一线温湿度传感器的数值修正方法

Numeral value revise method of 1-wire Temperature and Relative Humidity sensor

王雨    贺为人

Wang yu  He weiren

沈阳市多值电子技术研究所          沈阳     110032

Shen yang  Multivalue Electronic Tech Institute  Shen yang  110032

 

摘要：利用一线温湿度传感器内部的非易失性存储器存放敏感元件修正数据，并应该通过实际检定进行补偿。

Abstract：The 1-wire Temperature and Relative Humidity sensor provides Several functions that are desirable to store some revise data used internal nonvolatile user memory。 It should be in progress offset go through actual check and virify.

 

关键词： 相对湿度、非易失性存贮器、饱和盐法、修正值。

Key word：Relative Humidity；nonvolatile user memory；Saturated Salt method；revise value。

 

1、一线相对湿度传感器与读出仪表

美国DALLAS Semiconductor 公司为了说明自己的产品DS2438应用实例，对外推荐了如图(一)所示的一线温湿度传感器的电路，图(一)中相对湿度传感器选用了美国Honeywell公司生产的HIH3610。HIH3610是一个电压输出的三端集成湿度传感器，具有线性度好，精度高，性能稳定，0~100%RH非凝结态全范围可测量等突出优点，是湿度传感器应用最广的产品之一。

HIH3610的电压输出对应湿度关系为：

Vout=Vsupply{0.0062(sensorRH)+0.16}   （1）

其中：Vout从DS2438 in端测得的电压值,Vsupply是实测供电电压值，sensorRH是环境温度在25℃时的相对湿度。

温度补偿关系为：

RH=（sensorRH）/(1.0546-0.00216T)  （2）                                 

RH为经过温度补偿的湿度值，T为实际环境温度值。

图一中DS2438是具有一线总线通讯接口的10位A/D转换器，片内包含一个高分辩率的数字温度传感器，可用于湿度传感器的温度补偿。供电电压可以取2.4V~10.0V之间，内部留有40字节的非易失性用户存贮器。实际应用中，Honeywell公司出厂的每一只传感器上都附带一个出厂单独标定的打印数据条，这是因为湿度传感器产品的参数分布具有一定的离散性。Honeywell公司在环境温度为25℃时，对传感器的两点电压进行测量标定,并提供给用户作计算依据：

1)        电源电压为5V时，环境湿度为0%RH时的零点补偿电压输出V0。

2)        氯化钠饱和溶液容器内空气相对湿度平衡点75.3%RH时的电压输出Vs。

用2点电压求出相对湿度的斜度：

Slope=（Vs-V0）/75.3           （3）

SensorRH=（Vout-V0）/ Slope      (4)

 

把V0与Vs的值存入DS2438的非易失性存贮器中，实测时在一线总线上读出Vout、V0、、Vs，由一线总线仪表将SensorRH带入（1）（2）式，计算出测量的实际相对湿度值RH。

 

2、传感器实际修正方法

对于Honeywell公司标定的打印数据条我们有必要做一次重新验证。这是因为出厂时间不同，焊接元件对传感器本身存在影响，湿度敏感元件参数本身存在不确定偏差范围以及人为因素等。Honeywell公司用湿度零点V0与氯化钠饱合溶液相对湿度平衡点Vs做为基准参考点，由于真正意义上的V0不易取得，我们可以用另一种饱和盐溶液碳酸钾做基准参考点，用Vp表示。选择Vp、Vs是因为这两种盐的温度特性比其它盐都要好。

考虑在环境温度25℃条件下：    RH≈sensorRH

测试应选择环境温度为25℃。令测试仪表执行（1）、（2）式的算法，根据经验：

①在氯化钠饱和溶液瓶内置入一线湿度传感器，盖瓶口后无热扰动，无日光直接照射条件下的三小时后可测得平衡态的相对湿度值RHsi。

 

②在碳酸钾饱和溶液瓶内置入湿度传感器，盖瓶口后约两小时后可测得平衡态下的相对湿度值RHpi。每隔二十分钟取值，两种饱合盐各取6次后，分别求平均值。测值如果不能与RHP=43.2，RHS=75.3相符，且超出偏差范围，可以确定需要对原来标定的数据进行修正，修正的方法如下：

 

 

设：对传感器Si读取的相对湿度值分别为Vpi、Vsi，可以看见若要使Li与Lo重合，必须对（3）式的V0、slope进行修正，先求出Li在相对湿度RH=0时，Voi在Vout上的截距。由于从测试仪表上读出的是湿度值RHsi,RHpi,打印纸条上数据Slope,V0为已知；

Vsi=RHsi·Slope+ V0

Vpi=RHpi·Slope+ V0

于是：V0i= Vsi-75.3Slopei    （5）

     Slopei=( Vpi-V0i)/43.2  （6）

解方程（5）、（6）得到：

 

V0i= V0+ （75.3RHpi-43.2RHsi）/32.1  Slope

Slopei= （RHsi-RHpi ）/32.1 Slope

 在仪表中赋予仪表一项修改V0,Slope的功能，就可以很方便地对一线温湿度传感器进行数值修正。

参考文献:

1)                                                                           DALLAS SEMICONDUCTOR    Date Book and CD ROM 2000

2)                                                                           Honeywell  Humdity sensor [ol] http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/humiditymoisture/009012_2.pdf

3)        王雨、贺为人       一线总线技术方案   《仪器仪表与传感器》  2003 08  P47-48