CN207215744U - 一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片，包括湿度传感器前端、模数转换模块（ADC）、线性换算电路、非易失性存储器（NVM），所述湿度传感器前端的信号输出端连接模数转换模块（ADC），本实用新型通过测试5个湿度点（如需要进一步提高精度，可以增加湿度点）的数据值，然后按照这些湿度点的数值将湿度传感器芯片工作区间分成4段线性区域。在芯片工作时，根据转换电压值落在4段线性区域的哪一段，选择与之相对应的线性函数来计算湿度值。通过这种方法使转换电压与湿度之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使校准后的湿度传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

Description

一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片

技术领域

本实用新型涉及一种张驰振荡器，具体是一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片。

背景技术

传感器技术的应用出现了飞跃式的发展，特别是在进行温湿度测量时应用最为广泛。湿度传感器充当着其中一种信息采集的终端器件，被广泛地应用到汽车电子中、冷藏储运中、工业中控制中、畜牧业中、甚至是普通家庭中。

湿度传感器充当着其中一种信息采集的终端器件，被广泛地应用到汽车电子中、冷藏储运中、工业中控制中、畜牧业中、甚至是普通家庭中。市场上对于湿度传感器的应用需要多种多样的。对于那些对成本非常敏感，同时对湿度传感器精度要求相对较高的应用场合来说，传感器全工作范围内满足应用要求精度是不容易的。一种常用的湿度传感器芯片工作原理是将湿度转换成一个与湿度成正比的电压信号，将采集得到的电压信号按线性关系转换即可得到湿度值。实际上，湿度与转换电信号之间并不是严格的线性关系，而是存在一定的非线性。因此在精度要求较高的场合，需要对湿度传感器芯片做一定的校准，以修正湿度与转换电压信号之间的非线性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片，以解决背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片，包括湿度传感器前端、模数转换模块（ADC）、线性换算电路、非易失性存储器（NVM），所述湿度传感器前端的信号输出端连接模数转换模块（ADC），模数转换模块（ADC）的信号输出端分别连接第一比较器的一个输入端、第二比较器的一个输入端和第三比较器的一个输入端，第一比较器的另一个输入端连接校准湿度点X1寄存器，第二比较器的另一个输入端连接校准湿度点X2寄存器，第三比较器的另一个输入端连接校准湿度点X3寄存器，上述三个比较器的输出端均连接区间判别逻辑模块，区间判别逻辑模块的输出端分别连接选择器A和选择器B，选择器A还分别连接截距A1寄存器、截距A2寄存器、截距A3寄存器和截距A4寄存器，选择器B还分别连接斜率S1寄存器、斜率S2寄存器、斜率S3寄存器和斜率S4寄存器。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述选择器A的输出端还连接线性换算电路，选择器B的输出端还连接线性换算电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过测试5个湿度点（如需要进一步提高精度，可以增加湿度点）的数据值，然后按照这些湿度点的数值将湿度传感器芯片工作区间分成4段线性区域。在芯片工作时，根据转换电压值落在4段线性区域的哪一段，选择与之相对应的线性函数来计算湿度值。通过这种方法使转换电压与湿度之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使校准后的湿度传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

附图说明

图1为高精度湿度传感器的工作原理方框图。

图2线性校准方案的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片，包括湿度传感器前端、模数转换模块（ADC）、线性换算电路、非易失性存储器（NVM），所述湿度传感器前端的信号输出端连接模数转换模块（ADC），模数转换模块（ADC）的信号输出端分别连接第一比较器的一个输入端、第二比较器的一个输入端和第三比较器的一个输入端，第一比较器的另一个输入端连接校准湿度点X1寄存器，第二比较器的另一个输入端连接校准湿度点X2寄存器，第三比较器的另一个输入端连接校准湿度点X3寄存器，上述三个比较器的输出端均连接区间判别逻辑模块，区间判别逻辑模块的输出端分别连接选择器A和选择器B，选择器A还分别连接截距A1寄存器、截距A2寄存器、截距A3寄存器和截距A4寄存器，选择器B还分别连接斜率S1寄存器、斜率S2寄存器、斜率S3寄存器和斜率S4寄存器。

选择器A的输出端还连接线性换算电路，选择器B的输出端还连接线性换算电路。

本实用新型的工作原理是：在测试校准阶段，本实用新型通过测试5个湿度点的转换电压值，然后根据这些湿度点，将湿度传感器芯片的X-HM曲线分成4段线性区域。在芯片工作时，根据转换电压X值处于4个线性区域的哪一个区域，选择与之相对应的线性函数来计算湿度值HM。通过这种方法使转换电压信号X与湿度P之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使此方法校准后的湿度传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。测试时测出5个湿度点，5个点分为4段，每一段有一个对应的系数代表这一段区间的斜率（S1，S2，S3，S4），和4段曲线于X轴的截距（A1，A2，A3，A4），3个将湿度区间分成4段的湿度点读数（X1，X2，X3），这些信息都必须保存至芯片的非易失性存储器（NVM）中。通过5个点将整个湿度范围分为4个区域，2段封闭的区间和2段开放的区间（如图 2所示）。即用4段直线来拟合湿度曲线。湿度传感器芯片的系统结构如图 1所示，湿度传感器前端将湿度转化为转换电压信号，然后经过ADC采样，得到采样后的数字信号X。数字信号X分别与校准湿度点X1寄存器、校准湿度点X2寄存器、校准湿度点X3寄存器通过比较器进行比较。当数字信号X<X1时，线性段判断逻辑将控制选择器A选择截距寄存器A1的值输出至后级的线性换算电路，并且控制选择器B选择斜率寄存器S1的值输出至后级的线性换算电路。当数字信号X1<X<X2时，线性段判断逻辑将控制选择器A选择截距寄存器A2的值输出至后级的线性换算电路，并且控制选择器B选择斜率寄存器S2的值输出至后级的线性换算电路。当数字信号X2<X<X3时，线性段判断逻辑将控制选择器A选择截距寄存器A3的值输出至后级的线性换算电路，并且控制选择器B选择斜率寄存器S3的值输出至后级的线性换算电路。当数字信号X>X3时，线性段判断逻辑将控制选择器A选择截距寄存器A4的值输出至后级的线性换算电路，并且控制选择器B选择斜率寄存器S4的值输出至后级的线性换算电路。线性换算电路根据送过来的截距值以及斜率值，按照线性计算方法算得校准后的湿度值HM。通过这种方法使转换电压与湿度之间的关系在每一分段区域都更接近线性关系，从而使此方法校准后的湿度传感器能够工作于更宽的量程，并且具有更高的精度。

Claims (2)

1.一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片，包括湿度传感器前端、模数转换模块（ADC）、线性换算电路、非易失性存储器（NVM），其特征在于，所述湿度传感器前端的信号输出端连接模数转换模块（ADC），模数转换模块（ADC）的信号输出端分别连接第一比较器的一个输入端、第二比较器的一个输入端和第三比较器的一个输入端，第一比较器的另一个输入端连接校准湿度点X1寄存器，第二比较器的另一个输入端连接校准湿度点X2寄存器，第三比较器的另一个输入端连接校准湿度点X3寄存器，上述三个比较器的输出端均连接区间判别逻辑模块，区间判别逻辑模块的输出端分别连接选择器A和选择器B，选择器A还分别连接截距A1寄存器、截距A2寄存器、截距A3寄存器和截距A4寄存器，选择器B还分别连接斜率S1寄存器、斜率S2寄存器、斜率S3寄存器和斜率S4寄存器。

2.根据权利要求1所述的一种具有内建校准功能的湿度传感器芯片，其特征在于，所述选择器A的输出端还连接线性换算电路，选择器B的输出端还连接线性换算电路。