und auch ein händisches Nachrechnen 
ergibt den angezeigten Temperaturwert. Die einschaltbare Heizung des SHT 
ist auch nicht schuld, das hab ich schon getestet.

Meine Frage ist nun ob jemand schon ähnliche Probleme/Phänomene hatte. 
Muss ich davon ausgehen, dass mein SHT11 einen Defekt aufweißt ?

Schöne Grüße,
Thomas B.

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Mal ein "Analoges" Thermometer probiert?
Korrekten Wert in der Formel für die eingestellte Betriebsspannung?
Irgenwo hatten wir hier schonmal so eine Diskussion...
Beitrag "SHT11 an AVR liefert falsche Werte"

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Hallo !

Danke für deine Antwort!

Ja also die Werte für Berechnung hab ich inzwischen schon einige Male 
überprüft. Wenn ich hier die falschen Konstanten nehmen würde, bekäme 
ich zudem eigentlich unrealistische Werte heraus.
Als Betriebsspannung verwendet ich 5V, hier ist die Berechnung ja dann 
sehr einfach -40 + 0.01 * Wert vom Sensor (wobei ich konkret 
'Wert_vom_Sensor - 4000' rechne)

Den Beitrag kannte ich schon - den Tipp mit dem Einschalten der Heizung 
und schauen ob die Luftfeuchtigkeit sinkt hab ich auch schon probiert. 
Der Sensor an sich dürfte also funktionieren ...

Wegen dem analogen Thermometer muss ich schaun, hier hab ich keines. Bin 
eh schon am überlegen wie ich mir am besten und einfachsten eine 
"Referenz" besorge oder auch selber bastle (z.B. Eiswasser)

Autor: A. K. (prx)
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Fieberthermometer zur Hand? Die sind als Referenz genau genug.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> so bekomme ich vom SHT11 über
> 2°C mehr als von den NTC-Sensoren angezeigt.
Wie oft misst du?
Furthermore,  there  are  self-heating  effects  in  case  the 
measurement  frequency  is  too  high.  

3.3
Important:  To  keep  self  heating  below  0.1°C,  SHT1x
should not be active for more than 10% of  the time – e.g.
maximum one measurement per second at 12bit accuracy
shall be made. 
Hast du den Sensor (zur Kühlung) auf einer SMD-Platine?
Oder hast du Drähte angelötet?

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@A.K.
Ja das ist ne gute Idee, daran hab ich noch gar nicht gedacht. Mein 
Infrarotfieberthermometer (zumindest nehm ich an, dass es so misst) kann 
leider so "geringe" Temperaturen nicht anzeigen - muss schaun ob ich 
noch wo ein "analoges" hab ;) Vielleicht bringt auch die Heizung vom 
Sensor etwas, muss ich testen.

@Lothar Miller
Zur Zeit messe ich ungefähr alle 10 Sekunden. Nachdem ich gelesen hatte, 
dass sich das "self heating" im Nachkommabereich abspielt vermute ich 
mal, dass es daran nicht liegt.
Der Wert an sich ist auch die ganze Zeit relativ konstant - direkt beim 
Einschalten und auch Minuten danach.

Autor: A. K. (prx)
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Thomas B. schrieb:

> Infrarotfieberthermometer (zumindest nehm ich an, dass es so misst) kann
> leider so "geringe" Temperaturen nicht anzeigen

Ich hatte das eher andersrum gedacht. Nicht dass du dir den SHT11 in den 
A. stecken sollst ;-), aber bissel dem angenäherte Temperatur wird sich 
ja wohl irgendwie machen lassen.

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@A.K
Naja, das hatte ich eigentlich auch nicht vor. ;) Aber so blöd ist die 
Idee prinzipiell gar nicht, zumindest wäre die Körpertemperatur eine 
halbwegs geeignete Referenz. :)

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Alle 10 Sekunden messen, ist zu oft. Probiere es mal 1x die Minute.

Autor: noeppkes (Gast)
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Hallo Thomas B.

habe das gleiche Problem.
Messe alle 5 Sekunden. auch 2 Grad zu viel.
Konntest du das Problem schon lösen?
Ich werde bald wahnsinnig. Source-Code O.K. Keine Bauteile die warm 
werden. Heizung aus, trotzdem 2 Grad zu viel.
Freue mich auf eine Antwort von dir.

noeppkes ...

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Messe alle 5 Sekunden. auch 2 Grad zu viel.

Ist zu oft -> Eigenerwärmung. Wie lang ist Dein Verbindungskabel zum 
SHT11? Hast Du direkt am SHT11 einen Keramikkondensator zwischen Vcc und 
Masse und einen 10k-Pullup für die Datenleitung angeschlossen? Wie hoch 
ist Vcc?

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Hallo !

Also ich bezweifle ehrlich gesagt, dass es etwas mit Eigenerwärmung zu 
tun hat.

Im Sample Code von Sensirion steht z.B. das Kommentar "wait approx. 0.8s 
to avoid heating up SHTxx". Da sollten dann 5s Messintervall völlig ok 
sein - außerdem hab ichs auch schon mit 30 Sekunden probiert.

Zudem: Im Datenblatt steht, dass beim Messen ein Strom von typisch 
0.55mA fließt. Beim Heater steht dann dabei, dass dieser 8mA bei 5V 
zieht und das Teil um 5-10°C erwärmt - und das ja auch nicht 
schlagartig. Ohne da jetzt zu rechnen würd ich mal behaupten, dass ich 
2°C Selbsterwärmung nicht so schnell erreiche.

Ich vermute mal (so wie ich die Datenblätter und Erfahrungen anderer 
User interpretiere), dass sich die Selbsterwärmung im Normalfall auf den 
Bereich hinter dem Komma auswirkt.

Zwei weitere Punkte wieso ich nicht davon ausgehe, dass es sich bei 
diesem Problem (bei mir) um Selbsterwärmung handelt: Die Temperatur ist 
auch bei der ersten Messung um 2°C zu hoch und zweitens ist sie in jedem 
Temperaturbereich und mit und ohne "Wind" (praktisch bei offenem Fenster 
bei 4°C Außentemperatur) immer ungefähr die selbe Differenz zu hoch.

@noeppkes
Nein, leider, konnte das Problem nicht lösen. Ich gehe zur Zeit mal 
davon aus, dass mein Sensor defekt ist.

Hab inzwischen alles getestet und geprüft was mir so eingefallen ist. 
Auch im 12/8-Bit Modus erhalte ich die selbe Abweichung.

Schöne Grüße,
Thomas

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Habe hier genug SHTs am Laufen und kann Dir sagen, daß die Eigenerwärmng 
auch bei 5 sek. Intervall noch zuschlägt. Vielleicht nicht um 2 Grad 
aber ein paar Zehntel sind es. Du hast die anderen Fragen nicht 
beantwortet. Bevor Du den Sensor wegwirfst, schick ihn mir, ich kann ihn 
für Dich überprüfen.

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@Travel Rec
Also das Verbindungskabel ist ca. 5cm, 10k Pullup ist auf der Seite vom 
Prozessor und die 100nF sind direkt am SHT. Die Betriebsspannung liegt 
bei 5V (ich weiß, dass 3.3V empfohlen werden, aber aufgrund einiger 
anderer Komponenten habe ich die Spannung bei diesem Projekt auf 5V).

Den Sensor hab ich übrigens als Sample von Sensirion erhalten - werde 
mir wohl noch einen zulegen müssen. Zur Zeit behelfe ich mir mit einem 
Offset im Source-Code.
Aber vielen Dank für das Angebot mit dem Prüfen !

Schöne Grüße,
Thomas

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

Selbsterwärmung läßt sich auch leicht ausschließen wenn man alle 3 
Sensoren vor einen kräftigen PC-Lüfter legt. Der Unterschied wird bei 
Selbsterwärmung drastisch kleiner.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Hast Du mal die Taktfrequenz beim Auslesen des Sensors heruntergenommen? 
Woher stammen die Ausleseroutinen?

Autor: Thomas B. (thomasb)
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@Travel Rec
Ja, mit dem Takt hab ich schon herumgespielt, hat leider nichts 
gebracht.
Die grundsätzlichen Ausleseroutinen hab ich aus den Sample-Routinen von 
Sensirion. Hatte es aber auch schon mit Routinen verglichen, die ich 
glaub ich hier aus Forum hatte.

Hab natürlich auch schon jeden Schritt des Codes mit dem Datenblatt 
gegengeprüft. Bisher alles ohne Erfolg.
CRC-Prüfung ist übrigens ein.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Hmm, komisch...

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Ich wuerde sagen der SHT11 misst korrekt und die NTC-Sensoren sind halt 
einfach entsprechend ungenau. Da muesst ich mir nicht lange ueberlegen, 
welcher nun eher die Wahrheit spricht.

Autor: T. H. (pumpkin) Benutzerseite
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Travel Rec. schrieb:
> Habe hier genug SHTs am Laufen und kann Dir sagen, daß die Eigenerwärmng
> auch bei 5 sek. Intervall noch zuschlägt. Vielleicht nicht um 2 Grad
> aber ein paar Zehntel sind es. Du hast die anderen Fragen nicht
> beantwortet. Bevor Du den Sensor wegwirfst, schick ihn mir, ich kann ihn
> für Dich überprüfen.

Aus Interesse: Versorgst du die auch mit 5V?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ja.

Autor: Bergie B. (bergie)
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Hast du den den EIS_Wasser_Test schon mal versucht um zu sehen wie groß 
die Abweichungen von 0C° sind ?


LG

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ich glaube, Eiswasser mag der SHT11 nicht wirklich - zumindest nicht in 
nächster Nähe ;-)

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Man sollte auch noch folgendes bedenken: Der SHT11 hat ein schwarzes 
Gehaeuse und wird sich somit staerker erwaermen als z.B. ein nackter 
NTC.
Ausserdem ist der SHT im Vergleich z.B. zu einem DS1621 viel flinker und 
reagiert leichter auf Schwankungen. Gewisse Abweichungen wird man also 
immer haben, vor allem zu so ungenauen Sensoren.

Autor: A. K. (prx)
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Und wenn man dann noch hechelnd in 30cm Abstand auf den Sensor guckt, 
oder den Aufbau auf dem Schoss balanciert ... ;-)

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Es reicht uebrigens schon, den Sensor nur in der Naehe der Hand zu 
halten, um ca. 1-2 Grad an Erwaermung zu bekommen. Hatte ihn auf einer 
kleinen Platine und am Flachbandkabel angefasst, das merkt der schon ;)

Autor: Thomas B. (thomasb)
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Eiswassertest hab ich noch keinen gemacht - da bin ich noch am Überlegen 
wie ich sowas am besten aufbaue (eventuell Schale mit Eiswasser und den 
Sensor in ein dünnes Glasröhrchen - da sollte ich ja nach einiger Zeit 
eine Temperatur nahe 0 haben, geht ja nur um eine Abschätzung ob und wie 
viel die Temperatur ungefähr abweicht).

Die Erwärmung durch äußeren Einfluss (anhauchen, Hand in der Nähe, 
Sonneneinstrahlung) konnte ich für mein Problem eigentlich schon 
ausschließen: Hatte alle Sensoren zusammen in ein kleines 
Instrumentengehäuse gelegt.

Autor: Oliver D. (Gast)
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Angehängte Dateien:

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Hallo,

ich habe die selbe Beobachtung gemacht. SHT11 zeigt > 2 C zu hohe 
Temperatur an. Leider auch keine Lösung. Ich habe es mit 2x 
unterschiedlichen SHT sensoren probiert, die ich zu unterschiedlichen 
Zeitpunkten gekauft habe.

Auf dem einen steht 225 und auf dem anderen AZN drauf.

Der Code ist im wesentlichen aus:

Projekt:  Wetterstation
Autoren:  Benjamin Dörner   MM5 165941
         Jürgen Hasselbach  MM5 165944

Die CPU: AVR mega644p, 8 MHz interner Takt

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ich habe auch den SHT11 und habe auch so eine "Vermutung" mit der 
falschen Temperuturmessung.

So rechne ich:
iMessTemp = (IIC_ReadData16() - 3963) / 100;

So die Feuchte:
s32 iHyd = IIC_ReadData16();
Menu_Dbg1 = iHyd;
s32 iHyd2 = ((iHyd * iHyd) * -28) / 1000; // Teil C3
s32 iHyd3 = (405 * iHyd) - 40000 + iHyd2; // Teil C1/C2
// Temperaturkompensation
if (iMessTemp != -99)
{
  s32 iHyd4 = ((8 * iHyd) + 1000) / 10;
  s32 iHyd5 = (iMessTemp - 25);
  iHyd3 = iHyd3 + (iHyd5 * iHyd4);
}
iHyd3 = iHyd3 / 10000;
aFeuchtLoc = iHyd3;

Oder hab ich ein Rechenfehler drin?

Wird bei der falschen Temperaturanzeige dann die relative Feuchte auch 
falsch gezeigt?

Die CPU: STM32F103, 8MHz interner Takt

Autor: J. P. (microcool)
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Habe ein etwas anderes Problem mit den SHT´s.:

Weil ich möglichst exakt T und rh messen möchte hab ich mir den SHT15 
ausgeguckt, der also noch eine Ecke bessere Daten hat als der SHT11.

Vorsichtig wie ich bin, hab ich den mal bei verschiedenen T "laufen 
lassen", Daten danach in Taupunkt und abs. Feuchte umgerechnet.
Ich messe in geschlossenem Raum (also mit minimalen Störeinfluß) eine 
Zeitlang die rF und T. Heize dann die Luft um 8°, messe nochmal. In 
beiden Messreihen sollten die Konstanten Taupunkt und abs. Feuchte 
(berechnet aus den gemessenen T und rF-Daten) dieselbe sein. Sind sie 
aber nicht. Der offensichtliche Meßfehler betrug hier entweder 5,3%rF 
oder 1,8°C (=ca. 2°!!!). Nach den obigen Beiträgen drängt sich der 
Verdacht: die T-messung hat eine Macke!!
Der Fehler ist reproduzierbar und immer vergleichbar groß auch bei 
verschiedenen Sensoren. Seltsamerweise gabs beim Abkühlen keine 
Veränderung der errechneten Taupunkte und abs. Feuchten. Deshalb hab ich 
keine Chance gesehen, den Typ zu kalibrieren und ihn ad acta gelegt.

Kann es sein, dass der Sensor einen Konstruktionsfeler hat und die 
Datenblätter schlichtweg nicht stimmen bzw. etwas Wichtiges 
verschweigen????
Ich kann nur vermuten, dass der SHT eine nicht-lineare Abhängigkeit 
zwischen rF und T hat, die so ausgeprägt ist, daß man sie lieber nicht 
im Datenblatt erwähnt, um den hohen Preis rechtfertigen zu können?????

Ich arbeite mittlerweile lieber mit den HIH-40xx in Verbindung mit dem 
DS18S20-T-Sensor. Da bin ich zumindest sicher, dass die -wenn auch 
höheren- Toleranzen in den Datenblättern stimmen. Und die stimmen 
wirklich; beim Experiment von oben bleiben die Konstanten konstant!
Bei Kombisensoren bin ich jedenfalls mißtrauisch geworden.

Schön wäre, wenn hier jemand dieses +2°-Phänomen lüften könnte.
Folgender Versuch könnte etwas bringen:
a) 10 Minuten nur die T messen
b) 10 Minuten T und rh messen
wenn dann die gemessene T steigt, stört die rF-Messung die 
T-Messung...???

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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@ J. P.
Kannst Du mal in Kontakt mit dem Hersteller gehen? Ich habe leider keine 
Möglichkeit.

Autor: Thorsten (Gast)
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Hallo Markus,

hier mal der Sample Code von Sensirion zu vergleich:

//---------------------------------------------------------------------- 
------------------
void calc_sth11(float *p_humidity ,float *p_temperature)
//---------------------------------------------------------------------- 
------------------
// calculates temperature [°C] and humidity [%RH]
// input :  humi [Ticks] (12 bit)
//          temp [Ticks] (14 bit)
// output:  humi [%RH]
//          temp [°C]
{ const float C1=-4.0;              // for 12 Bit
  const float C2=+0.0405;           // for 12 Bit
  const float C3=-0.0000028;        // for 12 Bit
  const float T1=+0.01;             // for 14 Bit @ 5V
  const float T2=+0.00008;           // for 14 Bit @ 5V

  float rh=*p_humidity;             // rh:      Humidity [Ticks] 12 Bit
  float t=*p_temperature;           // t:       Temperature [Ticks] 14 
Bit
  float rh_lin;                     // rh_lin:  Humidity linear
  float rh_true;                    // rh_true: Temperature compensated 
humidity
  float t_C;                        // t_C   :  Temperature [°C]

  t_C=t*0.01 - 40;                  //calc. temperature from ticks to 
[°C]
  rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1;     //calc. humidity from ticks to [%RH]
  rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin;   //calc. temperature compensated 
humidity [%RH]
  if(rh_true>100)rh_true=100;       //cut if the value is outside of
  if(rh_true<0.1)rh_true=0.1;       //the physical possible range

  *p_temperature=t_C;               //return temperature [°C]
  *p_humidity=rh_true;              //return humidity[%RH]
}

Vielleicht hilft der weiter

Gruß,
Thorsten

Autor: G. B. (garyb)
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Hallo - ist da noch was raus gekommen?
Ich habe hier auch den SHT11 und auch ich habe hier ca. 1-2 °C mehr als 
die anderen 5 :) Thermometer anzeigen.

Auch habe ich den Effekt das er nach dem Einschalten aberwitzige 
Temperaturen von 55°C zeigt die dann aber nach ein paar Minuten auf die 
"realistische" Raumtemperatur absinkt.

Mein Code arbeitet mit der CRC - und nein ich habe die Heizung nicht 
eingeschalten :O).


Gruss,
Gary

Autor: G. B. (garyb)
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PS: Das mit den 55°C macht er nur wenn er schon in Betrieb war und z.B. 
nach dem Flashen wieder angesprochen wird.... schaltet man für ein paar 
Minuten aus, so bringt er "normale" Raumtemperatur. Grübel.

Autor: A. K. (prx)
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Und ich habe hier einen SHT11 an einem Atmel Butterfly hängen, der 
überhaupt nur bedarfsweise eingeschaltet wird und durchaus überzeugende 
Werte liefert. Solche aberwitzigen Werte waren mir noch nicht einmal bei 
den Chinesen (FOST02) begegnet.

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ich hab noch einen LM75 am IIC Bus mit dran. Der Platz war sowiso schon 
vorgesehen.

Autor: G. B. (garyb)
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@ A. K. (prx)
Das heist aber es läuft doch auf Eigenerwärmung raus, ist mein Eindruck 
auch.
Nach dem Einschalten - mit "langer" Pause - dann passen die Werte, 
zumindest liegen Sie im Toleranzbereich.

@ Markus Müller (mmvisual)
ist ja leider keine Alternative, wenn er die Luftfeuchtigkeit nicht 
liefert.

Danke.

Autor: Mario Fischer (superdude)
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Kann es sein dass die Eigenerwärmung eben doch der Grund ist, wenn man 
den Chip (durch einen Programmierfehler) nicht so anspricht ...

SDA_Write_0 = "strong Low" (also DDR.SDA=1 PORT.SDA=0) und
SDA_Write_1 = "weak Hi   " (also DDR.SDA=0 PORT.SDA=1)

... sondern so:


SDA_Write_0 = "strong Low" (also DDR.SDA=1 PORT.SDA=0) und
SDA_Write_1 = "strong Hi"  (also DDR.SDA=1 PORT.SDA=1)

? Hier muss der SDA ja evtl die starken 5 Volt von SDA_Write_1 sinken...
Können diese 2 Grad durch diese Energiemenge typischerweise entstehen?
Hier fliesst ja doch mehr Energie als bei Eigenerwärmung durch zu oft 
messen?

PS: Wohlegemerkt das starke SDA-treiben NUR wenn man auf SDA schreibt - 
beim Lesen wird nur der Pullup benutzt, also hier der Interne (DDR.SDA=0 
PORT.SDA=1).

Autor: sht11-gast (Gast)
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Hallo,

also ich hatte auch das Problem das der SHT11 immer ca. 2K mehr 
anzeigte. Sensiro konnte isch das auch nicht erklären, hab div. Typen 
probiert, dann bin ich durch zufall drauf gekommen das wenn man den 
Sensor länger einschaltet (10sec) die Temperatur stimmt!

Ich takte den immer d.h. er wird von der Versorgung genommen wenn nicht 
gemessen wird und wieder aktiviert wenn gemessen wird. dzt. ist meine 
routine wie folgt:

Versorgung ein
warte 1 sec
Messe T und Frel (wertepaar 1)
warte 9sec
Messe T und Frel (wertepaar 2)
Versorgung aus

So bekomme ich bei Wertepaar 2 das Korrekte Ergebnis bei Wertepaar 1 war 
das nciht immer der Fall - Als Refernz habe ich T-Labormessgerät gehbat. 
Eigenerwärumungen von PCB sind auszuschließen da die ganze Elektronik 
Ultra Low Power ist.

wäre interessant ob das Problem von euch so zu läsen ist?

Autor: Henrik Haftmann (Firma: TU Chemnitz) (heha)
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Das mit dem Kondesator ist wichtig; der SHT11 braucht eine straffe, am 
besten gleich daneben geregelte Betriebsspannung.

Aber auch mit dieser Maßnahme traue ich den Sensoren nicht so recht 
über den Weg; mit entsprechenden Kalibriergeräten ausgerüstet zeigen 
diese immer etwas zu viel an, etwa 1 K. (Betrieb und Speisung am 
Parallelport, mit 100 nF Stützkondensator direkt am Chip. Software 
http://www.tu-chemnitz.de/~heha/hs_freeware/sht11.zip.)

henni

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