CN205561884U - 一种传感器老化补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感器技术领域，公开了一种传感器老化补偿电路。在本实用新型中，通过采用包括电流驱动模块、限流模块、采样模块、转换模块、处理模块及控制模块的传感器老化补偿电路，使得电流驱动模块向传感器提供电流，传感器在电流的作用下通过限流模块接收外部电源提供的电压，采样模块对传感器接收端电压进行采样并输出至转换模块，转换模块根据接收端电压计算传感器接收端电流值，并将电流值转换成对应的编码值后发送至处理模块，处理模块在编码值小于目标值时发送传感器老化信息至控制模块，控制模块根据传感器老化信息控制处理模块将目标值减小至编码值，解决了现有技术在对传感器的老化问题进行补偿时存在调节过程复杂且精度低的问题。

Description

一种传感器老化补偿电路

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种传感器老化补偿电路。

背景技术

随着现代工业自动化和智能化的发展，越来越多的传感器被应用于实践，随着使用时间的增加，传感器老化问题显得尤为突出，而传感器老化将会对后端判定电路或者信号处理电路造成影响，因此，传感器老化补偿已成为现今传感器应用的重要问题。

目前，现有技术主要采用图1所示的传感器老化补偿电路对传感器的老化问题进行补偿。如图1所示，现有的传感器老化补偿电路包括传感器U1(图中以NPN型对射光电传感器为例)、比较器U2、可调电阻W，电阻R11、电阻R12以及电阻R13。其中，A与K分别代表传感器U1的正极与负极，C、E分别为传感器U1的PN结的集电极与发射极，而传感器U1的基极在光电效应下使集电极和发射极导通或断开，进而使得传感器U1的输出端电压即3点处的电压发生变化，比较器U2采集传感器U1的输出端电压，并将该电压与其正相输入端的分压进行比较，以输出高电平信号或低电平信号至后端信号处理电路进行进一步处理，但是，随着传感器U1老化问题的产生，传感器U1的输出端电压会明显减小，进而使得比较器U2输出错误信号至后端信号处理电路，使得后端信号处理电路进行错误处理。为了消除由于传感器U1老化问题所产生比较器U2输出端输出错误信号的问题，现有技术通过可调电阻W1调节比较器U2的正相输入端的电压，进而使得比较器U2输出正确的信号，从而消除了由于传感器U1老化问题所引发的诸多错误。然而，现有技术虽然可以对传感器的老化问题进行补偿，但是该方法需要手动调节可调电阻W1的阻值，其调节过程复杂且精度低。

综上所述，现有技术在对传感器的老化问题进行补偿时存在调节过程复杂且精度低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种传感器老化补偿电路及其方法，旨在解决现有技术在对传感器的老化问题进行补偿时存在调节过程复杂且精度低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种传感器老化补偿电路，所述传感器老化补偿电路与传感器连接，其包括电流驱动模块、限流模块、采样模块、转换模块、处理模块以及控制模块；

所述电流驱动模块的输入端与所述处理模块的输出端连接，所述电流驱动模块的输出端与所述传感器的发射端连接，所述限流模块的输入端与外部电源连接，所述限流模块的输出端与所述传感器的接收端以及所述采样模块的输出端连接，所述采样模块的输入端与所述传感器的接地端共接于地，所述转换模块的输入端与所述采样模块的输出端连接，所述转换模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的数据端与所述控制模块的数据端连接；

所述电流驱动模块向所述传感器提供电流，所述传感器在所述电流的作用下通过所述限流模块接收所述外部电源提供的电压，所述采样模块对所述传感器接收端电压进行采样并输出至所述转换模块，所述转换模块根据所述接收端电压计算所述传感器接收端电流值，并将所述电流值转换成对应的编码值后发送至所述处理模块，所述处理模块将所述编码值与目标值进行比较，并在所述编码值小于所述目标值时发送传感器老化信息至所述控制模块，所述控制模块根据所述传感器老化信息控制所述处理模块将所述目标值减小至所述编码值。

在本实用新型中，通过采用包括电流驱动模块、限流模块、采样模块、转换模块、处理模块以及控制模块的传感器老化补偿电路，使得电流驱动模块向传感器提供电流，传感器在电流的作用下通过限流模块接收外部电源提供的电压，采样模块对传感器接收端电压进行采样并输出至转换模块，转换模块根据接收端电压计算传感器接收端电流值，并将电流值转换成对应的编码值后发送至处理模块，处理模块将编码值与目标值进行比较，并在编码值小于目标值时发送传感器老化信息至控制模块，控制模块根据传感器老化信息控制处理模块将目标值减小至编码值，进而实现了对传感器老化问题的自动补偿，解决了现有技术在对传感器的老化问题进行补偿时存在调节过程复杂且精度低的问题。

附图说明

图1是现有技术的传感器老化补偿电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的传感器老化补偿电路的模块结构示意图；

图3是图2所示的传感器老化补偿电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述：

图2示出了本实用新型一实施例所提供的传感器老化补偿电路100的模块结构，为了便于说明，仅示出与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

本实施例所示的传感器老化补偿电路100与传感器200连接，主要用于补偿传感器200由于老化问题所导致的输出异常。其中，该传感器老化补偿电路100包括电流驱动模块10、限流模块20、采样模块30、转换模块40、处理模块50以及控制模块60。

进一步地，电流驱动模块10的输入端与处理模块50的输出端连接，电流驱动模块10的输出端与传感器200的发射端连接，限流模块20的输入端与外部电源连接，限流模块20的输出端与传感器200的接收端以及采样模块30的输出端连接，采样模块30的输入端与传感器200的接地端共接于地，转换模块40的输入端与采样模块30的输出端连接，转换模块40的输出端与处理模块50的输入端连接，处理模块50的数据端与控制模块60的数据端连接。

具体的，电流驱动模块10向传感器200提供电流，传感器200在电流的作用下通过限流模块20接收外部电源提供的电压，采样模块30对传感器200接收端电压进行采样并输出至转换模块40，转换模块40根据接收端电压计算传感器接收端电流值，并将该电流值转换成对应的编码值后发送至处理模块50，处理模块50将该编码值与目标值进行比较，并在编码值小于目标值时发送传感器老化信息至控制模块60，控制模块60根据传感器老化信息控制处理模块50将目标值减小至编码值；需要说明的是，在本实施例中，目标值为传感器处于正常状态即没有发生老化问题之前时转换模块13根据采样模块12输出的电压所计算的电流对应的编码值。

作为本实用新型的优选实施例，电流驱动模块10包括电流驱动单元10a与限流单元10b，电流驱动单元10a的输入端为电流驱动模块10的输入端，电流驱动单元10a的输出端与限流单元10b的输入端连接，限流单元10b的输出端为电流驱动模块10的输出端，电流驱动单元10a通过限流单元10b向传感器200提供电流；具体的，如图3所示，电流驱动单元10a由型号为TLC5941的恒流源驱动芯片实现，而限流单元10b包括第一电阻R1，第一电阻R1的第一端为限流单元10b的输入端，第一电阻R1的第二端为限流单元10b的输出端。需要说明的是，在本实施例中，限流单元10b与电流驱动单元10a的串联使得限流单元10b可以对电流驱动单元10a输出至传感器200的电流进行限制，以防电源驱动单元10a输出至传感器200的电流过大，进而造成传感器200损坏。

作为本实用新型的优选实施例，如图3所示，采样模块30包括第二电阻R2，第二电阻R2的第一端为采样模块30的输入端，第二电阻R2的第二端为采样模块30的输出端。

作为本实用新型的优选实施例，如图3所示，限流模块20包括第三电阻R3，第三电阻R3的第一端为限流模块20的输入端，第三电阻R3的第二端为限流模块20的输出端。需要说明的是，在本实施例中，限流模块20可外部电源输出的电流进行限制，防止外部电源瞬间电流过大而对传感器200造成损坏。

作为本实用新型的优选实施例，转换模块40为模数转换器；需要说明的是，在本实施例中，转换模块40的内部结构与常用的模数转换电路相同。

作为本实用新型的优选实施例，处理模块50为微处理器或者现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)控制器，上位机为包含控制程序的计算机。

以下结合工作原理对图3所示的传感器老化补偿电路作进一步说明：

其中，图3中的传感器200以光电传感器U1为例。具体的，当恒流源驱动芯片TLC5941通过第一电阻R2向光电传感器U1提供电流时，光电传感器U1的发射端根据该电流发光，光电传感器U1中的开关管在光电效应下导通，进而使得光电传感器U1的接收端通过第三电阻R3接收外部电源提供的电压VCC，第二电阻R2对光电传感器U1的接收端电压进行采样，并将采样的电压输出至转换模块40，其中，VCC为外部电源提供的电压VCC的电压值，R₂为第二电阻R2的电阻值，R₃为第三电阻R3的电阻值，R_eq为光电传感器U1的内阻；转换模块40接收到该电压后，根据公式计算光电传感器U1的接收端电流I，并将该电流I的电流值转换成对应的编码值后发送至处理模块50，处理模块50将该编码值与目标值进行比较，并在该编码值小于目标值时发送传感器老化信息至控制模块60，使得控制模块60根据该传感器老化信息进行后续处理。

其中，假设转换模块40根据光电传感器U1在正常状态下即没有发生老化时的接收端电压计算出的电流I的电流值为20mA，并且该电流值对应的编码值为86，需要说明的是，该编码值86即为目标值；当光电传感器U1随着时间的推移产生老化问题时，光电传感器U1的内阻R_eq增大，由于内阻R_eq增大，因此光电传感器U1的接收端电压减小，进而导致转换模块40计算出的电流I的电流值减小，假设为电流I的电流值减小至15mA，而该电流值对应的编码值为80；当处理模块50将转换模块40输出的编码值与目标自进行比较，并且检测到转换模块40发送至其的编码值80小于目标值86时，处理模块50发送传感器老化信息至控制模块60，控制模块60根据该传感器老化信息控制处理模块将目标值86减小至该编码值80，进而使得传感器可以正常工作，从而实现了传感器老化问题的自动补偿，并且方法简单、补偿精度高。

在本实用新型中，通过采用包括电流驱动模块10、限流模块20、采样模块30、转换模块40、处理模块50以及控制模块60的传感器老化补偿电路100，使得电流驱动模块10向传感器200提供电流，传感器200在电流的作用下通过限流模块20接收外部电源提供的电压，采样模块30对传感器200接收端电压进行采样并输出至转换模块40，转换模块40根据接收端电压计算传感器200接收端电流值，并将电流值转换成对应的编码值后发送至处理模块50，处理模块50将编码值与目标值进行比较，并在编码值小于目标值时发送传感器老化信息至控制模块60，控制模块60根据传感器老化信息控制处理模块50将目标值减小至编码值，进而实现了对传感器老化问题的自动补偿，解决了现有技术在对传感器的老化问题进行补偿时存在调节过程复杂且精度低的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种传感器老化补偿电路，所述传感器老化补偿电路与传感器连接，其特征在于，所述传感器老化补偿电路包括：

电流驱动模块、限流模块、采样模块、转换模块、处理模块以及控制模块；

所述电流驱动模块的输入端与所述处理模块的输出端连接，所述电流驱动模块的输出端与所述传感器的发射端连接，所述限流模块的输入端与外部电源连接，所述限流模块的输出端与所述传感器的接收端以及所述采样模块的输出端连接，所述采样模块的输入端与所述传感器的接地端共接于地，所述转换模块的输入端与所述采样模块的输出端连接，所述转换模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的数据端与所述控制模块的数据端连接；

所述电流驱动模块向所述传感器提供电流，所述传感器在所述电流的作用下通过所述限流模块接收所述外部电源提供的电压，所述采样模块对所述传感器接收端电压进行采样并输出至所述转换模块，所述转换模块根据所述接收端电压计算所述传感器接收端电流值，并将所述电流值转换成对应的编码值后发送至所述处理模块，所述处理模块将所述编码值与目标值进行比较，并在所述编码值小于所述目标值时发送传感器老化信息至所述控制模块，所述控制模块根据所述传感器老化信息控制所述处理模块将所述目标值减小至所述编码值。

2.根据权利要求1所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述电流驱动模块包括：

电流驱动单元与限流单元；

所述电流驱动单元的输入端为所述电流驱动模块的输入端，所述电流驱动单元的输出端与所述限流单元的输入端连接，所述限流单元的输出端为所述电流驱动模块的输出端，所述电流驱动单元通过所述限流单元向所述传感器提供电流。

3.根据权利要求2所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述电流驱动单元为型号为TLC5941的恒流源驱动芯片。

4.根据权利要求2所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述限流单元包括第一电阻，所述第一电阻的第一端为所述限流单元的输入端，所述第一电阻的第二端为所述限流单元的输出端。

5.根据权利要求1所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述采样模块包括第二电阻，所述第二电阻的第一端为所述采样模块的输入端，所述第二电阻的第二端为所述采样模块的输出端。

6.根据权利要求5所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述限流模块包括第三电阻，所述第三电阻的第一端为所述限流模块的输入端，所述第三电阻的第二端为所述限流模块的输出端。

7.根据权利要求1所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述转换模块为模数转换器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的传感器老化补偿电路，其特征在于，所述处理模块为微处理器或者现场可编程门阵列控制器。