CN200989917Y - 电压传感器 - Google Patents

Abstract

一种电压传感器，包括相互连接的信号输入检测单元和数据采集处理单元；信号输入检测单元内包括：检测控制器、分压电路、信号调理电路及多芯端子；数据采集处理单元内包括：显示屏和数据采集处理线路板；其中数据采集处理线路板置有数据采集处理控制器，二块电源模块，连接于数据采集处理控制器上的模拟光电耦合器、存储器、I²C总线和USB接口。检测控制器完成传感器热插拔的检测、对传感器身份的识别、对传感器的自检、与数据采集处理控制器的数据通讯和指令的交换。检测控制器控制传感器在线检测和在线调试。

Description

电压传感器

技术领域

本实用新型涉及一种测量电压的电压传感器。

背景技术

传感器是人类探知自然界信息的触角，它可将人们需要探知的各种非电量信息转化成可测的电量信息，是信息系统的第一道门槛，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据。传感器技术在现代社会中有着越来越重要的作用，现在已经演变成现代信息技术三大核心技术之一。

传统的传感器(或称普通传感器)是模拟仪器仪表或模拟计算机时代的产物。它的设计指导思想是把外部信息变换成模拟电压或电流信号。它存在的问题是输出幅值较小，灵敏度较低，而且功能单一，因而被人们称为“聋哑传感器”。

构成信息获取源头的传感器(普通传感器)种类繁多，具体包括光敏、热敏、力敏、电压敏、磁敏、气敏、湿敏、声敏、射线敏、离子敏、生物敏等，其原理各不相同，但无论是采用哪种原理的传感器，最后都需要将被测信号转换为电阻、电感、电容等电量信号，由于R、L、C的变化，引起了检测电流或检测电压的变化，这些模拟电信号经采样和A/D变换后，变成了计算机能接受的数字信号。

随着时代的进步，传统的传感器已经不能满足现代工农业生产甚至战争的需求。需要提高其测量精度。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具备数据处理、自检、自校、自补偿能力的能够提高测量精度的智能电压传感器。

本实用新型所采取的技术措施是：使它包括：相互连接的信号输入检测单元和数据采集处理单元；

所述的信号输入检测单元内包括：带有多脚接口的检测控制器，输入端与被测电压输入源相连接的分压电路，与分压电路输出端相连接的信号调理电路，分别与信号调理电路和检测控制器相连接的多芯端子；

所述的数据采集处理单元内包括：显示屏和与显示屏连接的数据采集处理线路板；其中数据采集处理线路板上置有数据采集处理控制器，分别与数据采集处理控制器相连接的模拟光电耦合器，存储器，I²C总线和USB接口，置于数据采集处理线路板上供应传感器电源的第一、第二电源模块。

如上述本实用新型的结构，当被测电压输入源的电压信号输入到分压电路上，分压电路对输入的电压值进行分压，分压成方便于进行处理的电压值(通常情况下，分压后的电压值比输入电压值低)；经分压后的电压信号输入到信号调理电路中，信号调理电路将其电压值按照所规定的标准值转换为统一的电压信号，即归一化，通常归一化为0～5V；经归一化后的电压信号通过多芯端子和在数据采集处理线路板上的I²C总线，进入到数据采集处理控制器内；数据采集处理控制器首先将接收到的电压模拟信号转换成数字信号，然后进行比对和计算出所对应的测量值，再将其对应的测量值通过显示屏显示出，并存入存储器内以及通过USB接口输出。置于信号输入检测单元内的检测控制器带有多脚接口(如JTAG接口)，内部存储有传感器的各种信息，如存储传感器的身份标识、标准信号值、识别码等，当传感器起动后，它通过多脚接口能够在线检测和在线调试，它负责与在数据采集处理线路板上的数据采集处理控制器进行数据通讯和指令的交换；它完成传感器热插拔的检测，传感器身份的识别和自检功能，检测传感器的运行状况以及调整传感器在最佳运行状态。它相当于整体传感器的控制中心，比喻成在一个传统的传感器上安装了一个“大脑”。连接于数据采集处理控制器上的模拟光电耦合器能够隔离掉来自电压模块上的模拟信号的干扰。如上述结构的本实用新型电压传感器的测量精度能够比上述传统传感器的测量精度提高至少10％(通常情况下是10％以上)。

附图说明

图1为本实用新型电压传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的结构特征。

如图1所示。本实用新型电压传感器包括：相互连接的信号输入检测单元1和数据采集处理单元2。

其中，信号输入检测电源1内包括：带有多脚接口102的检测控制器101，输入端与被测电压输入源3相连接的分压电路105，与分压电路105输出端相连接的信号调理电路104，分别连接到信号调理电路104和检测控制器101上的多芯端子103；

其中，数据采集处理单元2内包括：显示屏201和与显示屏201连接的数据采集处理线路板202；

所述的数据采集处理线路板202上置有数据采集处理控制器2021，分别连接到数据采集处理控制器2021上的模拟光电耦合器2024、存储器2025、I²C总线2026和USB接口2027，置于数据采集处理线路板202上的还有供电给控制器2021和传感器的第一、第二电源模块2022、2023。

在本实施例中，所述的置于信号输入检测单元1内的检测控制器101和置于数据采集处理线路板2上的数据采集处理控制器都是带有多种端口，如12C、SPI、UART、PCA以及多脚接口(如JTAG接口)，内嵌A/D转换器(数/模传感器)和D/A转换器(数/模转换器)，含有混合信号SOC Silicon Laboratories的C8051F系列的单片机芯片。此芯片功耗比较小，带有多脚的JTAG调试接口，能实现在线检测，在线调试，具有高速时钟，能有效提高系统的反应速度。在本芯片内存储有传感器的身份信息，自检信息，以及校验码等。

在本实施例中，所述的多芯端子采用10芯S端子。

所述的分压电路105分压出来的电压值为在-25V～25之间，该分压出来的电压值，经信号调理电路104进行归一化处理，归一化为统一标准信号，对应于-25V归化为0V，对应于25V归化为5V。

所述的模拟光电耦合器2024采用HCNR200模拟光电耦合器，能够完全隔离模拟信号的干扰，防止电源模块的模拟信号对控制器的冲击。

Claims (3)

1.一种电压传感器，其特征在于包括：相互连接的信号输入检测单元和数据采集处理单元；

所述的信号输入检测单元内包括：带有多脚接口的检测控制器，输入端与被测电压输入源相连接的分压电路，与分压电路输出端相连接的信号调理电路，分别与信号调理电路和检测控制器相连接的多芯端子；

所述的数据采集处理单元内包括：显示屏和与显示屏连接的数据采集处理线路板；其中数据采集处理线路板上置有数据采集处理控制器，分别与数据采集处理控制器相连接的模拟光电耦合器、存储器、I²C总线和USB接口，置于数据采集处理线路板上供应传感器电源的第一、第二电源模块。

2.根据权利要求1所述的电压传感器，其特征在于置于信号输入检测单元内的检测控制器是带有多种端口的内嵌模/数转换器的含有混合信号的单片机芯片。

3.根据权利要求1所述的电压传感器，其特征在于置于数据采集处理线路板上的数据采集处理控制器是带有多种端口的内嵌模/数转换器的含有混合信号的单片机芯片。

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