AM2301A

ASAIR ® 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、抗干扰能力强 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、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个传感器都在极为精确的湿度校 验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在单片机中，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，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗， 信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。 应用范围 暖通空调 、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车 、自动控制、数据记录器、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 0m m±5 m m 图 1: AM2301A 传感器封装图(单位：mm www.aosong.com 广州奥松电子有限公司 未注明公差：0.1mm) 联系电话：400-630-5378 版本号:V1.0 1/ 8 ASAIR ® AM2301A 数据手册 传感器性能 相对湿度 温度 extended 1 见图3 2 见图2 8 3 4 表 3 温度特性表 表 1 湿度特性表 △RH(%R H ) ±10 △T℃ 典型值 ±8 ±6 ±1.5 ±4 ±1.0 ±2 ±0 典型值 最大值 ±2.0 最大值 ±0.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ±0.0 -40 -20 0 20 40 相对湿度（%RH） 图 2 25°C 时相对湿度的最大误差。 图 3 60 80 温度（℃） 温度典型误差和最大误差。 电气特性 5.5 2 5 1200 600 6 1 正常工作范围：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50℃的环境中干燥24小时，以使其在封 装前将污染气体释放。 ESD静电释放符合JEDEC JESD22-A114 标准 (人体模式 ±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 电气特性，如功耗、输入和输出的高、低电平电压 等，依赖于电源供电电压。为了使传感器通讯顺畅， 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 颜色 名称 1 红色 VDD 2 黄色 SDA 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。 描 述 电源 (3.3V-5.5V) 串行数据，双向口 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5.1K上拉电阻，大于30米时根据实际 表4 接口定义说明 情况降低上拉电阻的阻值。 2．使用3.3V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，可能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 具体的通信时序，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 3 黑色 4 GND NC 地 空脚 A M 2 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，该装置进行功能操作是不可取的。长时 间暴露于绝对最大额定值条件下，可能影响 传感器的可靠性。 参数 最小 最大 单位 V D D to G N D -0.3 5.5 V 数字 I/O 引脚 (SDA)to GND -0.3 VDD + 0.3 V 每个引脚的输入电流 -10 10 mA AM2301A 图6： AM2301A单总线典型电路 表 5 电气绝对最大额定值 www.aosong.com 广州奥松电子有限公司 联系电话：400-630-5378 版本号:V1.0 4/8 ASAIR ® AM2301A 数据手册 5.2 单总线通信协议 ◎单总线数据计算示例 ◎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能够释放总线，而让 其它设备使用总线；单总线通常要求外接一 个约 5 . 1 k Ω的上拉电阻，这样，当总线闲置 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都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。 00000010 湿度高8位 示例一：接收到的40位数据为： ◎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40位数 据，高位先出。具体通信时序如图7所示，通 信格式说明见表6。 10010010 湿度 低8位 0000000 1 温度 高8位 00001101 温度 低8位 1 0 1 0 0 0 10 校验 位 计算： 00000010+1 0 0 1 0 0 1 0 + 00000001+00 0 0 1 1 0 1 = 1 0100010（校 验 位） 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： 当温度低于0 ℃时温度数据的最高位置1。 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40位数据为： 00000010 湿度高8位 10010010 湿度 低8位 0000000 1 温度 高8位 0 000 1 1 0 1 温度 低8位 1 0 1 1 0 0 10 校验 位 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 单总线格式定义 起始信号 微处理器把数据总线（SDA）拉低一段时间(至少1ms)，通 知传感器准备数据。 响应信号 传感器把数据总线（SDA）拉低80µs，再接高80µs以响应 主机的起始信号。 数据格式 收到主机起始信号后，传感器一次性从数据总线（SDA） 串出40位数据，高位先出 湿度 湿度分辨率是16Bit，高位在前；传感器串出的湿度值是 实际湿度值的10倍。 温度 温度分辨率是16Bit，高位在前；传感器串出的温度值是 实际温度值的10倍； 温度最高位（Bit15）等于1表示负温度，温度最高位 （Bit15）等于0表示正温度； 温度除了最高位（Bit14~Bit0）表示温度值。 校验位 用户主机（MCU）发送一次起始信号（把数据总 线SDA拉低至少1ms）后，AM2301A从休眠模式转 换到高速模式。待主机开始信号结束后， AM2301A发送响应信号，从数据总线SD A串行送出 40Bit的数据，先发送字节的高位；发送的数据 依次为湿度高位、湿度低位、温度高位、温度低 位、校验位，发送数据结束触发一次信息采集， 采集结束传感器自动转入休眠模式，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。 校验位＝湿度高位+湿度低位+温度高位+温度低位 图8：AM2301A单总线通信时序 表6：AM2301A通信格式说明 www.aosong.com 广州奥松电子有限公司 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。 联系电话：400-630-5378 版本号:V1.0 5/8 ASAIR ® AM2301A 数据手册 步骤三: 表 76: 单总线信号特性 符号 参数 min typ max 单位 mS ms μs μ S Tbe 主机起始信号拉低时间 0.8 1 20 Tgo 主机释放总线时间 20 1 30 200 Trel 响应低电平时间 75 80 85 Treh 响应高电平时间 75 80 85 TLOW 信号“0” 、 “1”低电平时间 48 50 55 TH0 信号“0”高电平时间 22 26 30 TH1 信号“1”高电平时间 68 70 75 Ten 传感器释放总线时间 45 50 55 μ S μs μs μ S μs μ S μ S μs μ S μs μs μ S AM2301A发送完响应后，随后由数据总线SDA连 续串行输出40位数据，微处理器根据I/O电平的 变化接收40位数据。 位数据“0”的格式为：50微秒的低电平加26 -28 微秒的高电平； 位数据“1”的格式为：50微秒的低电平加70 、 微秒的高电平； 位数据“0”位数据“1”格式信号如图10所示： 注：为保证传感器的准确通讯，用户在读取信号时，请严格按照表 7和图6 中的参数和时序进行设计。 5.4 外设读取步骤示例 主机和传感器之间的通信可通过如下三个步 骤完成读取数据。 步骤一 AM 2 3 01 A上电后（AM2301A上电后要等待至少 2 S以越过不稳定状态，在此期间读取设备不 图10：单总线分解时序图 能发送任何指令），测试环境温湿度数据， 并记录数据，此后传感器自动转入休眠状态。 A M 2 3 0 1 A的S D A数据线由上拉电阻拉高一直保 A M2301A的数据总线SDA输出40位数据后，继 持高电平，此时 AM2301A的SDA引脚处于输入 续输出低电平50微秒后转为输入状态，由于上拉 状态，时刻检测外部信号。 电阻随之变为高电平。同时AM2301A内部重测环 境温湿度数据，并记录数据，测试记录结束，单 步骤二: 片机自动进入休眠状态。单片机只有收到主机的 微处理器的I/O设置为输出，同时输出低电平 起始信号后，才重新唤醒传感器，进入工作状态。 ，且低电平保持时间不能小于1ms，然后微处 理器的I/ O设置为高电平后马上设置为输入模 式，释放总线，等主机释放总线后， 5.5 外设读取流程图 A M 2 3 0 1 A发送响应信号，即输出80微秒的低 电平作为应答信号，紧接着输出80微秒的高 A M2301A传感器读单总线的流程图示意图如 电平通知外设准备接收数据，信号传输如 图11所示，同时我们公司还提供了的读取代码示 图9所示： 例，需下载的客户，请登录我公司的网站 （www.aosong.com）进行相关下载，此说明书 不提供代码说明。 图9：单总线分解时序图 www.aosong.com 广州奥松电子有限公司 联系电话：400-630-5378 版本号:V1.0 6/8 ASAIR ® AM2301A 数据手册 彩 盒 背面 也 贴有标 签,如图13,并 提 供 了其他 的 跟 踪信 息 。 ASAIR ® 温湿度传感器 型号: AM2301A 数量: 1PCS XXXXXXXX 图 13 : 彩盒上 的标签 7.2 运输包装 器，每100个彩盒放置在一个纸箱中，共100个传感器。 彩盒和纸箱的尺寸图如图 14所示。 图11：单总线读取流程图 如果传感器用于装备或机械中，要确保用于测 量的传感器与用于参考的传感器感知的是同一 条件的温度和湿度。如果传感器被放置于装备 中，反应时间会延长，因此在程序设计中要保 15mm 6 环境稳定性 证预留足够的测量时间 。AM AM2301A 传感器依据奥 松温湿度传感器企业标准进行测试。传感器在 其它测试条件下的表现，我们不予保证，且不 能作为传感器性能的一部分。尤其是对用户要 求的特定场合，不做任何承诺。 m 63 38mm m 彩盒尺寸图：公差±2mm 7.1 追踪信息 所有的 AM2301A传感器背面都带有激光标识,参见 图12。 17. 5cm 7 包装 ASAIR® AM2301A POWER: 3.3-5.5VDC HUMI: 0...99.9%RH TEMPC-40...80℃ PRECISION:±3%RH ±0.5℃ OUTPUT: DIGITAL(1 WIRE) SERIE NO: XXXXXXXXX 15cm 2 5 2. cm 外纸箱尺寸图：公差±5mm 图14 彩盒和纸箱尺寸图 图 12 传感器激光标识 www.aosong.com 广州奥松电子有限公司 联系电话：400-630-5378 版本号:V1.0 7/8 ASAIR ® AM2301A 数据手册 版本信息 日期 2019/03 版本 V1.0 页码 1-8 改动 最初版本 本手册可能随时更改，恕不另行通知。 注意事项 警告,人身伤害 勿将本产品应用于安全保护装置或急停设备 上，以及由于该产品故障可能导致人身伤害 的任何其它应用中。不得应用本产品除非有 特别的目的或有使用授权。在安装、处理、 使用或维护该产品前要参考产品数据表及应 用指南。如不遵从此建议，可能导致死亡和 严重的人身伤害。 如果买方将要购买或使用奥松的产品而未 获得任何应用许可及授权，买方将承担由 此产生的人身伤害及死亡的所有赔偿，并 且免除由此对奥松公司管理者和雇员以及 附属子公司、代理商、分销商等可能产生 的任何索赔要求，包括：各种成本费用、 赔偿费用、律师费用等等。 的技术规格为标准。如果在保质期内，产品被 证实有缺陷，本公司将提供免费的维修或更 换。用户需满足下述条件： ●该 产品在发现缺陷14天内书面通知本公司； ●该 产品缺陷有助于发现本公司的设计、材 料 、工艺上的不足； ●该 产品应由购买者付费寄回到本公司； ●该 产品应在保质期内。 本公司只对那些应用在符合该产品技术条件的 场合而产生缺陷的产品负责。本公司对其产品 应用在那些特殊的应用场合不做任何的保证、 担保或是书面陈述。 同时本公司对其产品应用到产品或是电路中的 可靠性也不做任何承诺。 © ® 联系电话：400-630-5378 版本号:V1.0 版权所有 2019, ASAIR 。 ESD 防护 由于元件的固有设计，导致其对静电的敏 感性。为防止静电导入的伤害或者降低产 品性能，在应用本产品时，请采取必要的 防静电措施。 品质保证 本公司对其产品的直接购买者提供为期12 个月（1年）的质量保证（自发货之日起计 算），以奥松出版的该产品的数据手册中 www.aosong.com 广州奥松电子有限公司 8/ 8