CN111561960B - 传感器装置和用于运行传感器装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器装置，其具有：至少一个传感器，该传感器检测能改变的物理测量变量并且在输出侧提供传感器原始信号；数字信号处理单元，其用于将由传感器提供的传感器原始信号预处理为传感器信号。信号处理单元还将至少一个传感器信号转换为具有与测量变量相关的占空比的脉宽调制的输出信号。在测量运行之前进行的校准运行中，在存储器单元中存储装置特定的多个校正参数，校正参数在测量运行中被信号处理单元用于传感器信号到脉宽调制的输出信号的转换。经由放大器单元将脉宽调制的输出信号转换为模拟的电压或电流信号。

Description

传感器装置和用于运行传感器装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测能改变的物理测量变量的传感器装置以及一种用于运行该传感器装置的方法。
背景技术
为了检测可变的物理测量变量、例如温度或湿度，已知如下的传感器装置，其在适当的预处理和进一步处理之后将相应的测量变量作为脉宽调制过的信号或PWM(脉宽调制)信号经由信号处理单元输出。检测到的测量变量以经由PWM信号的占空比p编码的方式被包含在所产生的PWM信号中。在此将矩形PWM信号中的高电平的持续时间tH与信号周期持续时间tP＝tH+tL的比理解为占空比p，即p＝tH/tP，其中tL表示PWM信号中的低电平持续时间。通常为了进一步处理PWM信号而提出，经由放大器单元将具有与测量变量相关的占空比p的PWM信号解调和放大，并因此将该信号转换为在特定电流或电压范围内的模拟的电流或电压信号。例如对于模拟输出信号常见的是，在电流信号的情况下电流范围为4mA与20mA之间的范围，或者在电压信号的情况下电压范围为0V与10V之间的范围。然而，在信号处理单元和放大器单元中使用的电子组件实际上经受波动，该波动例如能够影响PWM信号的能改变的电压、运算放大器的偏压波动或放大器级的电阻容差变化。这导致的是，尽管测量变量相同，但是由传感器装置输出的、模拟的电流或电压信号形式的测量值在传感器装置之间以不可接受的方式和方法波动并因此损害期望的测量精度。
为了在温度测量情况下解决此类问题，由文献US 7731417B2已知的是，在测量运行之前进行的模式设置中，在已知基准温度的情况下执行温度测量。在此，确定多个校准变量并将其存储在存储器中。然后，在测量运行中，将校准变量用于PWM信号的脉宽的取决于温度的校准。在提出的解决方案中，经由模拟的信号处理部件产生PWM信号，校准变量从存储器中传输至这些部件。为此需要大开销的D/A(数模)转换器，以便将存储的数字校准变量转换为合适的模拟信号。对PWM信号精度的要求越高，结果对D/A转换器的分辨率的要求就越大。因此，在期望更高的分辨率的情况下，电路开销显著增加。
发明内容
本发明所基于的目的是，给出一种用于检测能改变的物理测量变量的传感器装置，其实现以尽可能小的电路开销来高精度地并且可靠地输出关于所检测的物理测量变量的模拟的电流或电压信号。
该目的通过本发明的传感器装置来实现。
此外，本发明所基于的目的是，给出一种用于运行检测能改变的物理测量变量的传感器装置的方法，该装置实现输出关于所检测的物理测量变量的模拟的电流或电压信号。
该目的通过本发明的方法来实现。
根据本发明的传感器装置包括：
-至少一个传感器，该传感器检测能改变的物理测量变量并且在输出侧提供传感器原始信号；
-数字信号处理单元，其用于将由传感器提供的传感器原始信号预处理为传感器信号，其中，数字信号处理单元将传感器信号进一步处理并且在此转换为具有与测量变量相关的占空比的脉宽调制的输出信号，为此在存储器单元中存储装置特定的多个校正参数，信号处理单元将这些校正参数用于传感器信号到脉宽调制的输出信号的转换；和
-放大器单元，其将脉宽调制的输出信号转换为模拟的电压或电流信号。
有利地，在数字信号处理单元中存储有装置特定的转换规则，该转换规则描述传感器信号的测量值与脉宽调制的输出信号的占空比参数之间的线性关联。
在此，能够中将至少一个最小占空比参数极限值和最大占空比参数极限值作为装置特定的校正参数存储在存储器单元中。
此外可行的是，在存储器单元中还存储有限制传感器测量范围的最小传感器测量极限值和最大传感器测量极限值。
能够将关系式
PWM_OUT_NOW＝MV_NOW·kPWM+dPWM
作为装置特定的转换规则存储在数字信号处理单元中，其中，
PWM_OUT_NOW表示(：＝)脉宽调制(PWM)信号的占空比参数，
MV_NOW表示传感器的测量值，
dPWM＝PWM_OUT_MIN-MV_OUT_MIN·kPWM，
PWM_OUT_MAX表示最大占空比参数极限值，
PWM_OUT_MIN表示最小占空比参数极限值，
MV_OUT_MAX表示最大传感器测量极限值，
MV_OUT_MIN表示最小传感器测量极限值。
能够提出的是，至少一个传感器、数字信号处理单元以及存储器单元共同设置在一个专用集成电路(ASIC)中，并且放大器单元与专用集成电路设计成分开的。
在此，存储器单元能够被设计为非易失性存储器单元。
在一个可行的实施方式中，放大器单元能够被设计为具有低通滤波器的放大器电路。
有利地，设有两个传感器，传感器中的第一传感器被设计为温度传感器，并且传感器中的第二传感器被设计为湿度传感器。
根据本发明提出一种用于在测量运行和校准运行中运行传感器装置的方法。
在此，在测量运行中，
-经由至少一个传感器检测能改变的物理测量变量并且在输出侧提供传感器原始信号；以及
-经由数字信号处理单元将由传感器提供的传感器原始信号预处理为传感器信号，并且将传感器信号转换为具有与测量变量相关的占空比的脉宽调制的输出信号；以及
-经由放大器单元将脉宽调制的输出信号转换为模拟的电压或电流信号；以及
在测量运行之前进行的校准运行中，在存储器单元中存储装置特定的多个校正参数，校正参数在测量运行中被信号处理单元用于传感器信号到脉宽调制的输出信号的转换。
优选地，在校准运行中，在数字信号处理单元中存储装置特定的转换规则，该转换规则描述传感器信号的测量值与脉宽调制的输出信号的占空比参数之间的线性关联。
在此，在校准运行中，能够将至少一个最小占空比参数极限值和最大占空比参数极限值作为装置特定的校正参数存储在存储器单元中。
此外可行的是，在存储器单元中还存储限制传感器测量范围的最小传感器测量极限值和最大传感器测量极限值。
在一个可行的实施方式中，将关系式
PWM_OUT_NOW＝MV_NOW·kPWM+dPWM
作为装置特定的转换规则存储在数字信号处理单元中，其中，
PWM_OUT_NOW表示(：＝)脉宽调制(PWM)信号的占空比参数，
MV_NOW表示传感器的测量值，
dPWM＝PWM_OUT_MIN-MV_OUT_MIN·kPWM，
PWM_OUT_MAX表示最大占空比参数极限值，
PWM_OUT_MIN表示最小占空比参数极限值，
MV_OUT_MAX表示最大传感器测量极限值，
MV_OUT_MIN表示最小传感器测量极限值。
此外可行的是，在不改变传感器装置的温度的情况下执行校准运行。
通过根据本发明的措施，在输出模拟的电压或电流信号的情况下现在能够确保对相应测量值进行高精度的检测。即使相应传感器装置的各个部件具有取决于制造的组件波动，也可以确保这一点。
根据本发明的措施还能够显著降低所需的电路开销，以便提供高精度的输出侧的模拟的电流或电压信号。由于提出用于产生PWM信号的数字信号处理，尤其不需要大开销的部件、例如D/A转换器。
所提出的数字信号处理还实现了极其灵活地设置相应的测量变量与PWM信号的占空比之间的关联。
附图说明
根据本发明的方法和本发明的传感器装置的实施例的以下描述，结合附图阐述本发明的其他的细节和优点。
图1示出根据本发明的传感器装置的实施例的高度示意性的框图；
图2a示出图1中的框图的局部的示意性细节图，以示例性地阐述脉宽调制信号到模拟电压信号的转换；
图2b以另外的示意图示出通过线性内插实现的脉宽调制信号到模拟电压信号的转换；
图3以示意图示出脉宽调制信号到模拟电压信号的转换。
具体实施方式
图1以高度示意性的框图示出用于检测能改变的物理测量变量的、根据本发明的传感器装置的一个实施例。
传感器装置一方面在此具有ASIC 10形式的集成电路，该ASIC包括不同的模拟的和数字的信号处理部件，这些部件的功能在下面还详细阐述。ASIC 10被设计为混合信号ASIC并且适合处理模拟的和数字的信号。
另一方面，根据本发明的传感器装置包括放大器单元20，该放大器单元将由ASIC10提供的、与测量变量相关的脉宽调制信号PWM转换为模拟输出信号。在当前的实施例中设置到模拟电压信号UOUT的转换，这如在图3中更详细地示出那样。此外，从图3可见：脉宽调制信号具有在低电平(GND(0V))和高电平(VDD)之间的基本上矩形的变化曲线，其中，该高电平对应于ASIC 10的电源电压VDD(或电源电压VCC)。然后，将这样产生的模拟电压信号UOUT输出给附图中未示出的后续电子装置以进行进一步处理。在一个可行的实施方式中，放大器单元20构造为具有低通滤波器的放大器电路。在此，可以将低通滤波器设计为一阶或更高阶的低通滤波器。也就是除了脉宽调制信号的滤波和转换之外，经由放大器单元20还将得出的模拟电压信号UOUT适当放大。在此，例如在模拟电压信号UOUT的情况中将ASIC 10的电源电压VDD从VDD＝3.3V放大到10V。
在附图中，用附图标记15表示LDO(低压差)稳压器，经由该稳压器实现ASIC 10的电压供应。在此，LDO稳压器15将外部电源电压减小到适用于ASIC的电压值、例如1.8V。在当前的实例中，由根据本发明的传感器装置将在0V与10V之间范围内的模拟电压信号输出给后续电子装置。
在所示出的实例中检测作为可变的物理测量变量的温度T和湿度rH。为了检测测量变量T、rH，在ASIC 10的模拟部分中设置用于温度测量的第一传感器11和用于湿度测量的第二传感器12。用于温度测量的传感器11可以包括晶体管，其中借助于AD转换器测量温度相关的基极至发射极电压并且将其转换为数字信号。可以使用平板电容器作为用于湿度测量的传感器12，借助于电容测量级检测该平板电容器的湿度相关的电容量并且将其变换为数字信号。因此，集成到ASIC 10中的传感器11、12在输出侧提供关于相应的测量变量T、rH的传感器原始信号T_RAW、rH_RAW。
传感器原始信号T_RAW、rH_RAW是数字式的数据字、例如16位数据字形式的数据字，该数据字由传感器11、12分别输出给ASIC 10中的在下游的数字信号处理单元13。数字信号处理单元13被设计为ASIC 10中的数字信号处理器，并且数字信号处理单元还用于将传感器原始信号T_RAW、rH_RAW预处理和进一步处理为传感器信号T_ASIC、rH_ASIC。根据图1中的图，数字信号处理单元13包括至少两个分开的功能块13.1、13.2。应当注意的是，该图仅被选定用于以下面更易理解的方式阐述数字信号处理单元13中的信号处理的工作方式，并且不应被理解为限制数字信号处理单元13的设计方案。
在信号处理单元13中或在其第一功能块13.1中，传感器原始信号T_RAW、rH_RAW首先经过预处理。在此，例如可以进行线性化，经由该线性化来补偿传感器11、12的可能存在的非线性。在预处理的范围中，还能校准由传感器11、12的生产中出现的波动引起的误差。同样可以补偿湿度传感器的温度交叉敏感性和ASIC 10的自发热等。在与传感器原始信号T_RAW、rH_RAW的预处理相关的范畴中应该注意的是，原则上可以用各种方式和方法进行预处理，这不是本发明的核心的措施。
在预处理的范围中，在数字信号处理单元13的第一功能块13.1中由传感器原始信号T_RAW、rH_RAW产生的信号在下文中被称为传感器信号T_ASIC或rH_ASIC。随后，在数字信号处理单元13的第二功能块13.2中，将传感器信号T_ASIC、rH_ASIC进一步处理并且转换为具有与相应的测量变量T、rH相关的占空比p的脉宽调制的输出信号PWM。如上面所述，可将矩形脉宽调制信号中的高电平(例如3.3V)的持续时间tH与信号周期持续时间tP＝tH+tL的比理解为占空比p，即适用的是p＝tH/tP，其中tL表示脉宽调制信号中的低电平(例如0V)的持续时间。在由固定的时钟频率预设的信号周期持续时间tP中，持续时间tH与测量变量T或rH的值成比例。因此，在16位PWM分辨率的情况下，信号周期持续时间tP可以被分为216＝65536个区间或步长。因此，可以经由脉宽调制信号PWM的脉冲占空比p将0(脉宽调制信号连续置于低电平)与65535(脉宽调制信号几乎连续置于高电平)之间的范围中的、测量变量T、rH的值编码并输出。在下文中，高电平的持续时间tH也被称为占空比参数或PWM值。因此能够通过占空比参数清楚地表征相应的占空比p，该占空比参数在16位分辨率的情况下能够采用在0与65535之间的范围中的值。
为了将上面讨论的组件波动的问题最小化，对于根据本发明的传感器装置提出：传感器装置能够以两种不同的模式、即测量运行和校准运行来运行。在测量运行中，检测相应的物理测量变量T、rH，将测量变量转换为脉宽调制的输出信号PWM，并且然后将脉宽调制信号PWM转换为适合于进一步处理的模拟电压信号UOUT。在测量运行之前进行的校准运行用于确定传感器装置的装置特定的多个校正参数，校正参数存储在同样集成在ASIC 10中的存储器单元14中。存储器单元14优选被设计为例如是EEPROM的非易失性存储器单元。为了执行校准，原则上存在不同的可行性方案。因此，该校准例如已经可以在传感器装置的生产中在工厂进行，或者随后才由相应的用户进行。在测量运行中，在数字信号处理单元13中进行信号处理时，将在校准运行中为每个单独的传感器装置确定的特定的校正参数用于产生具有装置特定的占空比p的、将测量变量编码的脉宽调制信号PWM。由此能够考虑不同传感器装置中的可能的组件波动，并且以该方式和方法能够确保正确地提供测量变量相关的输出信号UOUT。
以下为了进一步描述根据本发明的传感器装置或为其运行所设的测量模式和校准模式，示例性地针对作为测量变量的温度T阐述在测量运行中对装置特定的校正参数的确定及其使用。原则上，在作为测量变量的湿度rH或其他可能的测量变量的情况下可以完全类似地进行处理。
为了执行校准运行或在校准运行中确定装置特定的校正参数，根据本发明的传感器装置的ASIC 10包括接口16，该接口可以例如被设计为已知的I2C标准的接口。传感器装置或ASIC 10经由接口16和相应的信号传输线路SCL、SCA与下游(图1中未示出)的控制单元连接，例如经由I2C至USB的转换器与PC(电脑)连接。经由接口16，可以使脉宽调制信号PWM从ASIC 10输出至放大器单元20，脉宽调制信号具有固定的或限定的预设占空比p或固定预设的占空比参数或PWM值。在此，在根据本发明的方法的一个可行的实施方式中具体地提出：在校准运行的范围中输出具有PWM值或占空比参数PWM_FIXL的第一脉宽调制信号和具有PWM值或占空比参数PWM_FIXH的第二脉宽调制信号。在示出数字信号处理单元13的第二功能块13.2的图2a中，经由下部的开关表明在测量运行与校准运行之间的切换可行性。在此，在校准运行中将占空比参数PWM_FIXL、PWM_FIXH输送给部件13.2a、13.2b和13.2c，以产生相应的脉宽调制信号PWM，而在测量运行中输送与当前的测量值相关的占空比参数PWM_OUT_NOW。
在下文中，用PWM_MAX表示占空比参数的可输出的最大值。此外，在相应的传感器装置中假定16位PWM分辨率，即可能的占空比参数或PWM值处于0到65535之间的范围内，ASIC 10的电源电压VDD为VDD＝3.3V。
如图3中示意性地表明：放大器单元20根据以下关联表述将具有限定的PWM值PWM_OUT的相应脉宽调制信号PWM转换为模拟电压信号UOUT：
UOUT＝k·PWM_OUT+d (公式1a)
或
PWM_OUT＝(UOUT-d)/d (公式1b)
其中，
UOUT表示(：＝)模拟电压信号的值，
PWM_OUT表示脉宽调制信号的占空比参数或PWM值，
k表示放大器单元的放大系数，
d表示放大器单元的偏差。
在该实例中，应在-40℃至+60℃之间的范围中对可能的温度测量进行缩放。也就是说，最小输出温度T_OUT_MIN为T_OUT_MIN＝-40℃，最大输出温度T_OUT_MAX为T_OUT_MAX＝+60℃。OUT_MIN＝0V的模拟电压信号UOUT的最小值OUT_MIN应对应于最小输出温度T_OUT_MIN，OUT_MAX＝10V的模拟电压信号UOUT的最大值应对应于最大输出温度T_OUT_MAX。
首先，在校准运行中，经由接口16使ASIC 10输出具有低的、固定的占空比参数值PWM_FIXL＝10000的第一脉宽调制信号。对于该固定设定的PWM值，然后测量在放大器单元20之后产生的模拟输出信号UOUT的值OUT_LOW，该值例如得出OUT_LOW＝0.573V。
随后，输出具有高的固定的占空比参数值PWM_FIXH＝50000的另外的第二脉宽调制信号PWM。为此测量的模拟的输出信号UOUT具有示例性的值OUT_HIGH＝9.573V。
因此，如下一般性地(公式2a、2b)或具体地针对所阐述的实例，对于待校准的特定的传感器装置能够从公式1(1a或1b)中确定参数k和d，并且因此确定占空比p或所属的PWM值PWM_OUT与模拟信号UOUT的输出值UOUT之间的实际关联：
d＝OUT_LOW-PWM_FIXL·k (公式2b)
＝0.573–10000·0.000225＝–1.677V
其中：
k表示(：＝)放大器单元的放大系数，
d表示放大器单元的偏移，
PWM_FIXL表示低的占空比参数值，
PWM_FIXH表示高的占空比参数值，
OUT_MIN表示在最小温度情况下的模拟输出信号UOUT的值，
OUT_HIGH表示在高的占空比参数值PWM_FIXH情况下的输出信号UOUT的测量值，
OUT_LOW表示在低的占空比参数值PWM_FIXL情况下的输出信号UOUT的测量值。
原则上，放大器单元20必须被设计为使得在每种公差情况下都存在配属的PWM值。这表示：要由ASIC 10输出的PWM值必须始终处于PWM_OUT＝0与PWM_OUT＝PWM_MAX之间。
因此，现在可以单独为刚校准的传感器装置确定PWM值PWM_OUT_MIN和PWM_OUT_MAX，这些PWM值被需要，以便能够经由放大器单元20精确输出模拟电压信号UOUT的值OUT_MIN＝0V和OUT_MAX＝10V。通常从公式1b)中以及对于所阐述的具体实例在此如下得出相应的PWM值PWM_OUT_MIN和PWM_OUT_MAX：
其中，
PWM_OUT_MIN表示(：＝)模拟电压信号UOUT中的为了输出OUT_MIN＝0V所需的PWM值，
PWM_OUT_MAX表示模拟电压信号UOUT中的为了输出OUT_MAX＝10V所需的PWM值，
k表示放大器单元的放大系数，
d表示放大器单元的偏移，
OUT_MIN表示在最小温度情况下的模拟输出信号UOUT的值，
OUT_MAX表示在最大温度情况下的模拟输出信号UOUT的值。
为了将脉宽调制信号的确定的占空比或相应的占空比参数或PWM值与测量参数T的确定的测量值相关联，在数字信号处理单元13中存储装置特定的关联规则。该关联规则以线性内插的形式描述传感器信号T_ASIC的相应的当前测量值MV_NOW与配属的占空比参数PWM_OUT_NOW之间的线性关联。在图2a和图2b中以高度示意性的形式示出相应的关联，其中图2a示出数字信号处理单元13的第二功能块13.2，并且图2b示出进行的线性内插的详细图表。
根据用于温度测量的具体阐述的实例，下面借助图2b阐述线性内插。
沿y轴线示出的值MV_OUT_MIN和MV_OUT_MAX为以1/100℃为步长的待输出的温度T的下限值和上限值。对于该实例因此适用的是：
MV_OUT_MIN＝-4000(＝T_OUT_MIN·100)
MV_OUT_MAX＝6000(＝T_OUT_MAX·100)。
因此，在最小温度T_OUT_MIN＝-40℃时，为模拟电压信号UOUT输出最小电压OUT_MIN＝0V，并且在最高温度T_OUT_MAX＝60℃时输出最大电压OUT_MAX＝10.000V。
因此，变量PWM_OUT_MIN和PWM_OUT_MAX、即最小占空比参数极限值和最大占空比参数极限值为装置特定的校正参数，校正参数在工厂或用户侧在针对相应的传感器装置执行校准运行之后存储在ASIC 10中的存储器单元14中。校正参数在测量运行中用于校准可能的组件波动，并在传感器装置的使用寿命期间持久地存储在优选为非易失性的存储器单元14中。
除了装置特定的校正参数PWM_OUT_MIN、PWM_OUT_MAX之外，变量MV_OUT_MIN、MV_OUT_MAX、即限制期望的测量范围的、待输出的温度T的传感器测量下限值和传感器测量上限值也可以存储在存储器单元14中。在需要时，通过改变相应的传感器测量极限值也可以随后将测量范围适当地改变并且匹配于相应的测量要求。
对于相应传感器的当前检测的测量值MV_NOW，然后通过沿着图2b中的实线在两个极限值PWM_OUT_MIN、PWM_OUT_MAX之间进行线性内插来获得配属的脉宽调制信号的相应的占空比参数或PWM值PWM_OUT_NOW。该线性内插被作为装置特定的转换规则存储在数字信号处理单元13中。在此适用的是：
PWM_OUT_NOW＝kPWM·MV_OUT_NOW+dPWM (公式4)
其中，
PWM_OUT_NOW表示(：＝)脉宽调制信号的占空比参数，
MV_NOW表示传感器的测量值，
dPWM＝PWM_OUT_MIN-MV_OUT_MIN·kPWM。
在具体实例中，对于具有上述值的两个变量kPWM和dPWM得出：
dPWM＝7453+4,000·4.444444＝25,230.78≈25231。
如果例如存在25.00℃的当前温度测量值，则可以如下确定要在功能块13.2中产生的脉宽调制信号PWM的配属的PWM值PWM_OUT_NOW：
MV_NOW＝T_AKT·100＝25.00·100＝2,500
PWM_OUT_NOW＝MV_NOW·kPWM+dPWM＝2,500·4.4444+25,231＝36,342.25≈36342。
在这样选择的PWM值PWM_OUT_NOW＝36342的情况下，借助公式1a)确保了模拟电压信号UoUT在输出侧精确地具有值6.49995V。与6.5000V的偏差为PWM_OUT_NOW的值从实数离散化为16位数字所致。
在通过在数字信号处理单元13的第二功能块13.2中进行线性内插确定所需的PWM值PWM_OUT_NOW之后，随后借助该值经由PWM比较器级13.2c、PWM时钟生成单元13.2a和PWM计数器单元13.2b能够产生矩形的信号PWM，并将其传递到放大器单元20。在此，为PWM计数器单元13.2b馈送PWM时钟生成单元13.2a的时钟信号，并且例如随每个上升时钟沿向上计数。只要向上计数，PWM比较器级就在输出端处输出高电平信号(VDD)。如果在此达到值PWM_OUT，则PWM比较器级将输出信号从高电平(VDD)切换到低电平(0V)。在计数器溢出的情况下，即例如在从计数器值65535到0的过渡中，在PWM比较器级13.2a的输出端处输出高电平信号(VDD)。
因此，根据现有的组件公差，以这种方式和方法设置特定测量值MV_NOW的装置特定的PWM值PWM_OUT_NOW。这表示：为特定的已校准的传感器装置预设待输出的测量值与PWM值之间的装置特定的关联，该关联在测量运行中用于产生模拟输出信号UOUT。由于持久存储在存储器单元14中的装置特定的校正参数PWM_OUT_MIN、PWM_OUT_MAX，校正参数可以在相应的传感器装置的整个使用寿命期间被考虑。因此，可以经由根据本发明的措施可靠地调准由ASIC 10和放大器单元20构成的整个传感器装置，或者补偿ASIC 10以及放大器单元20中的可能的组件波动。为了进行校准，在此不需要使传感器装置经受变化的温度，即可以在不改变传感器装置的温度的情况下执行校准运行。
除了上述的实施例之外，在本发明的范围内当然还存在其他的设计可能性。
因此，例如根据本发明也能够构建如下传感器装置，其中经由放大器单元在输出侧由脉宽调制信号产生模拟电流信号等。

Claims (13)

1.一种传感器装置，具有：
至少一个传感器(11、12)，所述传感器检测能改变的物理测量变量(T、rH)并且在输出侧提供传感器原始信号(T_RAW、rH_RAW)，
数字信号处理单元(13；13.1、13.2)，所述数字信号处理单元用于，将由所述传感器(11、12)提供的所述传感器原始信号(T_RAW、rH_RAW)预处理为传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)，还将所述传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)进一步处理为具有与所述测量变量(T、rH)相关的占空比(p)的脉宽调制的输出信号(PWM)，为了所述进一步处理而在存储器单元(14)中存储装置特定的多个校正参数，所述数字信号处理单元(13；13.1、13.2)将所述校正参数用于所述传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)到所述脉宽调制的输出信号(PWM)的转换，至少一个最小占空比参数极限值和最大占空比参数极限值被作为装置特定的所述校正参数存储在所述存储器单元(14)中，和
放大器单元(20)，所述放大器单元将所述脉宽调制的输出信号(PWM)转换为模拟的电压或电流信号(Uout)。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，在所述数字信号处理单元(13；13.1、13.2)中存储有装置特定的转换规则，所述转换规则描述所述传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)的测量值与所述脉宽调制的输出信号(PWM)的占空比参数之间的线性关联。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，在所述存储器单元(14)中还存储有限制传感器测量范围的最小传感器测量极限值和最大传感器测量极限值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置，其中，关系式
PWM_OUT_NOW＝MV_NOW·kPWM+dPWM
被作为装置特定的转换规则存储在所述数字信号处理单元(13；
13.1、13.2)中，其中，
PWM_OUT_NOW表示脉宽调制信号的占空比参数，
MV_NOW表示所述传感器信号的测量值，
dPWM＝PWM_OUT_MIN-MV_OUT_MIN·kPWM，
PWM_OUT_MAX表示最大占空比参数极限值，
PWM_OUT_MIN表示最小占空比参数极限值，
MV_OUT_MAX表示最大传感器测量极限值，
MV_OUT_MIN表示最小传感器测量极限值。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置，其中，至少一个所述传感器(11、12)、所述数字信号处理单元(13；13.1、13.2)以及所述存储器单元(14)共同设置在一个专用集成电路(10)中，并且所述放大器单元(20)设计成与所述专用集成电路(10)分开。
6.根据权利要求5所述的传感器装置，其中，所述存储器单元(14)被设计为非易失性存储器单元。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置，其中，所述放大器单元(20)被设计为具有低通滤波器的放大器电路。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置，所述传感器装置具有两个传感器(11、12)，所述传感器中的第一传感器被设计为温度传感器，并且所述传感器中的第二传感器被设计为湿度传感器。
9.一种用于在测量运行和校准运行中运行传感器装置的方法，其中，
在所述测量运行中：
经由至少一个传感器(11、12)检测能改变的物理测量变量(T、rH)并且在输出侧提供传感器原始信号(T_RAW、rH_RAW)，以及
经由数字信号处理单元(13；13.1、13.2)将由所述传感器(11、12)提供的所述传感器原始信号(T_RAW、rH_RAW)预处理为传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)，并且将所述传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)转换为具有与所述测量变量(T、rH)相关的占空比的脉宽调制的输出信号(PWM)，以及
经由放大器单元(20)将所述脉宽调制的输出信号(PWM)转换为模拟的电压或电流信号(Uout)；以及
在所述测量运行之前进行的校准运行中，在存储器单元(14)中存储装置特定的多个校正参数，所述校正参数在所述测量运行中被所述数字信号处理单元(13；13.1、13.2)用于所述传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)到所述脉宽调制的输出信号(PWM)的转换，在所述校准运行中，将至少一个最小占空比参数极限值和最大占空比参数极限值作为装置特定的所述校正参数存储在所述存储器单元(14)中。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述校准运行中，在所述数字信号处理单元(13；13.1、13.2)中存储装置特定的转换规则，所述转换规则描述所述传感器信号(T_ASIC、rH_ASIC)的测量值与所述脉宽调制的输出信号(PWM)的占空比参数之间的线性关联。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述存储器单元(14)中还存储限制传感器测量范围的最小传感器测量极限值和最大传感器测量极限值。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，将关系式
PWM_OUT_NOW＝MV_NOW·kPWM+dPWM
作为装置特定的转换规则存储在所述数字信号处理单元(13；13.1、13.2)中，其中，
PWM_OUT_NOW表示脉宽调制信号的占空比参数，
MV_NOW表示所述传感器信号的测量值，
dPWM＝PWM_OUT_MIN-MV_OUT_MIN·kPWM，
PWM_OUT_MAX表示最大占空比参数极限值，
PWM_OUT_MIN表示最小占空比参数极限值，
MV_OUT_MAX表示最大传感器测量极限值，
MV_OUT_MIN表示最小传感器测量极限值。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，在不改变所述传感器装置的温度的情况下执行所述校准运行。
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