任务介绍

本期的任务是测试测量主题的，我们在其中发现了一个温度采集任务，，所以我们选择了本次的任务2-数字温度/环境传感器采集模块，设计一款集成数字温度（或环境）传感器的采集模块，通过数字接口直接读取传感器值，为后续测量或控制系统提供数据源。基本要求：

1. 至少集成一种数字温度传感器（DS18B20、BME280、SHT30 等）
2. 数字通信接口（I2C/SPI/1-Wire 至少一种）
3. 板载3.3V或5V供电，含去耦电容
4. 提供MCU接口（含必要的上拉电阻）
5. 板载工作指示LED

模块介绍

本次设计的传感器模块基于ENS210-LQFM传感器为核心构建，实际上我们设计过几款温湿度次啊及模块，这次用的传感器是一个之前没有接触过的传感器，所以这次着重体验一下。ENS210-LQFM是由ScioSense推出的一款超小型数字温湿度传感器，它在一颗芯片上同时集成了高精度温度传感器和相对湿度传感器，并内置I²C数字接口，出厂已完成数字预校准，可直接输出%RH和开尔文温度值，开发者无需再做复杂的补偿计算。芯片采用QFN-4封装，尺寸仅2.0mm×2.0mm×0.75mm，底部带散热焊盘，非常适合空间受限的便携式和穿戴式设备。电气性能方面，工作电压范围宽达1.71V至3.6V，可直接适配3.3V或1.8V的MCU系统；温度测量范围-40°C至+100°C，全温精度典型值±0.15°C；湿度测量范围0%至100%RH，典型精度±2.0%RH，分辨率达16位；温度响应时间小于1秒，湿度响应时间小于3秒。应用场景非常广泛，包括智能家居与楼宇自动化（HVAC、空气质量检测、智能恒温器）、白色家电（洗衣机、烘干机、冰箱）、可穿戴与个人健康设备、物联网节点、气象站以及运输环境监控等。

ENS210-LQFM传感器得捷链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/sciosense/ENS210-LQFM/6490747

方案介绍

主要按照任务要求进行设计选型，尽可能做的小一点，基本方案模块组成如下：

原理图和PCB模块介绍

以ENS210-LQFM数字温湿度传感器为核心搭建的极简型检测模块原理图，依托传感器原生的I2C通信接口完成数据交互，SDA与SCL两条通信线路分别串联10K限流电阻完成信号阻抗匹配，末端搭配100nF去耦电容滤除总线杂波干扰，保障I2C通信的稳定性，传感器供电引脚直接接入VCC，GND引脚可靠接地，外围电路精简高效，右侧2.54-1*4直插接口将SCL、SDA、电源与接地引脚完整引出，可直接对接各类主控平台，搭配的3K限流电阻与LED1组成电源状态指示电路，通电后即可直观反馈模块供电正常。

原理图

ENS210温湿度传感器小型PCB采用紧凑圆角外形设计，板面丝印清晰标注核心器件型号，板边预留的安装孔适配狭小空间固定需求，核心ENS210传感器放置在板面下方居中位置，四周走线短且布局紧凑，SDA、SCL两条I2C通信线路分别串联的限流电阻就近排布，走线阻抗连续无冗余弯折，供电回路的去耦电容紧邻电源引脚放置，可高效滤除供电杂波干扰，板边J1直插接口按VCC、GND、SCL、SDA的顺序规整排布，方便快速对接主控平台，电源指示灯与配套限流电阻布局在板侧，大面积铺铜连通全板地网络，有效降低电磁干扰，在极小的板载空间内兼顾了信号完整性与测量稳定性，适配可穿戴设备、小型物联网节点等对体积要求严苛的温湿度采集场景。

我们应专业工程师的要求对C1电容的位置进行了移动，尽可能靠近传感器，总共移动了约4mm（140mil），可能对传感器的性能会有重大提升吧，去耦电容最好是紧贴芯片的供电引脚，不行就改版型。

PCB

3D效果图

模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

管脚定义

板上设置及标识

心得体会

本次选择了一个会经常用到的传感器模块进行的设计，主要的就是像更多的体验不同厂家的同类传感器，模块化设计的初衷也是希望可以快速验证的时候可以快速使用，这次当看到主题的时候第一时间就选择了这个传感器，在成本性能等方面做了综合的对比，希望可以早点收到器件进行打样测试。