[发明专利]一种MEMS集成气压传感器双路输出的装置

说明书

本发明公开了一种MEMS集成气压传感器双路输出的装置，电容数字转换模块与MEMS敏感元件连接，将电容信号直接转化为数字信号传送给主控模块，所述的主控模块根据敏感元件电容与气压的关系将电容值转换为气压值，封装成帧后通过串口模块输出，所述的DA转换模块与主控模块之间通信，通过MCU将标定后的气压值线性地转换为电压输出。与现有技术相比优点及有益效果是：能够一次测量三路微小电容；经MCU处理后，模拟输出和数字输出都直接与气压相关，无需再进行二次处理；有模拟和数字两种类型的输出，更具有适用性，可应用于多种场合。

技术领域

本发明属于集成的硅电容式MEMS压力传感器输出电容测量的技术领域，尤其涉及一种集成的硅电容式MEMS压力传感器模拟和数字双路输出的装置，该方法应用于集成压力传感器对压力环境的测量。

背景技术

MEMS集成气压传感器集成了两种不同测量范围的绝压式和一种差压式共三种变极距式压力传感器。由于硅电容式MEMS压力传感器体积很小，输出的电容变化量非常微小，而且存在较大的寄生电容。因此需要在寄生电容相对较大的情况下检测极其微小的电容变化量，这种特殊的检测需求对高精度电容读出电路的设计提出很高的要求。

目前常见的微小电容检测方法有谐振电路、振荡电路、交流电桥电路、开关电容检测电路及充放电检测电路等专用电容检测集成电路，上述检测方法的共同优点是设计灵活性高，可根据传感器测量要求选择适用的电路；缺点是电路设计相对复杂，寄生电容较大且只能测量单路电容。通用电容检测集成电路也被广泛应用，如PCAP02、AD7746等电容数字转换芯片以及CAV444、CAV424等电容电压转换芯片，相对于专用电容检测集成电路，通用型集成电路外围电路简单，体积更小，杂散电容相对较小。

发明内容

基于以上不足，本发明公开一种MEMS集成气压传感器双路输出的装置，能够提供模拟和数字两种输出方式，提高了传感器的适用性；电路设计简单，寄生电容小。可以同时测量三路传感器，一定程度下减小了测量电路的体积并且减少了杂散电容的影响。实际工程应用中，需要根据项目需求选择传感器的输出类型。具有数字输出和模拟输出的传感器更具有广泛地适用性。由于MEMS集成气压传感器包含多个传感器，且气压传感器需要标定才能使电容的测量值与气压值一一对应。在保证多路传感器测量结果准确的情况下将其转化为对应的气压值，此外还需提供模拟和数字输出。考虑到MEMS集成气压传感器的应用场合，必须尽量减少传感器的体积，实现上述功能是非常困难的。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种MEMS集成气压传感器双路输出的装置，包括MEMS敏感元件、电容数字转换模块、DA转换模块、串口模块以及主控模块；MEMS敏感元件与电容数字转换模块连接，主控模块分别与DA转换模块、电容数字转换模块和串口模块连接；

所述的电容数字转换模块与MEMS敏感元件连接，将电容信号直接转化为数字信号传送给主控模块，所述的主控模块根据敏感元件电容与气压的关系将电容值转换为气压值，封装成帧后通过串口模块输出，所述的DA转换模块与主控模块之间通信，通过MCU将标定后的气压值线性地转换为电压输出。

进一步，所述的电容数字转换模块选用PCAP02芯片，芯片与MEMS敏感元件连接，与主控模块之间通过IIC协议通信。

进一步，所述的主控模块选用STM32。

进一步，所述的串口模块选用MAX232电平转换芯片，将主控模块输出的TTL信号转化为标准的RS232信号输出。

进一步，所述的DA转换模块选用双路12位高速串行DA芯片TLV5618，有两路DA输出，绝压式和中间固定式共用一路DA输出，另一路DA输出供差压式使用。