von Tam Hanna
Feuchtigkeitsmessung ist in Zeiten von Internet of Things und Gebäudeautomatisierung ein Wachstumsmarkt. Renesas legte seinen EmbeddedWorld-Fokus unter Anderem auf einen – vergleichsweise neuen – Sensor, der mit +/- 1.5% Genauigkeit auftrumpft. Zeit für einen Blick auf die “1.5-Prozenter” im Sensorbereich.
Zu Allererst: alle hier besprochenen Sensoren kommunizieren per I2C mit dem Mikrocontroller. Texas Instruments, einst mit seinem HDC2010 mehr oder weniger Platzhirsch, hat den Kampf um höhere Feuchtigkeitsgenauigkeit aufgegeben. Die Neuvorstellungen haben durch die Bank und nach wie vor nur +/- 2% nominelle Genauigkeit. HDC2021 und HDC2022 haben entweder einen Polyamidfilm zum Schutz des Sensors während der Installation, oder – im Fall des HDC2022 – eine PTFE-Folie, die dem Sensor Schutz gemäß IP67 verspricht. Neu ist außerdem, dass die Sensoren nicht mehr wie der HDC2010 in DSBGA-6 unterkommen, sondern ein leichter inspizierbares WSON-Gehäuse aufweisen.
Sensirion…
Spitzen-Genauigkeit gibt es bei Sensirion im SHT35-Portfolio. Der DIS-B hat dabei keine Schutzmembran, während der DIS-F eine IP67-Schutzmembran mitbringt. Der Chip kommt in einem 8 Pin DFN-Package mit einer Größe von 2.5x2.5mm.
Bei der Versorgungsspannung erlaubt der Chip von 2.15 bis 5.5V; im Datenblatt findet sich zudem eine Angabe zur maximalen Slew Rate von Vdd. Dies ist insofern sinnvoll, als der Autor in seinen Tests mit dem HDC2010 bei spontanten Änderungen von Vdd mitunter seltsames Verhalten des Sensors beobachten durfte. Wichtig ist hier – wie bei allen anderen Sensoren – dass die Genauigkeit nicht absolut spezifiziert ist. Die folgende Abbildung zeigt, was sie sich erwarten dürfen. Interessant ist auch noch die maximale I2C-Arbeitsgeschwindigkeit von 1MHz.
(Bildquelle: Sensirion-Datenblatt)
...und Renesas
Renesas schickt zwei Sensoren der höchsten Genauigkeitsklasse ins Rennen – einerseits den HS3001 ohne, andererseits den HS3101 mit einer Schutzmembran. Die Genauigkeitsinformationen der beiden Sensoren sind identisch, siehe hier auch Abbildung zwei. Das gilt auch für das 6-LGA-Gehäuse, das der Autor als etwas schwieriger zu inspizieren betrachtet als das bei Sensirion verwendete DFN (Beim LGA sind die Kontakte von Außen nicht sichtbar).
(Bildquelle: Renesas-Datenblatt)
Im Bereich der Versorgungsspannung spezifiziert Renesas 3.3V; die Nutzung der “Extended Operating Supply Voltage” ab 1.8V führt zu stark erhöhter Spannungsabhängigkeit des Temperatursensors (von 0.03°c/V ab 2.8V auf 1.25°C/V). Auffällig ist die geringere maximale Arbeitsgeschwindigkeit von nur 400KHz.
Vom Preislichen
Es gibt kaum ein Thema, das so variabel ist wie die Bauteilbepreisung. Die in der folgenden Tabelle gegebenen Werte nutzten die Preissuchengine OEMSecrets, und geben den bestmöglichen Euro-Preis für 100 Stück des jeweiligen Sensors zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Textes an. Distributoren, die keinen Vorrat aufwiesen (oft AVNET und Future), wurden dabei ignoriert.
1 |
RENESAS
|
2 |
HS3001 412 |
3 |
HS3101 Keine Daten, bei Avnet als Quote on Request |
4 |
|
5 |
SENSIRION
|
6 |
SHT35-DIS-B 447 |
7 |
SHT35-DIS-F 548 |
8 |
|
9 |
TEXAS INSTRUMENTS |
10 |
HDC2010YPAR 136 |
11 |
HDC2021 197 |
12 |
HDC2022 197 |
Mehrere Addressen am Chip und Besonderheiten
Renesas tanzt insodern aus der Reihe, als die Chips der HS300x-Serie einerseits keinen Addresspin haben (von Haus aus nur 44h), aber beliebige I2C-Addressen unterstützen. In der Application Note “HS300x Custom I2C Address Programming” finden sich Anweisungen zum Ändern der im Flashspeicher der Chips hinterlegten I2C-Addresse, was den Betrieb größerer Sensornetze an einem I2C-Controller erlaubt. Zu guter Letzt möchte ich aufgrund praktischer schmerzhafter Erfahrung darauf hinweisen, dass man den Fertiger bei Verwendung von BGA-artigen Sensoren – unbedingt und immer – auf die Notwendigkeit eines XRAY-Scans stumpen muss. Unterbleibt dies, so bekommt man teilweise bis zu 40% DOA.
Einer von vielen toten Sensoren, die erst nach einem Retour-Trip nach China zum Leben erwachten - ob des Unterbleibens des XRAY-Scans erkannte der Fertiger die Fehlausrichtung des Bauteils nicht. (Bildquelle: Ing. Tam HANNA, via https://www.instagram.com/p/CIHfRx3DlmU/)
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten