一线温湿度传感器的数值修正方法

Numeral Value Revise Method of 1wire Temperature andRelative 
Humidity Sensor

WANG Yu, HE Weiren

(Shenyang Multivalue Electronic Tech Institute, Shenyang 110032, China)

　　Abstract: By deriving, the numeral value revise method of 1wiretemperature and relative humidity sensor is presented in this paper.
　　Key words: relative humidity; nonvolatile user memory; saturatedsalt method; revise value

1一线相对湿度传感器与读出仪表
　　美国DALLAS Semiconductor公司介绍DS2438应用实例时推荐了图1所示的一线温湿度传感器电路。图中HIH3610是Honeywell生产的电压输出的三端集成湿度传感器；它具有线性度好、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。HIH3610的电压输出为：

　　V_out=V_supply｛0.0062(sensorRH)+0.16｝(1)
　　其中：V_out是从DS2438in测得的电压值，V_supply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1中，DS2438是具有一线总线通讯接口的10位A/D转换器，片内包含一个高分辨率的数字温度传感器，它可用于湿度传感器的温度补偿。供电电压在2.4V～10.0V之间。内部留有40字节的非易失性用户存贮器。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，对每只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V_s。用2点电压求出相对湿度的斜率：
　　

    把V₀与V_s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V_out、V₀、V_s，由一线总线仪表将SensorRH代入上述公式，计算出测量的实际相对湿度值RH。

2传感器实际修正方法
　　因为出厂时间不同，焊接元件对传感器本身存在影响，湿度敏度元件参数本身存在不确定偏差范围以及人为因素等，需要对Honeywell公司标定的打印数据条做一次重新验证。Honeywell公司用湿度零点V₀与氯化钠饱和溶液相对湿度平衡点V_s做为基准参数点。但真正意义上的V₀不易取得，我们用另一种饱和盐溶液碳酸钾做基准参考点，用V_p表示。选择V_p、V_s是因为这两种盐的温度特性比其他盐都要好。
　　在环境温度25℃条件下测试，RH≈sensorRH。令测试仪表执行式(1)、(2)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，盖瓶口后在无热扰动，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RH_si。
　　②在碳酸钾饱和溶液内置入湿度传感器，盖瓶口后约两小时后可测得平衡态下的相对湿度值RH_pi。每隔二十分钟取值，两种饱和盐各取6次后，分别求平均值。测值如果不能与RH_p=43.2，RH_s=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S_i读取的相对湿度值分别为V_pi、V_si，为使L_i与L₀重合，必须对式(3)的V₀、slope进行修正。先求出L_i在相对湿度RH=0时，在V_out轴上的截距V_0i。由于从测试仪表上读出的是湿度值RH_si，RH_pi，打印纸条上的数据slope，V₀已知，故解方程(5)、(6)得到：
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　　在仪表中赋予一项修改V0，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
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［1］DALLAS SEMICONDUCTOR［EB/CD］.2000.
［2］Honeywell.Humiditysensor［OL］.http//content.honeywell.com/sensing/prodinfo/humiditymoisture/0090122.pdf.
［3］王雨，贺为人.一线总线技术方案［J］.仪器仪表与传感器，2003，(8) .