ＳＨＴ３１温湿度センサ
ＡＥ－ＳＨＴ３１温湿度センサモジュールを購入してみました。
古いＨＤＣ１０００センサとＢＭＥ２８０センサの湿度表示の信頼性不明なので、そのために秋月電子で販売されている標記温湿度センサを購入してみました。
姿形はＨＤＣ１０００と同じに見えますが、チップメーカーは違う様です。
この製品に使われているセンサチップは信頼度も高そうですし、日本語データシートがありますし、キャリブレートをチップ内で行う様なので、複雑な計算も不要の様です。
今回は当局の様なアマチュアでも楽にプログラムできそう (^_^)
古いＨＤＣ１０００センサとＢＭＥ２８０センサの湿度表示の信頼性不明なので、そのために秋月電子で販売されている標記温湿度センサを購入してみました。
姿形はＨＤＣ１０００と同じに見えますが、チップメーカーは違う様です。
この製品に使われているセンサチップは信頼度も高そうですし、日本語データシートがありますし、キャリブレートをチップ内で行う様なので、複雑な計算も不要の様です。
今回は当局の様なアマチュアでも楽にプログラムできそう (^_^)
↑ ＡＥ－ＳＨＴ３１センサモジュール
付属の細ピンをはんだ付けしてます
ＳＨＴ３１温湿度センサモジュール概要
基板上にＳＨＴ３１チップと１０ＫΩプルアップ抵抗、電源パスコンが配線されている様です。
このままＰＩＣに直結できそうですが、Ｉ２Ｃのプルアップはユーザーの選択制にして欲しかった・・・ (-_-メ)
インターフェイスはＩ２Ｃで、Ｉ２Ｃアドレスは８８Ｈと８ＡＨが使用可能です。
７ｂｉｔアドレスで言うならば、４４Ｈと４５Ｈと言う事になります。
ここでは基板のＡＤＲピンはオープンなので、Ｉ２Ｃアドレス８ＡＨと言う事で話を進めていきたいと思います。
主な仕様
温度(摂氏)-４０℃～＋１２５℃ 計測精度±０．２℃（＠０℃～９０℃）
湿度０％～１００％ 計測精度±２％（＠０℃～９０℃）
ピン配置（②③④プルアップ抵抗配線済みでユーザは設定できない)
① ＋Ｖ ２．４Ｖ～５．５Ｖ（絶対最大定格６Ｖ）
② ＳＤＡ
③ ＳＣＬ
④ ＡＤＲ（ＧＮＤに接続するとＩ２Ｃアドレス８８Ｈ）
⑤ ＧＮＤ
センサとの通信概要
ＡＥ－ＨＤＣ１０００モジュールの様なＲＤＹピンが無く、計測中で読み出しデータが無い時は、
①マスタにクロックストレッチを掛けてくるのを利用する。
②マスタは測定コマンド送信後、所定の計測時間を待ってからデータを読みに行く。
以上の、どちらかを選択する事になりそうです。
計測時間の最大値は１５ｍｓと記してありますので、①の場合はＭＳＳＰ関数内で待たされることになりますし、②の場合は結構な時間長なのでＰＩＣに何かひと仕事をさせる事が出来ます。
センサの計測は単発測定モードと連続測定モードがあるようです。
連続計測モードはＢＭＥ２８０とは意味合いが違う様で、単発測定を自動で繰り返しているだけに見えます。
すると、マスタプロフラムからはセンサの計測によるデータ更新は何時やっているかの把握が面倒で、データ読み出しは、事実上上記①で行う事になり、自由度が無くなる上に、精度は変わらない様にも見えます。
すると、シンプルに処理関数を構成するには、単発測定モードを利用する事になりそうです。
ＳＨＴ３１センサー動作コマンド一覧（抜粋）
単発測定コマンド 繰り返しレベル クロックストレッチ
２Ｃ０６Ｈ 高 有効
２Ｃ０ＤＨ 中 有効
２Ｃ１０Ｈ 低 有効
２４００Ｈ 高 無効 １５ｍｓ（最大測定時間）
２４０ＢＨ 中 無効 ６ｍｓ（最大測定時間）
２４１６Ｈ 低 無効 ４ｍｓ（最大測定時間）
※クロックストレッチ無効の場合、送信すべき測定データが無い時は、
Ｉ２Ｃ読み出しヘッダに対してＮＡＣＫビットを返信します。
クロックストレッチに関しては、ＭＳＳＰモジュールが対処してくれます。
連続測定コマンド 繰り返しレベル 測定頻度（回数／秒）
２０３２Ｈ 高 ０．５ｍｐｓ
２０２４Ｈ 中 ０．５ｍｐｓ
２０２ＦＨ 低 ０．５ｍｐｓ
２１３０Ｈ 高 １ｍｐｓ
２１２６Ｈ 中 １ｍｐｓ
２１２ＤＨ 低 １ｍｐｓ
２２３６Ｈ 高 ２ｍｐｓ
２２２０Ｈ 中 ２ｍｐｓ
２２２ＢＨ 低 ２ｍｐｓ
２３３４Ｈ 高 ４ｍｐｓ
２３２２Ｈ 中 ４ｍｐｓ
２３２９Ｈ 低 ４ｍｐｓ
２７３７Ｈ 高 １０ｍｐｓ
２７２１Ｈ 中 １０ｍｐｓ
２７２ＡＨ 低 １０ｍｐｓ
※送信すべき測定データが無い時は、
Ｉ２Ｃ読み出しヘッダに対してＮＡＣＫビットを返信します。
連続測定中止コマンド
２Ｂ３２Ｈ
測定データの演算処理
湿度変換式（単位 ％ＲＨ）
ＲＨ（％）＝１００×ＳＲＨ÷（（２＾１６）－１）
※ＳＲＨはセンサから送られてきた湿度用１６ビットデータ
温度変換式（単位 ℃）
Ｔ（℃）＝－４５＋１７５×ＳＴ÷（（２＾１６）－１）
※ＳＴはセンサから送られてきた温度用１６ビットデータ
基板上にＳＨＴ３１チップと１０ＫΩプルアップ抵抗、電源パスコンが配線されている様です。
このままＰＩＣに直結できそうですが、Ｉ２Ｃのプルアップはユーザーの選択制にして欲しかった・・・ (-_-メ)
インターフェイスはＩ２Ｃで、Ｉ２Ｃアドレスは８８Ｈと８ＡＨが使用可能です。
７ｂｉｔアドレスで言うならば、４４Ｈと４５Ｈと言う事になります。
ここでは基板のＡＤＲピンはオープンなので、Ｉ２Ｃアドレス８ＡＨと言う事で話を進めていきたいと思います。
主な仕様
温度(摂氏)-４０℃～＋１２５℃ 計測精度±０．２℃（＠０℃～９０℃）
湿度０％～１００％ 計測精度±２％（＠０℃～９０℃）
ピン配置（②③④プルアップ抵抗配線済みでユーザは設定できない)
① ＋Ｖ ２．４Ｖ～５．５Ｖ（絶対最大定格６Ｖ）
② ＳＤＡ
③ ＳＣＬ
④ ＡＤＲ（ＧＮＤに接続するとＩ２Ｃアドレス８８Ｈ）
⑤ ＧＮＤ
センサとの通信概要
ＡＥ－ＨＤＣ１０００モジュールの様なＲＤＹピンが無く、計測中で読み出しデータが無い時は、
①マスタにクロックストレッチを掛けてくるのを利用する。
②マスタは測定コマンド送信後、所定の計測時間を待ってからデータを読みに行く。
以上の、どちらかを選択する事になりそうです。
計測時間の最大値は１５ｍｓと記してありますので、①の場合はＭＳＳＰ関数内で待たされることになりますし、②の場合は結構な時間長なのでＰＩＣに何かひと仕事をさせる事が出来ます。
センサの計測は単発測定モードと連続測定モードがあるようです。
連続計測モードはＢＭＥ２８０とは意味合いが違う様で、単発測定を自動で繰り返しているだけに見えます。
すると、マスタプロフラムからはセンサの計測によるデータ更新は何時やっているかの把握が面倒で、データ読み出しは、事実上上記①で行う事になり、自由度が無くなる上に、精度は変わらない様にも見えます。
すると、シンプルに処理関数を構成するには、単発測定モードを利用する事になりそうです。
ＳＨＴ３１センサー動作コマンド一覧（抜粋）
単発測定コマンド 繰り返しレベル クロックストレッチ
２Ｃ０６Ｈ 高 有効
２Ｃ０ＤＨ 中 有効
２Ｃ１０Ｈ 低 有効
２４００Ｈ 高 無効 １５ｍｓ（最大測定時間）
２４０ＢＨ 中 無効 ６ｍｓ（最大測定時間）
２４１６Ｈ 低 無効 ４ｍｓ（最大測定時間）
※クロックストレッチ無効の場合、送信すべき測定データが無い時は、
Ｉ２Ｃ読み出しヘッダに対してＮＡＣＫビットを返信します。
クロックストレッチに関しては、ＭＳＳＰモジュールが対処してくれます。
連続測定コマンド 繰り返しレベル 測定頻度（回数／秒）
２０３２Ｈ 高 ０．５ｍｐｓ
２０２４Ｈ 中 ０．５ｍｐｓ
２０２ＦＨ 低 ０．５ｍｐｓ
２１３０Ｈ 高 １ｍｐｓ
２１２６Ｈ 中 １ｍｐｓ
２１２ＤＨ 低 １ｍｐｓ
２２３６Ｈ 高 ２ｍｐｓ
２２２０Ｈ 中 ２ｍｐｓ
２２２ＢＨ 低 ２ｍｐｓ
２３３４Ｈ 高 ４ｍｐｓ
２３２２Ｈ 中 ４ｍｐｓ
２３２９Ｈ 低 ４ｍｐｓ
２７３７Ｈ 高 １０ｍｐｓ
２７２１Ｈ 中 １０ｍｐｓ
２７２ＡＨ 低 １０ｍｐｓ
※送信すべき測定データが無い時は、
Ｉ２Ｃ読み出しヘッダに対してＮＡＣＫビットを返信します。
連続測定中止コマンド
２Ｂ３２Ｈ
測定データの演算処理
湿度変換式（単位 ％ＲＨ）
ＲＨ（％）＝１００×ＳＲＨ÷（（２＾１６）－１）
※ＳＲＨはセンサから送られてきた湿度用１６ビットデータ
温度変換式（単位 ℃）
Ｔ（℃）＝－４５＋１７５×ＳＴ÷（（２＾１６）－１）
※ＳＴはセンサから送られてきた温度用１６ビットデータ
↑ ２つのセンサを近くに配置
↑ ＢＭＥ２８０センサの測定表示
↑ ＳＨＴ３１センサの測定表示
ＳＨＴ３１とＢＭＥ２８０の同時運転での表示データ比較
当局小道具のＩ２Ｃ実験基板を用いて、３．３ＶのＩ２Ｃバスに両センサをぶら下げて、交互にデータを読み出し、データ表示させる実験を行いました。
使用ＰＩＣは１６Ｆ１８３２６で内部発振３２ＭＨＺで動作させています。
割り込みは使用していません。
約２秒毎に各センサに交互アクセス・表示しています。
もちろん、ＢＭＥ２８０センサは最近購入したものを使用しています。
（当局の古いBME280は気圧値以外信用できない）
温度は良好な一致を示しています。
湿度も概ね一致しています。
当局小道具のＩ２Ｃ実験基板を用いて、３．３ＶのＩ２Ｃバスに両センサをぶら下げて、交互にデータを読み出し、データ表示させる実験を行いました。
使用ＰＩＣは１６Ｆ１８３２６で内部発振３２ＭＨＺで動作させています。
割り込みは使用していません。
約２秒毎に各センサに交互アクセス・表示しています。
もちろん、ＢＭＥ２８０センサは最近購入したものを使用しています。
（当局の古いBME280は気圧値以外信用できない）
温度は良好な一致を示しています。
湿度も概ね一致しています。
ＳＨＴ３１センサ制御関数
この関数はＩ２Ｃ関数を呼び出します。
「ＭＳＳＰ０２ｂ」以上をいっしょにインクルードして下さい。
プログラム詳細はソースファイルを見て頂きたく思います。
（１）unsigned long int ＳＨＴ＿ＭＥＡＳ（void）
当局版標準アクセス関数で、通常こちらを使用します。
精度レベル高で単発測定を行います。
動作時間は最大約１５ｍｓほど掛かります。
センサからの測定データを３２ｂｉｔ符号無し整数で返します。
引数：無
戻値：３２ｂｉｔの測定データ
ｂｉｔ３１－１６ １６ｂｉｔの温度データ
ｂｉｔ１５－ ０ １６ｂｉｔの湿度データ
（２）ＳＨＴ＿ＳＥＮＤ（unsigned int 引数）
ＳＨＴ３１センサへの動作コマンドを送信します。
引数：１６ｂｉｔコマンドコード
戻値：無
（３）unsigned long int ＳＨＴ＿ＲＥＣＶ（void）
センサからの測定データを３２ｂｉｔ符号無し整数で返しますが、
センサのバッファにデータが無い場合、戻し値は不定です。
センサの動作を考慮した上での本関数使用が必須です。
引数：無
戻値：３２ｂｉｔの測定データ
ｂｉｔ３１－１６ １６ｂｉｔの温度データ
ｂｉｔ１５－０ １６ｂｉｔの湿度データ
関数の使い方
１．単発測定の場合
（１）のＳＨＴ＿ＭＥＡＳ関数を呼び出して、その度ごとの測定
２．連続測定モードの場合
（２）のＳＨＴ＿ＳＥＮＤ関数で連続測定モードを指定（２７３７Ｈ等）
メイン関数では（３）のＳＨＴ＿ＲＥＣＶ関数のみで測定データを取得、
と言った所でしょうか。
双方とも動作を確認していますし、表示データに差異は無いと思います。
この関数はＩ２Ｃ関数を呼び出します。
「ＭＳＳＰ０２ｂ」以上をいっしょにインクルードして下さい。
プログラム詳細はソースファイルを見て頂きたく思います。
（１）unsigned long int ＳＨＴ＿ＭＥＡＳ（void）
当局版標準アクセス関数で、通常こちらを使用します。
精度レベル高で単発測定を行います。
動作時間は最大約１５ｍｓほど掛かります。
センサからの測定データを３２ｂｉｔ符号無し整数で返します。
引数：無
戻値：３２ｂｉｔの測定データ
ｂｉｔ３１－１６ １６ｂｉｔの温度データ
ｂｉｔ１５－ ０ １６ｂｉｔの湿度データ
（２）ＳＨＴ＿ＳＥＮＤ（unsigned int 引数）
ＳＨＴ３１センサへの動作コマンドを送信します。
引数：１６ｂｉｔコマンドコード
戻値：無
（３）unsigned long int ＳＨＴ＿ＲＥＣＶ（void）
センサからの測定データを３２ｂｉｔ符号無し整数で返しますが、
センサのバッファにデータが無い場合、戻し値は不定です。
センサの動作を考慮した上での本関数使用が必須です。
引数：無
戻値：３２ｂｉｔの測定データ
ｂｉｔ３１－１６ １６ｂｉｔの温度データ
ｂｉｔ１５－０ １６ｂｉｔの湿度データ
関数の使い方
１．単発測定の場合
（１）のＳＨＴ＿ＭＥＡＳ関数を呼び出して、その度ごとの測定
２．連続測定モードの場合
（２）のＳＨＴ＿ＳＥＮＤ関数で連続測定モードを指定（２７３７Ｈ等）
メイン関数では（３）のＳＨＴ＿ＲＥＣＶ関数のみで測定データを取得、
と言った所でしょうか。
双方とも動作を確認していますし、表示データに差異は無いと思います。
結果および感想
今の所、ＳＨＴ３１、ＢＭＥ２８０両センサ共に安定してデータ表示しています。
今回の実験目的である両センサの測定値差に関しては、温度は概ね±０．５℃以内、湿度は概ね±３％以内に収まっているようです。
測定数値に関しては、現在の所は信頼できそうです。
少し離れて見ている限り、表示もふらつかず安定しています。
当局が手を近づけると、急速に数値が変動します。
その他
やはりＨＤ１０００センサは、温度は大丈夫そうですが、２～３年程度で湿度測定の経年劣化が顕著に生じる様で、もはや使用価値は無いと思われます。
ＢＭＥ２８０センサも温湿度で経年劣化が発生する様ですが、どうしたもんででしょうか・・・
３つの環境をこの価格で測定できるのは捨てがたい物がありますけど・・・
今の所、ＳＨＴ３１、ＢＭＥ２８０両センサ共に安定してデータ表示しています。
今回の実験目的である両センサの測定値差に関しては、温度は概ね±０．５℃以内、湿度は概ね±３％以内に収まっているようです。
測定数値に関しては、現在の所は信頼できそうです。
少し離れて見ている限り、表示もふらつかず安定しています。
当局が手を近づけると、急速に数値が変動します。
その他
やはりＨＤ１０００センサは、温度は大丈夫そうですが、２～３年程度で湿度測定の経年劣化が顕著に生じる様で、もはや使用価値は無いと思われます。
ＢＭＥ２８０センサも温湿度で経年劣化が発生する様ですが、どうしたもんででしょうか・・・
３つの環境をこの価格で測定できるのは捨てがたい物がありますけど・・・
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