[實用新型]一種MEMS集成氣壓傳感器雙路輸出的裝置

有效

• 申請號: 201920058856.2
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN209247224U
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 郝秀春;陳忠位;李宇翔;蔣緯涵
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12;G01L27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種MEMS集成氣壓傳感器雙路輸出的裝置，電容數字轉換模塊與MEMS敏感元件連接，將電容信號直接轉化為數字信號傳送給主控模塊，所述的主控模塊根據敏感元件電容與氣壓的關系將電容值轉換為氣壓值，封裝成幀后通過串口模塊輸出，所述的DA轉換模塊與主控模塊之間通信，通過MCU將標定后的氣壓值線性地轉換為電壓輸出。與現有技術相比優點及有益效果是：能夠一次測量三路微小電容；經MCU處理后，模擬輸出和數字輸出都直接與氣壓相關，無需再進行二次處理；有模擬和數字兩種類型的輸出，更具有適用性，可應用于多種場合。

技術領域

本實用新型屬于集成的硅電容式MEMS壓力傳感器輸出電容測量的技術領域，尤其涉及一種集成的硅電容式MEMS壓力傳感器模擬和數字雙路輸出的裝置，該方法應用于集成壓力傳感器對壓力環境的測量。

背景技術

MEMS集成氣壓傳感器集成了兩種不同測量范圍的絕壓式和一種差壓式共三種變極距式壓力傳感器。由于硅電容式MEMS壓力傳感器體積很小，輸出的電容變化量非常微小，而且存在較大的寄生電容。因此需要在寄生電容相對較大的情況下檢測極其微小的電容變化量，這種特殊的檢測需求對高精度電容讀出電路的設計提出很高的要求。

目前常見的微小電容檢測方法有諧振電路、振蕩電路、交流電橋電路、開關電容檢測電路及充放電檢測電路等專用電容檢測集成電路，上述檢測方法的共同優點是設計靈活性高，可根據傳感器測量要求選擇適用的電路；缺點是電路設計相對復雜，寄生電容較大且只能測量單路電容。通用電容檢測集成電路也被廣泛應用，如PCAP02、AD7746等電容數字轉換芯片以及CAV444、CAV424等電容電壓轉換芯片，相對于專用電容檢測集成電路，通用型集成電路外圍電路簡單，體積更小，雜散電容相對較小。

實用新型內容

基于以上不足，本實用新型公開一種MEMS集成氣壓傳感器雙路輸出的裝置，能夠提供模擬和數字兩種輸出方式，提高了傳感器的適用性；電路設計簡單，寄生電容小。可以同時測量三路傳感器，一定程度下減小了測量電路的體積并且減少了雜散電容的影響。實際工程應用中，需要根據項目需求選擇傳感器的輸出類型。具有數字輸出和模擬輸出的傳感器更具有廣泛地適用性。由于MEMS集成氣壓傳感器包含多個傳感器，且氣壓傳感器需要標定才能使電容的測量值與氣壓值一一對應。在保證多路傳感器測量結果準確的情況下將其轉化為對應的氣壓值，此外還需提供模擬和數字輸出。考慮到MEMS集成氣壓傳感器的應用場合，必須盡量減少傳感器的體積，實現上述功能是非常困難的。

本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種MEMS集成氣壓傳感器雙路輸出的裝置，包括MEMS敏感元件、電容數字轉換模塊、DA轉換模塊、串口模塊以及主控模塊；MEMS敏感元件與電容數字轉換模塊連接，主控模塊分別與DA轉換模塊、電容數字轉換模塊和串口模塊連接；

所述的電容數字轉換模塊與MEMS敏感元件連接，將電容信號直接轉化為數字信號傳送給主控模塊，所述的主控模塊根據敏感元件電容與氣壓的關系將電容值轉換為氣壓值，封裝成幀后通過串口模塊輸出，所述的DA轉換模塊與主控模塊之間通信，通過MCU將標定后的氣壓值線性地轉換為電壓輸出。

進一步，所述的電容數字轉換模塊選用PCAP02芯片，芯片與MEMS敏感元件連接，與主控模塊之間通過IIC協議通信。

進一步，所述的主控模塊選用STM32。

進一步，所述的串口模塊選用MAX232電平轉換芯片，將主控模塊輸出的TTL信號轉化為標準的RS232信號輸出。

進一步，所述的DA轉換模塊選用雙路12位高速串行DA芯片TLV5618，有兩路DA輸出，絕壓式和中間固定式共用一路DA輸出，另一路DA輸出供差壓式使用。