CN112504519A - 一种压力检测电路、装置及压力输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压力检测电路，包括：震荡单元，用于输出震荡信号；计数器单元，与震荡单元连接，用于获取震荡信号频率并计数；比较器单元，与计数器单元连接，用于发出信号以控制计数器单元计数或停止；电压转换单元，与比较器单元连接，用于对比较器单元提供可比较电压；恒定电流源充电单元，与比较器单元连接，用于对比较器单元提供比较电压；充放电控制单元，与恒定电流源充电单元连接，用于对恒定电流源充电单元进行充放电控制；压力获取单元，压力获取单元作为电压转换单元或震荡单元的组成部分，将压力转化为可比较电压或震荡信号频率的变化。还公开了一种压力检测装置及压力输入装置。本发明具有解析度高、省电及适用性强的技术效果。

Description

一种压力检测电路、装置及压力输入装置
【技术领域】
本发明涉及一种压力检测电路，属于压力检测控制技术领域。具体的，本发明公开了一种压力检测电路，同时还公开了基于该压力检测电路组成的压力检测装置，及由该压力检测电路或压力检测装置组成的压力输入装置。
【背景技术】
常见具压力的输入装置如游戏摇杆、手写笔等早已大量应用于日常生活之中，如玩游戏、绘图、签名等，一般会利用ADC电路来取得压力的变化量，ADC通常为8～12位，如果要取得更高分辨率就需要更高的位数(如16位)，有鉴于高位数ADC在信号源较低电压的情况下，因为杂讯干扰，分辨率难以被充分利用，例如2V/16位的条件下，一个LSB＝2V/65536＝31uV，背景环境杂讯可能都比这个准位高出许多，因此在这个条件下高位数ADC不但容易受干扰且成本相当高，该方式易受干扰，分辨率较低，又如现有的一种数位式传递压力信息的方式：由主板供给一特定频率计算电容的充电时间来取得电容式传感器的压力信息，但因为是电容充电(RC充电)时间，所以压力信息与传感器上的力值会是对数，无法真实呈现二者相对应的关系，并且，采用现有的压力获取方式，对于压力获取元器件(如传感器)具有很大的局限性，使用极为不便。
【发明内容】
基于以上技术问题，本发明公开了一种压力检测电路，从而解决了现有ADC电路成本高、易受干扰、分辨率低及适用性差的技术问题。同时本发明还基于该检测电路公开了一种压力检测装置和压力输入装置。
为解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种压力检测电路，包括：震荡单元，用于输出震荡信号作为计数器单元的计数时钟信号；
计数器单元，与震荡单元连接，用于获取震荡信号频率并计数；
还包括：比较器单元，与计数器单元连接，用于检测压力转换得到的电压变化并发出信号以控制计数器单元计数或停止；
电压转换单元，与比较器单元一个输入端连接，用于对比较器单元提供固定或可变的可比较电压；
恒定电流源充电单元，与比较器单元另一输入端连接，用于对比较器单元提供线性渐增的比较电压；
充放电控制单元，与恒定电流源充电单元连接，用于控制恒定电流源充电单元的充放电,从而对电压转换单元输出的可比较电压进行比较用以让比较器单元输出端产生计数器单元计数禁致能控制；
所述震荡单元或电压转换单元还包括压力获取单元，所述压力获取单元作为电压转换单元或震荡单元的组成部分，将压力转化为可比较电压或震荡信号频率的变化。
更进一步的，该压力检测电路还包括：
控制信号单元，与充放电控制单元和计数器单元均连接，用于重置计数器及控制充放电控制单元，以对充放电电压进行控制。
更进一步的，所述震荡单元包括一第一反向器、一第二反向器、一第一电容、第一电阻器及第二电阻器；
所述第一反向器的输出端连接第二反向器的输入端，第二反向器的输出端连接计数器单元以输出震荡信号，第一电阻器一端连接于第一反向器的输入端，第二电阻器一端连接于第二反向器的输入端，第一电容器一端连接于第二反向器的输出端，且第一电容器、第一电阻器及第二电阻器的另一端均相互连接；
其中，
第一电容器选用电容式压力传感器，作为震荡单元的压力获取单元；
或，
第二电阻器选用电阻式压力传感器，作为震荡单元的压力获取单元；
或，
第二电阻器由电感式压力传感器替换，作为震荡单元的压力获取单元。
更进一步的，所述比较器单元为比较器，其中比较器的正极连接电压转换单元，比较器的负极连接恒定电流源充電单元，比较器的输出连接计数器单元的禁致能控制输入端。
更进一步的，所述电压转换单元为电压放大器。
更进一步的，所述电压放大器包括运算放大器、第三电阻器、电桥式压力传感器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器及第九电阻器；运算放大器的正极依次连接第三电阻器、电桥式压力传感器，电桥式压力传感器连接外部第一供电电源，运算放大器的输出端则连接于比较器单元；电桥式压力传感器还连接有第六电阻器，第六电阻器与第七电阻器连接，第六电阻器和第七电阻器之间通过导线连接于运算放大器的负极，第七电阻器另一端连接于运算放大器的输出端；第八电阻器一端连接于运算放大器的正极，第八电阻器的另一端连接外部第一供电电源；第九电阻器一端连接于运算放大器的正极，第九电阻器另一端接地。
更进一步的，所述震荡单元包括一第一反向器、一第二反向器、一第一电容器、第一电阻器及第二电阻器；
所述第一反向器的输出端连接第二反向器的输入端，第二反向器的输出端连接计数器单元以输出震荡信号，第一电阻器一端连接于第一反向器的输入端，第二电阻器一端连接于第二反向器的输入端，第一电容器一端连接于第二反向器的输出端，且第一电容器、第一电阻器及第二电阻器的另一端均相互连接。
更进一步的，所述恒定电流源充电单元包括电晶体、第一二极体、第二二极体及第十电阻器；第十电阻器分别与电晶体的发射极和外部第二供电电源连接；第一二极体的阳极连接外部第二供电电源，第一二极体的阴极连接第二二极体的阳极，第二二极体的阴极连接电晶体的基极，电晶体的集极则连接比较器单元。
更进一步的，所述充放电控制单元包括第二电容器、场效应电晶体及第十一电阻器；第二电容器的负极与第十一电阻器一端连接并接地，第二电容器的正极与电晶体的集极连接，所述第十一电阻器另一端连接于第二二极体的阴极；场效应电晶体的汲极与电晶体的集极及第二电容器正极连接，场效应电晶体的源极与第二电容器的负极连接并接地，场效应电晶体的闸极与控制信号单元连接。
更进一步的，所述计数器单元由四个计数器组成；四个计数器的EN引脚均与比较器单元连接，四个计数器的RST引脚均与充放电控制单元连接，四个计数器中一个计数器的CLK引脚与震荡单元连接，剩余三个计数器的CLK引脚顺次连接上一个计数器的Q3引脚。
本发明由于采用了以上技术方案，相比于现有技术，达到了以下技术效果：本发明通过合理设计，加入比较器单元、充放电控制单元、电压转换单元及恒定电流源充电单元，从而可以通过震荡单元或电压转换单元的压力获取单元获取并感受压力变化，通过震荡单元的频率变化或电压转换单元的压力变化，得到计数器计数结果与压力获取单元受力变化量呈正比的线性关系，从而直接反映出压力获取单元的压力变化量，无需复杂的ADC电路即可实现压力检测，且本发明灵活性更高，可适用于大多数压力获取单元使用，实用性强，且可以根据需要调节分辨率大小，分辨率高。
同时，本发明还公开了一种压力检测装置，其至少包括上述的压力检测电路。
本发明的压力检测装置由于采用了上述的压力检测电路，从而达到了结构简单、灵活性且分辨率高的技术效果，可广泛用于各类压力检测设备及系统。
最后，本发明还公开了一种压力输入装置，其至少包括上述的压力检测电路或至少包括上述的压力检测装置。
本发明的压力输入装置由于采用了以上压力检测电路或压力检测装置，从而达到了灵活性和分辨率高、适应性强的技术效果，可广泛用于各类压力输入设备及系统。
【附图说明】
图1是本发明的结构框图；
图2是压力获取单元为电容式压力传感器的压力检测电路示意图；
图3是压力获取单元为电阻式压力传感器的压力检测电路示意图；
图4是压力获取单元为电感式压力传感器的压力检测电路示意图；
图5是压力获取单元为电桥式压力传感器的压力检测电路示意图；
图6是第二电容器充电曲线对照图；
图7是图2-5中各个信号的波形时序图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“两端”、“之间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，同时，本发明中各电器件前的“第一”、“第二”、“第三”或各电器件后的“R1”、“R2”、“U1A”、“U1B”等，不具有具体含义，仅用于区别各个电器件或作为对应电器件的电气符号标示，不对各个电器件产生其他含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是非结构的连接如电器连接、信号连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示为本发明的结构框图，其公开了一种压力检测电路，也可表示为一种压力检测装置，其至少包括：
震荡单元，用于输出震荡信号作为计数器单元的计数时钟信号；
计数器单元，与震荡单元连接，用于获取震荡信号频率并计数；
还包括：
比较器单元，与计数器单元连接，用于检测压力转换得到的电压变化并发出信号以控制计数器单元计数或停止；
电压转换单元，与比较器单元一个输入端连接，用于对比较器单元提供固定或可变的可比较电压；
恒定电流源充电单元，与比较器单元另一输入端连接，用于对比较器单元提供线性渐增的比较电压；
充放电控制单元，与恒定电流源充电单元连接，用于控制恒定电流源充电单元的充放电,从而对电压转换单元输出的可比较电压进行比较用以让比较器单元输出端产生计数器单元计数禁致能控制；
所述震荡单元或电压转换单元还包括压力获取单元，所述压力获取单元作为电压转换单元或震荡单元的组成部分，将压力转化为可比较电压或震荡信号频率的变化。
本发明通过压力获取单元作为电压转换单元或震荡单元的组成部分将压力转化为可比较电压或震荡信号频率的变化，从而通过震荡单元或电压转换单元的压力获取单元获取并感受压力变化，再通过震荡单元的频率变化或电压转换单元的压力变化，从而通过计数器单元计数结果与压力获取单元受力变化量呈正比、连续的线性关系，直接反映出压力获取单元的压力大小及压力变化量，压力获取数值更为精准，无需复杂的ADC电路，且更为省电，分辨率高，并适用于大多数压力获取单元使用，实用性强。
为更精准的获取压力变化，本发明的压力检测电路还包括有一控制信号单元，与充放电控制单元和计数器单元均连接，用于重置计数器及控制充放电控制单元，以对充放电电压进行控制，从而通过充放电控制单元控制比较器单元的充放电，以唤醒计数器单元进行计数。
震荡单元用于产生并输出震荡信号以作为计数器的计数时钟信号，其至少包括一第一反向器U1A、一第二反向器U1B、一第一电容器C1、第一电阻器R2及第二电阻器R1；第一反向器U1A和第二反向器U1B共同组成两级信号放大器，均可采用同型号反向器，如7404反向器；所述第一反向器U1A的输出端连接第二反向器U1B的输入端，第二反向器U1B的输出端连接计数器单元以输出震荡信号，第一电阻器R2一端连接于第一反向器U1A的输入端，第二电阻器R1一端连接于第二反向器U1B的输入端，第一电容器C1一端连接于第二反向器U1B的输出端，且第一电容器C1、第一电阻器R2及第二电阻器R1的另一端均相互连接。
以上即为震荡单元的基础组成部分，而当压力获取单元作为震荡单元的组成部分用于受力检测时，会在受力时让震荡单元产生对应频率的震荡信号，且压力获取单元受力变化时会改变震荡单元的频率，且该频率变化量与压力获取单元受力成正比，而电压转换单元此时提供固定不变的电压，具体的：在以上震荡单元的基础组成部分中，第二电阻器R1可以选用电阻式压力传感器，作为震荡单元的压力获取单元，如图2所示；或第一电容器C1可以选用电容式压力传感器，作为震荡单元的压力获取单元，如图3所示；或第二电阻器R1由电感式压力传感器替换，作为震荡单元的压力获取单元，如图4所示。基于此，震荡单元可以适用于多种压力获取单元(电阻式压力传感器、电容式压力传感器及电感式压力传感器)，使得本发明适用性更高。
继续参见图1-图4，比较器单元与计数器单元连接，用于检测压力转换得到的电压变化并发出信号以控制计数器单元计数或关闭，可直接选用比较器U4A，比较器U4A的正极连接电压转换单元，通过电压转换单元获取固定或可变的可比较电压，比较器的负极连接恒定电流源充电单元，通过恒定电流源充电单元获取线性渐增的比较电压，比较器的输出连接计数器单元的禁致能控制输入端，用于计数器单元输入脉波的闸控信号，而恒定电流源充电单元还连接有充放电控制单元，从而可控制电压转换单元进行充放电，以改变比较电压，进而比较器U4A输出端的电位会进行改变，从而当比较器U4A输出端为高电位时，计数器单元开始计数，当比较器U4A输出端为低电位时，计数器单元停止计数。
具体的，当压力获取单元作为震荡单元的组成部分用于受力检测时，电压转换单元为电压放大器，该电压放大器包括运算放大器U3A、第三电阻器R5、第四电阻器R11、第五电阻器R12、第六电阻器R7、第七电阻器R8、第八电阻器R4及第九电阻器R6；运算放大器U3A的负极接地，形成负反馈连接,使其正负两个输入端电压能够相等，而运算放大器U3A的正极依次连接第三电阻器R5、第四电阻器R11，第四电阻器R11连接外部第一供电电源VCC，第一供电电源VCC还可与运算放大器U3A的供电端连接对其进行供电，运算放大器U3A的输出端则连接于比较器U4A；第五电阻器R12、第六电阻器R7及第七电阻器R8顺次连接，且第五电阻器R12另一端连接于第三电阻器R5和第四电阻器R11之间，第六电阻器R7和第七电阻器R8之间通过导线连接于运算放大器U3A的负极，第七电阻器R8另一端连接于运算放大器U3A的输出端；第八电阻器R4一端连接于运算放大器U3A的正极，第八电阻器R4的另一端则与运算放大器U3A的供电端连接；第九电阻器R6一端连接于运算放大器U3A的正极，第九电阻器R6另一端接地。通过保持或改变外部第一供电电源VCC的电压大小，即可保持比较器U4A的正极输入固定的可比较电压，并当压力获取单元均位于震荡单元内时，电压转换单元提供一个固定电平的使能信号,使计数器单元使能。
以上即为电压转换单元的基础组成部分，而当压力获取单元作为电压转换单元的组成部分用于受力时，可将所述第四电阻器R11和五电阻器R12由电桥式压力传感器R3替换，作为电压转换单元的压力获取单元，如图5所示，而此时，震荡信号的输出频率不会变化为固定的(定频)，可以选用上述的震荡单元的基础组成部分作为整个震荡单元部分，电桥式压力传感器R3受力时，其上的力会与比较器正端的电压成正比，此时充放电控制单元充放电的时间会与比较器正端的电压成正比，因此计数器计数的结果与传感器受力变化量成正比。
需要说明的是，上述电压转换单元中的比较器单元可与具体的比较器单元如部分实施例中的比较器U4A的正极连接，具体为运算放大器U3A的输出端与比较器U4A的正极连接，比较器U4A的供电则可直接采用第一供电电源VCC。
具体的，恒定电流源充电单元包括电晶体Q1、第一二极体D1、第二二极体D2及第十电阻器R9；第十电阻器R9分别与电晶体Q1的发射极和外部第二供电电源VCC连接；第一二极体D1的阳极连接外部第二供电电源VCC，第一二极体D1的阴极连接第二二极体D2的阳极，第二二极体D2的阴极连接电晶体Q1的基极，电晶体Q1的集极则连接比较器单元。恒定电流源充电单元用于对比较器单元提供线性渐增的比较电压，其电晶体Q1的集极可与具体的比较器单元如部分实施例中的比较器U4A的负极连接。
作为本发明中的充放电及控制模块，充放电控制单元包括第二电容器C2、场效应电晶体Q2及第十一电阻器R10；第二电容器C2的负极与第十一电阻器R10一端连接并接地，第二电容器C2的正极与电晶体Q1的集极连接，所述第十一电阻器R10另一端连接于第二二极体D2的阴极；场效应电晶体Q2的汲极与电晶体Q1的集极及第二电容器C2正极连接，场效应电晶体Q2的源极与第二电容器C2的负极连接并接地，场效应电晶体Q2的闸极与控制信号单元连接。
计数器单元用于在压力获取单元受力后进行计时，其至少由四个计数器组成；四个计数器的EN引脚均与比较器单元连接，四个计数器的RST引脚均与充放电控制单元连接，四个计数器中一个计数器的CLK引脚与震荡单元连接，剩余三个计数器的CLK引脚顺次连接上一个计数器的Q3引脚。具体的，四个计数器的EN引脚可与具体的比较器单元如部分实施例中的比较器U4A的输出极连接，四个计数器中一个计数器的CLK引脚可与具体的震荡单元如上述震荡单元的第二反向器U1B的输出端连接，四个计数器的RST引脚均与充放电控制单元如上述中充放电控制单元的场效应电晶体Q2的闸极连接。更具体的，四个计数器分别是计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A及计数器U5B，均可采用4518型计数器或其他型号的脉波计数器，其中，计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A及计数器U5B的EN引脚均与比较器U4A的输出极连接，计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A及计数器U5B的RST引脚均与场效应电晶体Q2的闸极连接，计数器U2A的CLK引脚连接第二反向器U1B的输出端，计数器U2A的Q3引脚连接计数器U2B的CLK引脚，计数器U2B的Q3引脚连接计数器U5A的CLK引脚，计数器U5A的Q3引脚连接计数器U5B的CLK引脚，计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A及计数器U5B的其余引脚如Q0、Q1、Q2、Q3、Q4则作为输出引脚输出记数结果。需要说明的是，本实施例选用四个计数器仅为一种具体的实施方式，须知，每多串联一个计数器，计数器单元的进制均会增加(进制相乘)，具体的，以4518型计数器为例，单一计数器为四进制，则四个计数器串联后构成4X4＝16进制的计数器，此时计数器单元计数范围为0～65535，而该值最终的计数结果即代表压力的变化量，因此，本实施例的比较器单元还可根据传感器受力大小，选取不同进制和/或不同数量的计数器构成计数器单元，本实施例并不限定具体的比较器单元组成。
综上，结合图1-图4，上述压力获取单元为电容式压力传感器、电阻式压力传感器或电感式压力传感器时，对应传感器受力变化时震荡单元内受第一电容器C1影响形成震荡电路，震荡电路的频率变化量会与传感器受力成正比，由于比较器U4A的正端接一固定电压，比较器U4A的负端第二电容器C2开始时会被放电，此时比较器U4A的输出端为高准位，计数器单元开始计数，恒定电流源充電单元开始对第二电容器C2充电，一旦第二电容器C2电压高于比较器U4A的正端，比较器U4A的输出端则变为低准位，计数器单元停止计数，计数器单元计数的结果与传感器受力变化量成正比，因此可以感测传感器的压力变化，且，通过改变第二电容器C2的电容大小，即可改变其充电时间，进而改变整体检测电路的解析度。
再结合图5，上述压力获取单元为电桥式压力传感器R3时，震荡单元的震荡电路输出频率为固定(即使用固定的第一电容器C1和第二电阻器R1)，施加在电桥式压力传感器R3的力会与比较器U4A的正极端的电压成正比，恒定电流源充電单元对第二电容器C2的充电时间会与比较器U4A的正极端的电压成正比，从而获得计数器单元记数的结果与电桥式压力传感器R3受力变化量成正比。
图6是第二电容器C2充电曲线对照图，结合图6可知：
1)由于现有技术采用RC充电，而RC充电是根据公式Vc＝E-E*exp(-t/RC)计算，所以Vc跟t会呈对数关系，具体关系如f(x)所示。
2)而本实施例采用定电流充电，而定电流充电公式则是Vc＝I*t/C，因为I固定所以Vc跟t是呈直线关系，具体关系如f'(x)所示，可直接反映出本实施例中所述的技术效果“计数器计数的结果与传感器受力变化量成正比”。
基于以上实施例公开的压力检测电路的具体内容，图7为图2-5中各个信号的波形时序图(图中CNT-00表示震荡单元输出的计数时钟信号)，结合图7，该压力检测电路的具体工作原理如下：
A)初始时RESET为高电位，计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A、计数器U5B的RST引脚及场效应电晶体Q2闸极为高电位，此时计数器单元被清零停止计数，第二电容器C2被放电到零电位，比较器U4A Out(输出端)为高电位。
B)开始获取压力时将RESET为低电位，计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A、计数器U5B的RST及场效应电晶体Q2闸极为低电位，此时计数器单元开始计数，第二电容器C2开始被恒定电流源充电单元充电，当第二电容器C2电压高于比较器U4A+(U4A正极，对应的U4A-表示U4A负极)时，比较器U4A Out转态成低电位，计数器U2A、计数器U2B、计数器U5A、计数器U5B的EN引脚为低电位，计数器单元停止计数。
C)读取计数值完毕后再次将RESET为高电位，重复步骤A)和B)。
下面，结合具体数据对本发明做进一步解释。
(1)当压力获取单元为电容式传感器或电阻式传感器时：
计时器记数时间为：
Q＝CV＝IT
T＝C*V/I
具体的，V为目标电压，取1.25V，电容C取510P，电流取0.5uA，从而得到：
T＝1.25V*510P/0.5uA＝1275us；
1)当压力获取单元为电容式传感器时，电阻固定选取10K，计时时间为1275us(T＝2.2RC)，改变电容式传感器受力大小，施加力从从小到大，电容对应变化为C＝5P、C＝50P及C＝100P，对应施加时间和震荡频率分别为：0.11us/9.09MHZ、1.11us/909KHZ及2.2us/454KHZ，从而在1275us内得到的计数值分别为12622、1262及631，从压力变化量和记数结果可以看出计数器单元计数的结果与传感器受力变化量成正比。
2)当压力获取单元为电阻式传感器时，电容固定选取5P，计时时间为1275us(T＝2.2RC)，改变电阻式传感器受力大小，施加力从从小到大，电阻对应变化为R＝500K、R＝100K及R＝10K，对应施加时间和震荡频率分别为：5.5us/181K、1.11us/909KHZ及0.1us/9.09MHZ，在1275us内得到的计数值分别为231、1262及12622，从压力变化量和记数结果可以看出计数器单元计数的结果与传感器受力变化量成正比。
具体的数据如表一所示：
Figure BDA0002792366310000101
Figure BDA0002792366310000111
表一：电容、电阻式传感器计数数据表
(2)当压力获取单元为电阻桥式传感器时：
计时器记数时间同样取：T＝(1.5V*5/6)*510P/0.5uA＝1275us；震荡单元使用8HMZ定频，施加力分为小、中、大，则施加力对应电阻桥式传感器输出的电压为0.2V、0.8V及1.25V，电阻桥式传感器对应的电量Q变化分别为0.2*510P＝102P、0.8*510P＝408P及1.25*510P＝637.5P，对应施加的时间T分别为：102P/0.5u＝204us、408P/0.5u＝916us及637.5P/0.5u＝1275us，则在8HMZ定频和1275us内得到的计数值分别为1632、7328及10200，可以看出恒定电流源充电单元对第二电容器C2的充电时间与比较器U4A的正极端的电压成正比，获得的计数器单元记数的结果与电桥式压力传感器R3受力变化量成正比。
具体的数据如表二所示：
Figure BDA0002792366310000112
Figure BDA0002792366310000121
表二：电阻桥式传感器计数数据表(包括上述表一数据，以便对比)
以上即为本发明关于压力检测装置的全部内容，基于此，本发明还公开了一种压力检测装置，其至少包括以上所述的压力检测电路。
本发明的压力检测装置由于采用了上述的压力检测电路，从而具有上述压力检测电路的所有技术功能，具有灵敏度和解析度高、省电及适用性更广的产品特点，可广泛用于各类压力检测设备及系统。
本发明的压力检测装置中，一些其他结构如用于保护压力检测电路的壳体、用于压力检测电路的载体电路板、用于外部压力输入的载体如手写笔或游戏摇杆等，均可根据需要选用现有技术结构实现对应功能，本发明对该压力检测装置中除压力检测电路以外的结构不做过多限定。
最后，本发明还公开了一种压力输入装置，其至少包括上述的压力检测电路或至少包括上述的压力检测装置。
本发明的压力输入装置由于采用了以上压力检测电路或压力检测装置，从而具有上述压力检测电路或压力检测装置的所有技术功能，具有灵敏度和解析度高、省电及适用性更广的产品特点，可广泛用于各类压力输入设备及系统。
本发明的压力输入装置中，一些其他结构如用于保护压力检测电路的壳体、用于压力检测电路的载体电路板、用于外部压力输入的载体如手写笔或游戏摇杆等，均可根据需要选用现有技术结构实现对应功能，本发明对该输入装置中除压力检测电路以外的结构不做过多限定。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种压力检测电路，包括：
震荡单元，用于输出震荡信号作为计数器单元的计数时钟信号；
计数器单元，与震荡单元连接，用于获取震荡信号频率并计数；
其特征在于，还包括：
比较器单元，与计数器单元连接，用于检测压力转换得到的电压变化并发出信号以控制计数器单元计数或停止；
电压转换单元，与比较器单元一个输入端连接，用于对比较器单元提供固定或可变的可比较电压；
恒定电流源充电单元，与比较器单元另一输入端连接，用于对比较器单元提供线性渐增的比较电压；
充放电控制单元，与恒定电流源充电单元连接，用于控制恒定电流源充电单元的充放电,从而对电压转换单元输出的可比较电压进行比较用以让比较器单元输出端产生计数器单元计数禁致能控制；
所述震荡单元或电压转换单元还包括压力获取单元，所述压力获取单元作为电压转换单元或震荡单元的组成部分，将压力转化为可比较电压或震荡信号频率的变化。
2.根据权利要求1所述的压力检测电路，其特征在于，还包括：
控制信号单元，与充放电控制单元和计数器单元均连接，用于重置计数器及控制充放电控制单元，以对充放电电压进行控制。
3.根据权利要求1所述的压力检测电路，其特征在于，所述震荡单元包括一第一反向器U1A、一第二反向器U1B、一第一电容器C1、第一电阻器R2及第二电阻器R1；
所述第一反向器U1A的输出端连接第二反向器U1B的输入端，第二反向器U1B的输出端连接计数器单元以输出震荡信号，第一电阻器R2一端连接于第一反向器U1A的输入端，第二电阻器R1一端连接于第二反向器U1B的输入端，第一电容器C1一端连接于第二反向器U1B的输出端，且第一电容器C1、第一电阻器R2及第二电阻器R1的另一端均相互连接；
其中，
第一电容器C1选用电容式压力传感器，作为震荡单元的压力获取单元；或，
第二电阻器R1选用电阻式压力传感器，作为震荡单元的压力获取单元；或，
第二电阻器R1由电感式压力传感器替换，作为震荡单元的压力获取单元。
4.根据权利要求1所述的压力检测电路，其特征在于，所述比较器单元为比较器U4A，其中比较器U4A的正极连接电压转换单元，比较器U4A的负极连接恒定电流源充电单元，比较器U4A的输出连接计数器单元的禁致能控制输入端。
5.根据权利要求1所述的压力检测电路，其特征在于，所述电压转换单元为电压放大器。
6.根据权利要求5所述的压力检测电路，其特征在于，所述电压放大器包括运算放大器U3A、第三电阻器R5、电桥式压力传感器R3、第六电阻器R7、第七电阻器R8、第八电阻器R4及第九电阻器R6；
其中，
运算放大器的正极依次连接第三电阻器R5、电桥式压力传感器R3，电桥式压力传感器R3连接外部第一供电电源VCC，运算放大器的输出端则连接于比较器单元U4A；
电桥式压力传感器R3还连接有第六电阻器R7，第六电阻器R7与第七电阻器R8连接，第六电阻器R7和第七电阻器R8之间通过导线连接于运算放大器的负极，第七电阻器R8另一端连接于运算放大器的输出端；
第八电阻器R4一端连接于运算放大器的正极，第八电阻器R4的另一端连接外部第一供电电源VCC；
第九电阻器R6一端连接于运算放大器的正极，第九电阻器R6另一端接地。
7.根据权利要求6所述的压力检测电路，其特征在于，所述震荡单元包括一第一反向器U1A、一第二反向器U1B、一第一电容器C1、第一电阻器R2及第二电阻器R1；
所述第一反向器U1A的输出端连接第二反向器U1B的输入端，第二反向器U1B的输出端连接计数器单元以输出震荡信号，第一电阻器R2一端连接于第一反向器U1A的输入端，第二电阻器R1一端连接于第二反向器U1B的输入端，第一电容器C1一端连接于第二反向器U1B的输出端，且第一电容器C1、第一电阻器R2及第二电阻器R1的另一端均相互连接。
8.根据权利要求1所述的压力检测电路，其特征在于，所述恒定电流源充电单元包括电晶体Q1、第一二极体D1、第二二极体D2及第十电阻器R9；
其中，
第十电阻器R9分别与电晶体Q1的发射极和外部第二供电电源VCC连接；
第一二极体D1的阳极连接外部第二供电电源VCC，第一二极体D1的阴极连接第二二极体D2的阳极，第二二极体D2的阴极连接电晶体Q1的基极，电晶体Q1的集极则连接比较器单元。
9.根据权利要求8所述的压力检测电路，其特征在于，所述充放电控制单元包括第二电容器C2、场效应电晶体Q2及第十一电阻器R10；
其中，
第二电容器C2的负极与第十一电阻器R10一端连接并接地，第二电容器C2的正极与电晶体Q1的集极连接，所述第十一电阻器R10另一端连接于第二二极体D2的阴极；场效应电晶体Q2的汲极与电晶体Q1的集极及第二电容器C2正极连接，场效应电晶体Q2的源极与第二电容器C2的负极连接并接地，场效应电晶体Q2的闸极与控制信号单元连接。
10.根据权利要求1所述的压力检测电路，其特征在于，所述计数器单元由四个计数器组成；
其中，
四个计数器的EN引脚均与比较器单元连接，四个计数器的RST引脚均与充放电控制单元连接，四个计数器中一个计数器的CLK引脚与震荡单元连接，剩余三个计数器的CLK引脚顺次连接上一个计数器的Q3引脚。
11.一种压力检测装置，其特征在于，至少包括权利要求1-10中任一项所述的压力检测电路。
12.一种压力输入装置，其特征在于，至少包括权利要求1-10中任一项所述的压力检测电路或至少包括权利要求11中所述的压力检测装置。
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