CN105913628B - 磁传感器输出电路及数据无线传输与控制系统方法 - Google Patents

Abstract

一种各向异性磁传感器输出电路及数据无线传输与控制系统方法，采用差分输出电路，传感器的正负两路输出分别接入两路仪用放大器进行放大，产生两路差分信号，这两路差分信号接到一个差分ADC驱动器中，驱动器为后面的电路提供足够的电流；驱动器的正负输出分别接到一块带有ADC的第一无线收发模块芯片的模拟输入端，在模块中经AD转换和初步的处理后通过无线信道发送到另一块第二无线收发模块上，第二无线收发模块与计算机相连，第二无线收发模块接收的数据经USB送入计算机。本发明使用差分线传输运算放大器来传输和放大信号，相比单端传输能够有效抑制线路中的干扰噪声，从而增加信号的传输距离。

Description

磁传感器输出电路及数据无线传输与控制系统方法

技术领域

本发明涉及到一种数据无线传输方法控制系统，具体涉及一种磁传感器输出电路及数据无线传输与控制系统方法，该磁传感器输出电路及数据无线传输与控制系统方法主要用来测量和监视设备运行状态，属检测技术领域。

背景技术：

设备的状态监测通常是指通过测量和监视设备运行过程中的状态信息或特征参数的变化，来判断设备的运行状态。其根据在于若设备发生异常或故障，状态信息或特征参数就会产生相应变化，通过对这些状态信息和特征参数的分析和处理，就可以预测和判断设备异常或故障状况以及将来的运行状况。目前常利用设备的电磁信号来监测设备的状态，而各向异性磁传感器便是一种常用的磁场检测器件。如利用AMR（Anisotropic MagnetoResistant）各向异性磁传感器进行的地磁车辆检测，通过检测车辆对地磁信号的扰动，判断车辆的到位及通过，从而实现车辆信息的分析、控制及管理，具有安装简便、抗干扰能力强、集成化程度高等更多优点。但是各向异性磁传感器在较强的磁场下，磁传感器往往会被外部磁场磁化，同时，传感器所检测到的信号会受外部温度等环境参数的影响，导致所传输的信号失真，这将极大影响检测的精确性，因此急需对此加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201510390233，名称为“一种基于弱磁传感器的动态车辆检测方法”的发明专利，该专利公开了一种基于弱磁传感器的动态车辆检测方法。发明根据弱磁传感器所处环境的弱磁扰动数据获取自适应浮动基线，检测过程中，若弱磁扰动数据在仅有的两次计时统计中均持续超出阈值，则判断其为环境异常扰动，更新基线，完成自校准，使其再次进入正常的车辆检测过程。对于已进入正常运行过程的检测器，可统计车道上正常通过车辆流量。检测器无需外界干预而能进入正常工作状态，且能在环境弱磁数据异常时进行自我恢复，具备长期道路使用需求。该检测方法具有高准确性和可靠抗干扰能力。

2、专利号为CN201420296254，名称为“双向磁滞比较器电路及磁传感器电路” 的实用新型专利，该专利公开了双向磁滞比较器电路及磁传感器电路，该双向磁滞比较器电路特征在于：由偏置及磁滞反馈调节电路、磁滞比较器、逻辑控制电路依次电性连接在一起；本实用新型另提供应用该双向磁滞比较器电路的磁传感器电路。本实用新型能够实现对正向或者负向差分电压信号进行比较，产生双向磁滞效果，而且对电源电压、电阻阻值均不敏感，对于检测N极或者S极磁场的磁传感器电路具有很好的使用价值。

3、专利号为CN201210373377， 名称为“ 磁传感器装置”的发明专利，该专利公开了一种磁传感器装置，这种磁传感器装置能够抑制消耗电力并同时抑制磁传感器装置内部的各构成元件所发出的噪声或外来噪声导致的磁场强度的检测或解除的偏差而进行高精度的磁读取。本发明是根据施加至磁电变换元件的磁场强度而进行逻辑输出的磁传感器装置，由输入将磁电变换元件的输出放大而得到的信号并输出比较的结果的比较器和对比较器的输出信号进行运算处理的逻辑电路构成。逻辑电路仅在由于磁场强度的变化而导致逻辑输出产生变化的情况下进行连续的多次逻辑输出的对照判定。

所以上述这些专利虽然都涉及到磁传感器，并且都对磁传感器或利用磁传感器进行检测的方法做了改进，但都未对如何防止磁传感器被外部磁场磁化提出改进意见，因此在较强的磁场下，磁传感器往往会被外部磁场磁化的问题仍然存在，同时，传感器所检测到的信号会受外部温度等环境参数的影响，磁传感器所传递的信号很容易出现失真，仍有待进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有各向异性磁传感器所存在的问题，提出一种可以有效防止各向异性磁传感器检测到的微弱信号在传输的过程中受外部噪声的影响，避免各向异性磁传感器传输信号失真的各向异性磁传感器输出电路及数据无线传输与控制系统方法。

为了达到这一目的，本发明提供了一种各向异性磁传感器输出电路，采用差分输出电路，传感器的正负两路输出分别接入两路仪用放大器进行放大，产生两路差分信号，这两路差分信号接到一个差分ADC驱动器中，驱动器为后面的电路提供足够的电流；驱动器的正负输出分别接到一块带有ADC的第一无线收发模块芯片的模拟输入端，在模块中经AD转换和初步的处理后通过无线信道发送到另一块第二无线收发模块上，第二无线收发模块与计算机相连，第二无线收发模块接收的数据经USB送入计算机。

进一步地，所述的传感器P1的正端输出连接到仪用放大器U3、U4的正端和负端，P1的负端输出连接到仪用放大器U3、U4的负端和正端，从而在上下两条支路中产生差分信号。

进一步地，所述的放大器U3、U4的增益分别由可调电阻网络RP1、R10和RP2、R11控制。

进一步地，所述的两路差分信号分别接入ADC驱动器U5的正端和负端，U5正负两端的增益分别由反馈电阻R14、R12和R15、R13控制。

进一步地，所述的ADC驱动器U5的输出接到无线收发模块1的模拟输入端，在无线模块1中经AD转换为数字信号，无线模块的输出端连接天线，将采集的信号用无线的方式发送出去；对应另一块电路上的无线模块2从天线中接受该信号，并通过自带的USB将信号传递给计算机。

一种数据无线传输与控制系统方法，采用差分线传输运算放大器来传输和放大信号，传感器输出的信号经AD后由无线发射模块发送到对应的无线接收模块，并送入与之相连的计算机，同时计算机也产生传感器的复位信号，经无线发射模块发送到传感器电路板上的无线接收模块，并控制传感器复位。

进一步地，通过所述的差分传输电路抑制外部的干扰，从而使传感器检测到的微弱信号在传输的过程中不受外部噪声的影响；同时通过无线传输模块将在固定位置安装的用于实时监测的传感器模块中采集的信号发送到外部的监控设备上，避免干扰设备的正常运行和复杂的布线。

进一步地，当需要传感器进行复位的时候，由计算机产生复位信号，复位信号首先经USB送入与计算机相连的第二无线收发模块，并经无线信道发送至与传感器相连的第一无线收发模块，第一无线收发模块在与传感器复位电路相连的管脚上产生一个复位脉冲信号，从而控制传感器复位，以消除检测环境的影响。

进一步地，由计算机产生一个复位信号，并通过USB传递给无线模块2，而后将该信号发送给无线模块1，接收到此信号后无线模块1在与复位电路相连的端口上产生一个脉冲信号，该脉冲信号经场效应管Q1A和Q1B推拉输出后可以产生正的复位脉冲信号和负的复位脉冲信号，并分别加到传感器的对应管脚上，使传感器复位。

本发明的优点在于：

本发明使用差分线传输运算放大器来传输和放大信号，相比单端传输能够有效抑制线路中的干扰噪声，从而增加信号的传输距离。使用无线通信方式传输传感器信号，并利用无线通信方式控制磁传感器复位信号，能够避免从传感器到计算机中间的复杂线路，考虑到在应用中传感器需要对设备进行实时监控，同时传感器安装的位置在设备内部，采用有线的方式难以完成布线，因此采用无线通信的方式进行数据交换是很必要的。

附图说明

图1是本发明电路结构示意图；

图2是传感器复位电路结构示意图；

图3是无线传输系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

如图1中所示：传感器P1的正端输出连接到仪用放大器U3、U4的正端和负端，P1的负端输出连接到仪用放大器U3、U4的负端和正端，从而在上下两条支路中产生差分信号，U3、U4的增益分别由可调电阻网络RP1、R10和RP2、R11控制；两路差分信号分别接入ADC驱动器U5的正端和负端，U5正负两端的增益分别由反馈电阻R14、R12和R15、R13控制；U5的输出接到无线收发模块1的模拟输入端，在无线模块1中经AD转换为数字信号，无线模块1的输出端连接天线，将采集的信号用无线的方式发送出去。对应另一块电路上的无线模块2从天线中接受该信号，并通过自带的USB将信号传递给计算机3。当需要传感器进行复位的时候，由计算机产生一个复位信号，并通过USB传递给无线模块2，而后将该信号发送给无线模块1，接收到此信号后无线模块1在与复位电路相连的端口上产生一个脉冲信号，该脉冲信号经场效应管Q1A和Q1B推拉输出后可以产生正的复位脉冲信号和负的复位脉冲信号，并分别加到传感器的对应管脚上，使传感器复位，如图2中所示。

通过实施例可以看出，本发明涉及一种各向异性磁传感器输出电路，采用差分输出电路，传感器的正负两路输出分别接入两路仪用放大器进行放大，产生两路差分信号，这两路差分信号接到一个差分ADC驱动器中，驱动器为后面的电路提供足够的电流；驱动器的正负输出分别接到一块带有ADC的第一无线收发模块芯片的模拟输入端，在模块中经AD转换和初步的处理后通过无线信道发送到另一块第二无线收发模块上，第二无线收发模块与计算机相连，第二无线收发模块接收的数据经USB送入计算机。

进一步地，所述的传感器P1的正端输出连接到仪用放大器U3、U4的正端和负端，P1的负端输出连接到仪用放大器U3、U4的负端和正端，从而在上下两条支路中产生差分信号。

进一步地，所述的放大器U3、U4的增益分别由可调电阻网络RP1、R10和RP2、R11控制。

进一步地，所述的两路差分信号分别接入ADC驱动器U5的正端和负端，U5正负两端的增益分别由反馈电阻R14、R12和R15、R13控制。

进一步地，所述的ADC驱动器U5的输出接到无线收发模块1的模拟输入端，在无线模块1中经AD转换为数字信号，无线模块的输出端连接天线，将采集的信号用无线的方式发送出去；对应另一块电路上的无线模块2从天线中接受该信号，并通过自带的USB将信号传递给计算机3。

一种数据无线传输与控制系统方法，采用差分线传输运算放大器来传输和放大信号，传感器输出的信号经AD后由无线发射模块发送到对应的无线接收模块，并送入与之相连的计算机，同时计算机也产生传感器的复位信号，经无线发射模块发送到传感器电路板上的无线接收模块，并控制传感器复位。

进一步地，通过所述的差分传输电路抑制外部的干扰，从而使传感器检测到的微弱信号在传输的过程中不受外部噪声的影响；同时通过无线传输模块将在固定位置安装的用于实时监测的传感器模块中采集的信号发送到外部的监控设备上，避免干扰设备的正常运行和复杂的布线。

进一步地，当需要传感器进行复位的时候，由计算机产生复位信号，复位信号首先经USB送入与计算机相连的第二无线收发模块，并经无线信道发送至与传感器相连的第一无线收发模块，第一无线收发模块在与传感器复位电路相连的管脚上产生一个复位脉冲信号，从而控制传感器复位，以消除检测环境的影响。

进一步地，由计算机产生一个复位信号，并通过USB传递给无线模块2，而后将该信号发送给无线模块1，接收到此信号后无线模块1在与复位电路相连的端口上产生一个脉冲信号，该脉冲信号经场效应管Q1A和Q1B推拉输出后可以产生正的复位脉冲信号和负的复位脉冲信号，并分别加到传感器的对应管脚上，使传感器复位，

上述实施方式和实施例仅为本发明的优选实施例，本领域普通技术人员在不脱离本发明实质和技术启示下所做的变形和润饰，均应视为在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围视其权利要求书而定。

本发明的优点在于：

本发明使用差分线传输运算放大器来传输和放大信号，相比单端传输能够有效抑制线路中的干扰噪声，从而增加信号的传输距离。使用无线通信方式传输传感器信号，并利用无线通信方式控制磁传感器复位信号，能够避免从传感器到计算机中间的复杂线路，考虑到在应用中传感器需要对设备进行实时监控，同时传感器安装的位置在设备内部，采用有线的方式难以完成布线，因此采用无线通信的方式进行数据交换是很必要的。

Claims (7)

1.一种各向异性磁传感器输出电路，其特征在于：采用差分输出电路，传感器P1的正端输出连接到仪用放大器U3、U4的正端和负端，P1的负端输出连接到仪用放大器U3、U4的负端和正端，从而在上下两条支路中产生差分信号，这两路差分信号接到一个差分ADC驱动器中，驱动器为后面的电路提供足够的电流；驱动器的正负输出分别接到一块带有ADC的第一无线收发模块芯片的模拟输入端，在模块中经AD转换和初步的处理后通过无线信道发送到另一块第二无线收发模块上，第二无线收发模块与计算机相连，第二无线收发模块接收的数据经USB送入计算机。

2.如权利要求1所述的各向异性磁传感器输出电路，其特征在于：所述的放大器U3、U4的增益分别由可调电阻网络RP1、R10和RP2、R11控制。

3.如权利要求2所述的各向异性磁传感器输出电路，其特征在于：所述的两路差分信号分别接入ADC驱动器U5的正端和负端，U5正负两端的增益分别由反馈电阻R14、R12和R15、R13控制。

4.如权利要求3所述的各向异性磁传感器输出电路，其特征在于：所述的ADC驱动器U5的输出接到无线收发模块1的模拟输入端，在无线模块1中经AD转换为数字信号，无线模块的输出端连接天线，将采集的信号用无线的方式发送出去；对应另一块电路上的无线模块2从天线中接受该信号，并通过自带的USB将信号传递给计算机。

5.一种数据无线传输与控制系统方法，采用差分线传输运算放大器来传输和放大信号，传感器输出的信号经AD后由无线发射模块发送到对应的无线接收模块，并送入与之相连的计算机，同时计算机也产生传感器的复位信号，经无线发射模块发送到传感器电路板上的无线接收模块，并控制传感器复位；通过差分传输电路抑制外部的干扰，从而使传感器检测到的微弱信号在传输的过程中不受外部噪声的影响；同时通过无线传输模块将在固定位置安装的用于实时监测的传感器模块中采集的信号发送到外部的监控设备上，避免干扰设备的正常运行和复杂的布线；所述差分输出电路为传感器P1的正端输出连接到仪用放大器U3、U4的正端和负端，P1的负端输出连接到仪用放大器U3、U4的负端和正端，从而在上下两条支路中产生差分信号，这两路差分信号接到一个差分ADC驱动器中，驱动器为后面的电路提供足够的电流；驱动器的正负输出分别接到一块带有ADC的第一无线收发模块芯片的模拟输入端，在模块中经AD转换和初步的处理后通过无线信道发送到另一块第二无线收发模块上，第二无线收发模块与计算机相连，第二无线收发模块接收的数据经USB送入计算机。

6.如权利要求5所述的数据无线传输与控制系统方法，其特征在于：当需要传感器进行复位的时候，由计算机产生复位信号，复位信号首先经USB送入与计算机相连的第二无线收发模块，并经无线信道发送至与传感器相连的第一无线收发模块，第一无线收发模块在与传感器复位电路相连的管脚上产生一个复位脉冲信号，从而控制传感器复位，以消除检测环境的影响。

7.如权利要求6所述的数据无线传输与控制系统方法，其特征在于：由计算机产生一个复位信号，并通过USB传递给无线模块2，而后将该信号发送给无线模块1，接收到此信号后无线模块1在与复位电路相连的端口上产生一个脉冲信号，该脉冲信号经场效应管Q1A和Q1B推拉输出后可以产生正的复位脉冲信号和负的复位脉冲信号，并分别加到传感器的对应管脚上，使传感器复位。