CN109976201A - 一种传感器以及传感控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种传感器以及传感控制系统，所述传感器包括：传感模块，适于采集外部环境参数以得到传感数据；传感通信接口模块，适于将所述传感数据采用预设的通信协议输出；电压转化模块，接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块和传感通信接口模块供电。本发明方案可以有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。

Description

一种传感器以及传感控制系统
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器以及传感控制系统。
背景技术
在现有的传感控制系统中，通常包括传感器以及控制器。具体地，通过传感器采集外部环境参数以得到传感数据，通过控制器执行依据该传感数据产生的控制逻辑指令。其中，所述控制逻辑指令往往是由与传感器外接的微处理器根据所述传感数据确定的。
目前，传感器通常包含有传感模块和通信接口模块，其中，通信接口模块采用短距离通信协议输出传感数据，而传感器与控制器之间的距离往往较远，因此通信接口模块难以直接将传感数据发送至控制器。
在现有技术中，为了将传感数据发送至距离较远的控制器，通常需要外接采用长距离通信协议的通信接口模块，以发送传感数据至控制器，导致占用更多空间容纳该外接的通信接口模块，并且由于需要采用实体线路连接所述外接的通信接口模块以及传感器，导致接线复杂度、工艺成本与维护难度的增加。
进一步地，在现有的传感器中，通常采用外接的电压转化模块实现变压器的功能，也即在外接模块中对供电电压进行电压转换，也导致空间占用过多，以及增加了接线复杂度、工艺成本与维护难度的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种传感器以及传感控制系统，可以有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。
为解决上述至少一个技术问题，本发明实施例提供一种传感器，包括：传感模块，适于采集外部环境参数以得到传感数据；传感通信接口模块，适于将所述传感数据采用预设的通信协议输出；电压转化模块，接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块和传感通信接口模块供电。
可选的，所述外部环境参数包括以下一项或多项：温度数据、湿度数据、气压数据以及气体数据。
可选的，所述预设的通信协议包括：D-BUS、CAN、PSI、LIN、RFID以及Bluetooth。
可选的，所述传感模块、所述传感通信接口模块以及所述电压转化模块集成于同一芯片内。
可选的，所述电压转化模块为升压类型、降压类型或升降压类型。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种传感控制系统，包括上述的传感器，还包括：控制器，所述控制器包括控制通信接口模块以及微处理器，所述控制通信接口模块的第一端与所述微处理器的第一端电连接，所述控制通信接口模块的第二端与所述传感通信接口模块电连接以传输所述传感数据。
可选的，所述微处理器用于根据所述控制通信接口模块接收到的所述传感数据，产生控制逻辑指令并输出。
可选的，所述控制器和传感器设置于同一印刷电路板上，或者不同的印刷电路板上。
可选的，所述传感控制系统还包括：外壳，所述传感器和控制器位于所述外壳内。
可选的，所述控制通信接口模块集成于所述微处理器内，或外部耦接于所述微处理器。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，传感器包括传感模块，适于采集外部环境参数以得到传感数据；传感通信接口模块，适于将所述传感数据采用预设的通信协议输出；电压转化模块，接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块和传感通信接口模块供电。采用上述方案，通过在所述传感器中提供传感通信接口模块，将采集到的传感数据采用预设的通信协议输出，可以将传感数据发送至距离较远的控制器，并且通过在所述传感器中提供电压转化模块，对供电电压进行电压转化，可以在传感数据传输性能以及供电性能满足需求的同时，去除外接的采用长距离通信协议的通信接口模块以及外接的电压转化模块，从而有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。
进一步，在本发明实施例中，所述传感模块、所述传感通信接口模块以及所述电压转化模块集成于同一芯片内，进一步有效地节省空间，并且减少实体线路连接。
进一步，在本发明实施例中，还提供一种传感控制系统，通过复用控制器中的微处理器，用于根据所述传感数据产生控制逻辑指令，可以去除外接于传感器的微处理器，进一步有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。
附图说明
图1是现有技术中一种传感器的示意性结构框图；
图2是现有技术中一种传感控制系统的示意性结构框图；
图3是本发明实施例中一种传感器的示意性结构框图；
图4是本发明实施例中一种传感控制系统的示意性结构框图。
图中：10-传感器；101-传感模块；102-第一通信接口模块；11-控制器；111-第三通信接口模块；112-第二微处理器；12-电压转化模块；13-第一微处理器；14-第二通信接口模块；20-传感器；201-电压转化模块、202-传感模块；203-传感通信接口模块；21-控制器；211-控制通信接口模块；212-微处理器。
具体实施方式
在现有的传感器技术中，需要外接采用长距离通信协议的通信接口模块，以发送传感数据至控制器，导致空间占用过多，并且增加接线复杂度、工艺成本与维护难度。
具体地，参照图1，图1是现有技术中一种传感器的示意性结构框图。所述传感器10包括传感模块101和第一通信接口模块102，其中，传感模块101用于采集外部环境参数以得到传感数据，第一通信接口模块102采用短距离通信协议输出传感数据。
具体地，所述短距离通信协议是相对于长距离通信协议而言的，采用短距离通信协议进行通信的主要特点可以是通信距离较短，发射功率较低。所述短距离通信协议例如可以包括集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，IIC)、串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)。
其中，所述IIC又称为I2C，为一种简单、多向、二线制的同步串行总线，主要用于连接整体电路，且简化，使多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源，有助于简化信号传输总线接口。
所述SPI为一种高速、全双工、同步的通信总线，并且通常仅占用芯片管脚上的四根线，有助于节约芯片的管脚数目。
所述UART为一种异步收发传输器，可以实现全双工传输和接收，用于将待传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。
参照图2，图2是现有技术中一种传感控制系统的示意性结构框图，所述传感控制系统包括传感器10。
具体地，所述传感控制系统包括传感器10、控制器11、电压转化模块12、第一微处理器13以及第二通信接口模块14。
其中，传感器10包括传感模块101和第一通信接口模块102，控制器11包括第三通信接口模块111和第二微处理器112。
具体地，所述第一通信接口模块102的第一端与所述传感模块101电连接，所述第一通信接口模块102的第二端与所述第一微处理器13的第一端电连接。所述传感器10通过传感模块101采集外部环境参数以得到传感数据，进而通过第一通信接口模块102采用短距离通信协议输出传感数据至第一微处理器13。更具体而言，由于传感器10与控制器11之间的距离往往较远，因此第一通信接口模块102难以直接将传感数据发送至控制器11。
进一步地，所述第一微处理器13的第二端与所述第二通信接口模块14的第一端电连接，所述第二通信接口模块14的第二端与所述第三通信接口模块111电连接。由与传感器10外接的第一微处理器13根据所述传感数据确定控制逻辑指令，进而通过外接的采用长距离通信协议的第二通信接口模块14发送至控制器11中的第三通信接口模块111。
需要指出的是，所述电连接的描述并不限制实际上是否有电流经过。
所述电压转化模块12用于接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感器10供电。
需要指出的是，在具体实施中，还可以包括对控制器11供电的供电模块(图未示)以及电压转化模块(图未示)，具体地，用于对第三通信接口模块111和第二微处理器112进行供电，在本发明实施例中，对如何实现对控制器11供电的具体实施方式不作限制。
本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，传感器10为了将传感数据发送至控制器11，外接第二通信接口模块14，导致占用更多空间，并且由于需要采用实体线路连接所述第二通信接口模块14以及传感器10，增加接线复杂度、工艺成本与维护难度。此外，在传感器10中采用外接的电压转化模块12对供电电压进行电压转换，也导致空间占用过多，以及增加了接线复杂度、工艺成本与维护难度的问题。
在本发明实施例中，传感器包括传感模块，适于采集外部环境参数以得到传感数据；传感通信接口模块，适于将所述传感数据采用预设的通信协议输出；电压转化模块，接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块和传感通信接口模块供电。采用上述方案，通过在所述传感器中提供传感通信接口模块，将采集到的传感数据采用预设的通信协议输出，可以将传感数据发送至距离较远的控制器，并且通过在所述传感器中提供电压转化模块，对供电电压进行电压转化，可以在传感数据传输性能以及供电性能满足需求的同时，去除外接的采用长距离通信协议的通信接口模块以及外接的电压转化模块，从而有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图3，图3是本发明实施例中一种传感器的示意性结构框图。所述传感器20可以包括电压转化模块201、传感模块202和传感通信接口模块203，其中，传感模块202适于采集外部环境参数以得到传感数据，传感通信接口模块203适于将所述传感数据采用预设的通信协议输出。
其中，所述外部环境参数可以包括以下一项或多项：温度数据、湿度数据、气压数据以及气体数据，以使所述传感模块202分别得到温度传感数据、湿度传感数据、气压传感数据以及气体传感数据。
在本发明实施例中，根据传感模块的具体功能，还可以采集其他外部环境参数，例如压力数据、位移数据、生物数据等，对具体采集的外部环境参数的类别不做限制。
其中，所述预设的通信协议可以是用于长距离传输的长距离通信协议，所述长距离通信协议是相对于短距离通信协议而言的，采用长距离通信协议进行通信的主要特点可以是通信距离较长，发射功率较高。
具体地，所述预设的通信协议例如可以包括消息总线系统(D-BUS)、控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)、局域互联网络(Local Interconnect Network，LIN)、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)以及蓝牙(Bluetooth，BT)。
其中，所述D-BUS为三层架构的进程间通信系统，具备基于二进制数据设计的协议。
所述CAN总线是为解决汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，为一种多主总线。
所述LIN总线是针对汽车分布式电子系统而定义的一种低成本的串行通讯网络，是对CAN等其它汽车多路网络的一种补充。
所述RFID又称无线射频识别，用于通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
所述Bluetooth是一种是基于数据包、有着主从架构的协议，用于实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的数据交换。
进一步地，所述电压转化模块201用于接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块202和传感通信接口模块203供电。
具体地，所述电压转化模块201可以为升压类型、降压类型或升降压类型。更具体而言，采用电压转化模块201可以将输入端的供电电压在输出端转换为不同电压值的供电电压，以满足传感模块202和传感通信接口模块203的需求。
在本发明实施例中，可以将所述传感模块202、所述传感通信接口模块203以及所述电压转化模块201集成于同一芯片内，有助于进一步节省传感器20的空间，并且减少实体线路连接。
在本发明实施例中，通过在所述传感器20中提供传感通信接口模块203，将采集到的传感数据采用预设的通信协议输出，可以将传感数据发送至距离较远的控制器，并且通过在所述传感器20中提供电压转化模块201，对供电电压进行电压转化，可以在传感数据传输性能以及供电性能满足需求的同时，去除外接的采用长距离通信协议的通信接口模块以及外接的电压转化模块，从而有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。
参照图4，图4是本发明实施例中一种传感控制系统的示意性结构框图，所述传感控制系统可以包括图3示出的传感器20。
具体地，所述传感控制系统可以包括传感器20以及控制器21。
其中，传感器20可以包括电压转化模块201、传感模块202和传感通信接口模块203，控制器21可以包括控制通信接口模块211和微处理器212。
具体地，所述传感模块202的第一端与所述电压转化模块201电连接，所述传感模块202的第二端与所述传感通信接口模块203的第一端电连接。传感器20通过传感模块202采集外部环境参数以得到传感数据，进而通过传感通信接口模块203采用预设的通信协议输出传感数据至控制器21。其中，所述预设的通信协议可以是用于长距离传输的通信协议。
进一步地，所述控制器21包括控制通信接口模块211以及微处理器212，所述控制通信接口模块211的第一端与所述传感通信接口模块203的第二端电连接，所述控制通信接口模块211的第二端与所述微处理器212电连接以传输所述传感数据。
需要指出的是，在本发明实施例中，所述电连接的描述并不限制实际上是否有电流经过。
所述电压转化模块201用于接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块202和传感通信接口模块203供电。
需要指出的是，在具体实施中，还可以包括对控制器21供电的供电模块(图未示)以及电压转化模块(图未示)，具体地，用于对控制通信接口模块211和微处理器212进行供电，在本发明实施例中，对如何实现对控制器21供电的具体实施方式不作限制。
参照图2示出的现有技术的一种传感控制系统中，由于控制器11中包含有第二微处理器112，因此在现有的传感控制系统中包含有两个微处理器，导致空间占用增加且微处理器的利用率较低。
在图4示出的本发明实施例的一种传感控制系统中，通过复用控制器中的微处理器212，根据所述传感数据确定控制逻辑指令，可以去除外接传感器模块的微处理器，进一步有效地节省空间，并且降低接线复杂度、工艺成本与维护难度。
进一步地，所述控制逻辑指令可以是根据传感数据确定的，例如可以在传感数据指示温度过高时确定控制逻辑指令为开启冷风扇，还可以在传感数据指示气压异常时开启窗户等。
进一步地，所述控制器和传感器可以设置于同一印刷电路板上，或者不同的印刷电路板上。
具体地，设置所述控制器和传感器于同一印刷电路板上，有助于进一步节省传感器和控制器占用的空间，并且减少实体线路连接。
进一步地，所述控制通信接口模块可以集成于所述微处理器内，或外部耦接于所述微处理器。
具体地，所述控制通信接口模块集成于所述微处理器内，可以进一步节省控制器占用的空间。
进一步地，所述传感控制系统还包括外壳，所述传感器和控制器位于所述外壳内。
具体地，设置传感器和控制器位于所述外壳内，可以对传感器和控制器进行有效的保护，并且相比于现有技术中所述传感器外接有采用长距离通信协议的通信接口模块、微处理器以及电压转化模块，采用本发明实施例的方案，所述外壳的尺寸可以大幅度减小，有助于节省传感器和控制器整体占用的空间。
有关该传感控制系统的原理、具体实现和有益效果请参照前文及图3示出的关于传感器的相关描述，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种传感器(20)，其特征在于，包括：
传感模块(202)，适于采集外部环境参数以得到传感数据；
传感通信接口模块(203)，适于将所述传感数据采用预设的通信协议输出；
电压转化模块(201)，接收供电电压，并对所述供电电压进行电压转换后对所述传感模块(202)和传感通信接口模块(203)供电。
2.根据权利要求1所述的一种传感器(20)，其特征在于，所述外部环境参数包括以下一项或多项：温度数据、湿度数据、气压数据以及气体数据。
3.根据权利要求1所述的一种传感器(20)，其特征在于，所述预设的通信协议包括：D-BUS、CAN、PSI、LIN、RFID以及Bluetooth。
4.根据权利要求1所述的一种传感器(20)，其特征在于，所述传感模块(202)、所述传感通信接口模块(203)以及所述电压转化模块(201)集成于同一芯片内。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种传感器(20)，其特征在于，所述电压转化模块(201)为升压类型、降压类型或升降压类型。
6.一种传感控制系统，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的传感器(20)，还包括：
控制器(21)，所述控制器(21)包括控制通信接口模块(211)以及微处理器(212)，所述控制通信接口模块(211)的第一端与所述微处理器(212)的第一端电连接，所述控制通信接口模块(211)的第二端与所述传感通信接口模块(203)电连接以传输所述传感数据。
7.根据权利要求6所述的传感控制系统，其特征在于，
所述微处理器(212)用于根据所述控制通信接口模块(211)接收到的所述传感数据，产生控制逻辑指令并输出。
8.根据权利要求6所述的传感控制系统，其特征在于，所述控制器(21)和传感器(20)设置于同一印刷电路板上，或者不同的印刷电路板上。
9.根据权利要求6至8任一项所述的传感控制系统，其特征在于，还包括：外壳，所述传感器(20)和控制器(21)位于所述外壳内。
10.根据权利要求6至8任一项所述的传感控制系统，其特征在于，所述控制通信接口模块(211)集成于所述微处理器(212)内，或外部耦接于所述微处理器(212)。
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