CN104063180A - 模拟传感器的种类判别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟传感器的种类判别装置。根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置包括：判别模块，接收由传感器输出的输出信号，并输出用于判别所述传感器的种类的判别标准信号；控制单元，将来自所述传感器的输出信号施加于所述判别模块，并利用由所述判别模块输出的所述判别标准信号而判别所述传感器的种类。

Description

模拟传感器的种类判别装置

技术领域

本发明的实施例涉及一种利用模拟传感器的特性的传感器种类判别技术。

背景技术

建筑物管理系统（BMS，Building Management System）是指用于综合管理并控制包括建筑物内的空调系统、照明等的建筑物内各种功能的系统。在这种建筑物管理系统中必须具有能够感测建筑物内部状态的温度传感器、湿度传感器、亮度传感器等各种模拟传感器。

根据感测值的输出方式，可将模拟传感器区分为电阻输出传感器、电压输出传感器、以及电流输出传感器。电阻输出传感器是指内部电阻值根据感测值而变化的传感器，例如可以是电阻值随着周围温度的变化而变化的热电阻（RTD：Resistance Temperature Detector）传感器。并且，电压输出传感器指输出的电压根据感测值而变化的传感器，电流输出传感器指输出的电流根据感测值而变化的传感器。这种模拟传感器的输出值将会施加于中央处理器（CPU），并通过适当的处理过程而用于控制建筑物。

图1为用于说明普通的模拟传感器与中央处理器（CPU）之间的连接方式的图。如图所示，现有技术中的模拟传感器被构成为，其输出通过跨接器102施加于复用器104之后，经过复用器104中的复用化过程而输入到中央处理器。其中，跨接器102为用于记录为了区分各传感器的种类究竟是电阻输出传感器、电压输出传感器还是电流输出传感器而设定的设定值的电路。即，对于现有技术中的模拟传感器而言，由于需要管理员通过设定跨接值而一一设定模拟传感器的种类，因此管理起来非常不便，且当管理员的跨接器设定有误时，不仅无法正常读取传感器的输出，而且经常发生整个电路上出现问题的情况。

并且，如图所示，现有技术中的模拟传感器具有通过跨接器而始终连接于复用器104的结构，当由于传感器异常等原因而施加上非正常高电压时，还出现过复用器104乃至后续的电路受损的情况。

发明内容

本发明的实施例是为了解决上述问题而提供的，目的在于提供一种用于自动判别所连接的模拟传感器种类的方案。

根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置包括：判别模块，接收由传感器输出的输出信号，并输出用于判别所述传感器的种类的判别标准信号；控制单元，将来自所述传感器的输出信号施加于所述判别模块，并利用由所述判别模块输出的所述判别标准信号而判别所述传感器的种类。

根据本发明的实施例，具有可根据所连接的模拟传感器的输出值特性而自动判别对应传感器的种类的优点。因此无需管理员的手动设定也能够准确掌握各传感器的种类。

而且，根据本发明的实施例，只在根据切换单元的操作而读取对应传感器的值的时候才导通来自传感器的输入，而在其余区间则切断传感器的输入，从而具有当从传感器施加上非正常值时可将电路的损伤最小化的优点。

附图说明

图1为用于说明普通模拟传感器与中央处理器（CPU）之间的连接方式的图。

图2为用于说明根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置200的构成的模块图。

图3为表示根据本发明一个实施例的电阻输入感测单元202的详细构成的图。

图4为表示根据本发明一个实施例的电压输入感测单元204的详细构成的图。

图5为表示根据本发明一个实施例的电流输入感测单元206的详细构成的图。

图6为用于说明根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置200的控制方法（600）的顺序图。

符号说明：

200：模拟传感器的种类判别装置 202：电阻输入感测单元

204：电压输入感测单元 206：电流输入感测单元

208：第一开关模块 210：第二开关模块

212：第三开关模块 300：第一电阻

302：第二电阻 304：第一开关

400：第三电阻 402：第四电阻

404：第二开关 500：第五电阻

502：第六电阻 504：第三开关

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。然而这仅仅是示例，本发明并不局限于此。

在对本发明进行说明时，如果认为对有关本发明的公知技术的具体说明有可能使本发明的主旨混乱，则省略其详细说明。并且，后述的术语均为考虑在本发明中的功能而进行定义的，故可能由于使用者、运用者的意图或习惯等而有所不同。因此，要根据整个说明书的内容对其进行定义。

本发明的技术思想由权利要求书确定，以下的实施例只是用于将本发明的技术思想有效地说明给本发明所属技术领域中具有普通知识的人员的一种手段。

图2为用于说明根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置200的构成的模块图。如图所示，根据本发明一个实施例的传感器种类判别装置200配备于模拟传感器与用于处理所述模拟传感器的输出值的中央处理器（CPU）之间，被构成为通过自动判别所连接的模拟传感器的种类而使中央处理器（CPU）执行与之匹配的信号处理。如图所示，根据本发明一个实施例的传感器种类判别装置200包括电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、电流输入感测单元206。

在本发明的实施例中，电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、电流输入感测单元206构成用于从传感器的输出判别传感器种类的判别模块。即，所述判别模块被构成为接收从传感器输出的输出信号，并输出用于判别所述传感器种类的判别标准信号。

而且，在图示的实施例中，将所述判别模块构成为同时包括电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、电流输入感测单元206，然而这仅仅是示例，根据本发明实施例的判别模块也可根据所连接传感器的特性而省略电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204或电流输入感测单元206中的一部分。换言之，根据实施例的不同，可以进行只用所述电阻输入感测单元202构成判别模块或者仅用电压输入感测单元204和电流输入感测单元206构成判别模块等多种变形，要注意这些也都包括在本发明的权利范围内。

电阻输入感测单元202利用从模拟传感器输出的输出信号而输出用于判别所述传感器是否为电阻输出传感器的第一判别标准信号。并且，电压输入感测单元204利用所述输出信号而输出用于判别所述传感器是否为电压输出传感器的第二判别标准信号，电流输入感测单元206利用所述输出信号而输出用于判别所述传感器是否为电流输出传感器的第三判别标准信号。

在本发明的实施例中，模拟传感器（以下简称为传感器）是指感测值并非以数字形态而是以模拟形态输出的传感器。根据输出值的特性，模拟传感器分为电阻输出传感器、电压输出传感器、以及电流输出传感器。电阻输出传感器是指内部电阻值随着感测值而变化的传感器。电阻输出传感器的例子有电阻值随周围温度的变化而变化的热电阻（RTD：Resistance TemperatureDetector）传感器。并且，电压输出传感器是指输出电压随感测值而变化的传感器，电流输出传感器是指输出电流随感测值而变化的传感器。电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、以及电流输入感测单元206分别利用这种电阻输出传感器、电压输出传感器、以及电流输出传感器的各自的特性而分别判别所连接的传感器是否为电阻输出传感器、电压输出传感器、或者电流输出传感器。

另外，根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置200也可以被构成为从多个传感器（n个传感器）并行接收感测值而判别各传感器的种类。为此，如图所示，根据本发明的模拟传感器的种类判别装置200与所述多个传感器之间还可以具有第一开关模块208。第一开关模块208包括分别连接于所述多个传感器各自的输出端的n个开关。第一开关模块208在中央处理器（CPU）的控制下依次重复导通（on）/断开（off），从而将各感测值依次施加到模拟传感器的种类判别装置200。例如，第一开关模块208在每一个周期（T）当中将各开关依次导通（on）T/n的量，从而可以依次输出各传感器的感测值。如果这样构成，则可以利用一个传感器种类判别装置200进行针对多个传感器的种类判别。并且，由于各传感器的输出值并非总是输出到CPU，而是根据第一开关模块208的控制而只在短时间（T/n）内输出，其余时间内则维持断开状态，因此即使由于传感器异常等而被施加非正常高电压，也可以防止其他电路受损。

并且，根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置200还包括用于控制前述的电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、电流输入感测单元206的控制单元（未图示）。所述控制单元被构成为通过将来自所述传感器的输出信号依次施加给电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、以及电流输入感测单元206而判别传感器的种类。这种控制单元既可以具体实现为单独的硬件等，也可以构成为由中央处理器（CPU）执行控制单元的功能。

为了依次施加来自所述传感器的输出信号，根据本发明的模拟传感器的种类判别装置200还可以包括第二开关模块210以及第三开关模块212。如图2所示，第二开关模块210和第三开关模块212分别连接于电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、电流输入感测单元206的前端和后端。所述控制单元分别控制第二开关模块210和第三开关模块212，并使传感器的输出信号能够依次施加给电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、以及电流输入感测单元206。例如，当来自传感器的输出信号施加于电阻输入感测单元202时，电阻输入感测单元202两端的开关被导通，而第二开关模块210及第三开关模块212的其余开关维持断开状态。之所以这样在各感测单元的两端设置开关，是为了防止特定感测单元的传感器种类感测结果受到包含于其他感测单元的电路影响。

以下，对所述电阻输入感测单元202、电压输入感测单元204、以及电流输入感测单元206的详细构成进行说明。

图3为表示根据本发明一个实施例的电阻输入感测单元202的详细构成的图。电阻输入感测单元202被构成为当模拟传感器的输出端与接地端之间连接测试电阻时根据从电阻输入感测单元202输出的电压是否产生变动而判别传感器是否为电阻输出传感器。如图所示，根据本发明一个实施例的电阻输入感测单元202包括第一电阻300、第二电阻302、以及第一开关304。

第一电阻300的一端连接于驱动电压供应端（Vcc）而另一端连接于传感器的输出端。第二电阻302的一端连接于接地端，另一端通过第一开关304而连接于传感器的输出端。并且，第一开关304配备于第二电阻302的另一端与传感器的输出端之间，且被构成为在控制单元的控制下对第二电阻302的另一端与传感器的输出端之间的连接实施导通/断开。

对这样构成的电阻输入感测单元202的工作过程进行如下说明。如果连接于电阻输入感测单元202的传感器为电阻输出传感器，则可将相应传感器视为具有特定电阻值的一种电阻。假设传感器的电阻为R、第一电阻300的电阻为R1、第二电阻302的电阻为R2。如果第一开关304处于断开状态，则在电阻输入感测单元202的输出端（OUT）测得的电压V1如下。

V1=Vcc×(R/(R+R1))

而且，当第一开关304处于导通状态时，即连接有第二电阻302的情况下，在电阻输入感测单元202的输出端（OUT）测得的电压V2如下。

V2=Vcc×((R×R2)/(R+R2))/(R1+(R×R2)/(R+R2))

即，当连接于电阻输入感测单元202的传感器为电阻输出传感器时，整个电路的合成电阻随第二电阻302的连接与否而变化，从而使电阻输入感测单元202的输出端（OUT）输出的电压也发生变化（V1≠V2）。换言之，电阻输入感测单元202将第二电阻302用作测试电阻，并将第一开关304处于导通状态时的输出信号的测定电压以及处于断开状态时的测定电压分别作为第一判别标准信号输出，而控制单元则在输出的上述两个值不同的情况下将连接的传感器判别为电阻输出传感器。

图4为表示根据本发明一个实施例的电压输入感测单元204的详细构成的图。电压输入感测单元204被构成为，当连接的传感器输出端与电压输入感测单元204的输出端之间连接着测试电阻时，根据电压输入感测单元204所输出的电压的变动与否而判别传感器是否为电压输出传感器。如图所示，根据本发明一个实施例的电压输入感测单元204包括第三电阻400、第四电阻402、以及第二开关404。

第三电阻400被构成为一端连接于接地端而另一端连接于电压输入感测单元204的输出端。第四电阻402的一端连接于第三电阻400的另一端，第四电阻402的另一端则连接于第二开关404。第二开关404被构成为，在控制单元的控制下将传感器的输出端选择性地连接于第四电阻404的另一端或第三电阻400的另一端中的某一个上。即，构成为所连接的传感器的输出值根据第二开关404的切换而经过或者绕行第四电阻404。并且，所述第三电阻400和第四电阻402具有100千欧姆以上的高电阻值。

对如上构成的电压输入感测单元204的工作过程进行如下说明。首先，当第二开关404处于断开状态时，即传感器的输出值直接通向电压输入感测单元204的输出端的情况下，电压输入感测单元204的输出端上的电压V3与施加于电压输入感测单元204的信号的电压（Vin）相同。即，两个电压具有如下关系。

V3=Vin

其次，当第二开关404处于导通状态时，即当传感器的输出值经过第四电阻402的情况下，输入电压（Vin）与输出电压V4之间的关系如下。在以下数学式中R3指第三电阻400的电阻值，R4指第四电阻402的电阻值。

V4=Vin×R3/(R3+R4)

如果连接于电压输入感测单元204上的传感器为电压输出传感器，则根据第二开关404的动作而使得第四电阻402连接时，将随之产生电压的降低，因此电压输入感测单元204的输出电压将随着第二开关404的动作而发生变化（V3≠V4）。在R3=R4的情况下，第四电阻402的连接将使电压输入感测单元204的输出电压减半。然而如果所述传感器为电流输出传感器，则考虑到电流输出传感器的输出值范围约为4～20mA，无论第四电阻402是否连接，电压输入感测单元204的输出端将受到约数百伏特的高电压（假设R3为100KΩ时，4mA的输出条件下输出端的测定电压理论上为400V）。即，电压输入感测单元204将所述V3和V4作为第二判别标准信号输出，而控制单元测定基于第二开关404的连接状态的电压输入感测单元204的输出端上的电压变化（V3和V4之差），从而可以感测出所连接的传感器是否为电压输出传感器。

图5为表示根据本发明一个实施例的电流输入感测单元206的详细构成的图。电流输入感测单元206被构成为，当所连接的传感器输出端与电流输入感测单元206的输出端之间连接上测试电阻时，根据电压输入感测单元204输出的电压是否变动而判别传感器是否为电压输出传感器。如图所示，根据本发明一个实施例的电流输入感测单元206包括第五电阻500、第六电阻502、以及第三开关504。

第五电阻500构成为一端连接于接地端而另一端连接于电流输入感测单元206的输出端。第六电阻502的一端连接于第五电阻500的另一端，第六电阻502的另一端则连接于第三开关504。第三开关504被构成为，在控制单元的控制下将传感器的输出端选择性地连接于第六电阻502的另一端或第五电阻500的另一端中的某一个上。即，构成为，所连接的传感器的输出值根据第三开关504的切换而经过或者绕行第六电阻502。而且，与电压输入感测单元204不同，在电流输入感测单元204中，第五电阻500和第六电阻502具有约数十欧姆左右的低电阻值，这是因为考虑到电流传感器的输出值范围约为4mA～20mA而将输出端上测得的电压范围控制在数伏特（V）范围内（准确些为Vcc以下）。

对如此构成的电流输入感测单元206的工作过程进行如下说明。假设连接于电流输入感测单元206的传感器为电流输出传感器。由于电流的特性为即使经过电阻其电流值也不会改变，因此无论第三开关504是否导通/关闭，电流输入感测单元206的输出端上的电压（Vout）恒取决于第五电阻500的电阻值R5。即，如果假设输入的电流为Iin，则Vout便如下。

Vout=R5×Iin

即，电流输入感测单元206将根据第三开关504的连接状态的电流输出端上的电压变化作为第三判别标准信号输出，而控制单元在从电流输入感测单元206输出的电压与所述连接状态无关而保持一定的情况下，将所连接的传感器判别为电流输出传感器。

图6为用于说明根据本发明一个实施例的模拟传感器的种类判别装置200的控制方法（600）的顺序图。

当感测到来自所接的传感器输入的感测值时（602），控制单元通过控制第二开关模块210和第三开关模块212而将所述感测值施加于电阻输入感测单元202（604）。然后，控制单元分别测定电阻输入感测单元202的第一开关304导通/断开时的电阻输入感测单元202的输出电压（第一判别标准信号），并根据两个值是否相同而判别对应传感器是否为电阻输出传感器（606）。如前所述，控制单元可以在第一开关304形成连接时遇到输出电压改变的情况下将对应传感器判断为电阻输出传感器。

如果上述步骤606的判断结果，所连接的传感器被判定为是电阻输出传感器，则控制单元便将对应传感器的种类设定于中央处理器（608）。然而如果所连接的传感器被判定为不是电阻输出传感器，则控制单元便通过控制第二开关模块210和第三开关模块212而将所述感测值施加于电压输入感测单元204（610）。然后，控制单元分别测定电压输入感测单元204的第二开关404导通/断开时的电压输入感测单元204的输出电压（第二判别标准信号），并根据两个值是否相同而判别对应传感器是否为电压输出传感器（612）。如前所述，控制单元可以在第二开关404形成连接时遇到输出电压发生变化的情况下将对应传感器判断为电压输出传感器。

如果上述步骤612的判断结果，所连接的传感器被判定为是电压输出传感器，则控制单元便将对应传感器的种类设定于中央处理器（608）。然而如果所连接的传感器被判定为不是电压输出传感器，则控制单元便通过控制第二开关模块210和第三开关模块212而将所述感测值施加于电流输入感测单元206（614）。然后，控制单元分别测定电流输入感测单元206的第三开关504导通/断开时的电流输入感测单元206的输出电压（第三判别标准信号），并根据两个值是否相同而判别对应传感器是否为电压输出传感器（616）。如前所述，无论第三开关504是否连接，控制单元可以在输出电压没有变化的情况下将对应传感器判断为电流输出传感器。

如果上述步骤616的判断结果，所连接的传感器被判定为是电流输出传感器，则控制单元便将对应传感器的种类设定于中央处理器（608）。然而如果所连接的传感器被判断为不是电流输出传感器，则判断为遇到传感器不输出正常值的情况，从而输出报错消息。

以上通过代表性实施例对本发明进行了详细说明，然而本发明所属技术领域中具有普通知识的人员应当理解能够在不脱离本发明范围的限度内对上述实施例进行多种变形。

因此局限于说明的实施例而确定本发明的权利范围，而应当根据权利要求书及其均等内容来确定。

Claims (11)

1.一种模拟传感器的种类判别装置，包括：

判别模块，接收由传感器输出的输出信号，并输出用于判别所述传感器的种类的判别标准信号；

控制单元，将来自所述传感器的输出信号施加于所述判别模块，并利用由所述判别模块输出的所述判别标准信号而判别所述传感器的种类。

2.如权利要求1所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述判别模块至少包括以下单元中的一种：

电阻输入感测单元，输出用于通过所述输出信号判别所述传感器是否为电阻输出传感器的第一判别标准信号；

电压输入感测单元，输出用于通过所述输出信号判别所述传感器是否为电压输出传感器的第二判别标准信号；

电流输入感测单元，输出用于通过所述输出信号判别所述传感器是否为电流输出传感器的第三判别标准信号。

3.如权利要求2所述的模拟的种类判别装置，其中，所述电阻输入感测单元被构成为，当所述传感器的输出端和接地端之间连接上测试电阻时，根据所述电阻输入感测单元输出的电压是否产生变动而判别所述传感器是否为电阻输出传感器。

4.如权利要求2所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述电阻输入感测单元包括：

第一电阻，一端与驱动电压供应端连接而另一端与所述传感器的输出端连接；

第二电阻，一端与接地端连接而另一端与所述传感器的输出端连接；

第一开关，配备于所述第二电阻的另一端与所述传感器的输出端之间，并根据所述控制单元的控制而对所述第二电阻的另一端与所述传感器的输出端之间的连接实施导通/断开。

5.如权利要求4所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述控制单元在所述第一开关处于导通状态时的所述输出信号的测定电压与处于断开状态时的测定电压不同的情况下，将所述传感器判别为电阻输出传感器。

6.如权利要求2所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述电压输入感测单元被构成为，在所述传感器的输出端与所述电压输入感测单元的输出端之间连接上测试电阻的情况下，根据所述电压输入感测单元输出的电压是否产生变动而判别所述传感器是否为电压输出传感器。

7.如权利要求2所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述电压输入感测单元包括：

第三电阻，一端与接地端连接而另一端与所述电压输入感测单元的输出端连接；

第四电阻，一端与所述第三电阻的另一端连接；

第二开关，根据所述控制单元的控制而将所述传感器的输出端选择性地连接于所述第四电阻的另一端和所述第三电阻的另一端中的某一个上。

8.如权利要求7所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述控制单元测定基于所述第二开关的连接状态的所述电压输入感测单元的输出端上的电压变化，并在所述传感器的输出端连接于所述第四电阻的另一端时的测定电压与连接于所述第三电压的另一端时的测定电压不同的情况下，将所述传感器判别为电压输出传感器。

9.如权利要求2所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述电流输入感测单元被构成为，当所述传感器的输出端与所述电流输入感测单元的输出端之间连接上测试电阻时，根据所述电压输入感测单元输出的电压是否产生变动而判别所述传感器是否为电压输出传感器。

10.如权利要求2所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述电流输入感测单元包括：

第五电阻，一端与接地端连接而另一端与所述电流输入感测单元的输出端连接；

第六电阻，一端与所述第五电阻的另一端连接；

第三开关，根据所述控制单元的控制而将所述传感器的输出端选择性地连接于所述第六电阻的另一端或所述第五电阻的另一端中的某一个上。

11.如权利要求10所述的模拟传感器的种类判别装置，其中，所述控制单元测定基于所述第三开关的连接状态的所述电流输入感测单元的输出端上的电压变化，并在所述传感器的输出端连接于所述第六电阻的另一端时的测定电压与连接于所述第五电阻的另一端时的测定电压相同的情况下，将所述传感器判别为电流输出传感器。