CN206399968U - 具有iepe接口的速度传感器 - Google Patents

Abstract

一种具有IEPE接口的速度传感器，包括：压电检测模块，用于将加速度信号转换为电信号；积分模块，与所述压电检测模块连接，用于对压电检测模块输出的电信号进行积分运算，获得速度信号；信号输出模块，与所述积分模块的输出端连接，用于输出速度信号。所述具有IEPE接口的速度传感器提高了集成度，降低了系统的复杂性和成本。

Description

具有IEPE接口的速度传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种具有IEPE接口的速度传感器。

背景技术

IEPE接口是压电原理加速度传感器的一种标准接口，广泛应用于振动、加速度测量领域。

具有IEPE接口的加速度传感器采用内置的恒流电流供电，同时在供电回路上输出电压信号。而为了得到具体的速度或者位移信号，通常需要采用后续电路对加速度传感器的输出信号做积分处理或积分数字运算，从而需要外接积分电路，增加了系统复杂度和成本，不便于集成。

因此需要一种新的速度传感器，能够直接输出速度信号，以降低采用所述速度传感器的系统复杂度和成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种具有IEPE接口的速度传感器，降低采用所述速度传感器的系统复杂度和成本。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种具有IEPE接口的速度传感器，包括：压电检测模块，用于将加速度信号转换为电信号；积分模块，与所述压电检测模块连接，用于对压电检测模块输出的电信号进行积分运算，获得速度信号；信号输出模块，与所述积分模块的输出端连接，用于输出速度信号。

可选的，所述压电检测模块包括：压电检测元件和与所述压电检测元件连接的低通滤波单元，所述压电检测元件为压电陶瓷，所述低通滤波单元包括并联的第一电阻和第二电阻。

可选的，所述积分模块包括：运算放大器，所述运算放大器的负输入端连接至所述压电检测模块，正输入端连接至参考电压端；反馈单元，所述反馈单元连接所述运算放大器的负输入端与输出端。

可选的，所述反馈单元包括并联连接的第一电容、第二电容和第三电容。

可选的，所述积分模块还包括低频增益增强单元，所述低频增益增强单元连接所述反馈单元与运算放大器的输出端。

可选的，所述低频增益增强单元包括：第四电容，所述第四电容的第一端连接至所述反馈单元，所述第四电容的第二端连接至运算放大器；第三电阻，所述第三电阻的两端分别连接至所述第四电容的两端；第四电阻，所述第四电阻一端连接至所述第四电容的第一端，所述第四电阻的另一端接地。

可选的，所述参考电压端连接至参考电压单元，所述参考电压单元包括：稳压器，所述稳压器的正极接地，负极连接至第五电阻，所述第五电阻另一端连接至所述信号输出模块；第六电阻，所第六电阻一端连接至所述稳压器的负极，另一端连接至第七电阻，所述第七电阻的另一端接地；第八电阻，所述第八电阻一端连接至第六电阻与第七电阻之间，另一端连接至运算放大器的正输入端；第五电容，所述第五电容的一端与所述第八电阻和运算放大器的连接端连接，另一端接地。

可选的，所述第五电阻与所述信号输出模块之间还串联有第九电阻和第一二极管。

可选的，所述积分模块还包括驱动单元，所述驱动单元包括：第二二极管，所述第二二极管正极与所述运算放大器的输出端连接；三极管，所述三极管的基极连接至所述第二二极管的负极，集电极接地，发射集连接至信号输出模块。

可选的，还包括一旁路电容，所述旁路电容的两端与所述三极管的发射集与集电极并联。

本实用新型提出的速度传感器将积分模块内置在速度传感器之内，直接输出速度信号，不需要再在传感器之后连接额外的积分电路，提高了集成度，降低了系统的复杂性和成本。并且，所述积分模块还包括低频增益增强单元，获得高信噪比的同时，能够保持较宽的带宽。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施方式的具有IEPE接口的速度传感器的模块结构示意图；

图2为本实用新型一具体实施方式的具有IEPE接口的速度传感器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的具有IEPE接口的速度传感器的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为所述IEPE接口的速度传感器的模块结构示意图。

所述IEPE接口的速度传感器包括压电检测模块101、积分模块102和信号输出模块103。

所述压电检测模块101，用于将检测获得的加速度信号转换为电信号。具体的，所述压电检测模块101可以包括压电检测元件和与所述压电检测元件连接的低通滤波单元，所述压电检测元件用于输出与加速度对应的电信号，所述低通滤波单元用于对所述电信号进行滤波。

所述积分模块102，与所述压电检测模块101连接，用于对压电检测模块101输出的电信号进行积分运算，获得速度信号。

所述信号输出模块103，与所述积分模块102连接，用于输出速度信号。

请参考图2，为本实用新型一具体实施方式的IEPE接口的速度传感器的电路结构示意图。

所述IEPE接口的速度传感器的压电检测模块包括压电检测元件200和与所述压电检测元件连接的低通滤波单元201。具体的，所述压电检测元件200为压电陶瓷，具有较高的灵敏度，能够将微弱的机械振动转换成电信号。所述低通滤波单元201包括并联的第一电阻R1和第二电阻R2，用于对所述压电检测元件200输出的电信号进行过滤，去除噪音。在本实用新型的其他具体实施方式中，所述低通滤波单元201还可以是单个电阻，或者其他电路形式。

所述积分模块包括：运算放大器U2，所述运算放大器U2的负输入端连接至所述压电检测模块，具体的，连接至所述低通滤波单元201的输出端，所述运算放大器U2的正输入端连接至参考电压端，用于向所述正输入端输入稳定的参考电压。所述积分模块还包括反馈单元202，所述反馈单元202连接所述运算放大器U2的负输入端与输出端。本具体实施方式中，所述反馈单元202包括并联连接的第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3。在本实用新型的其他具体实施方式中，所述反馈单元202还可以仅包括一个电容，或者其他数量并联的电容。

所述压电检测模块输出的电信号，经过积分模块积分后，将加速度信号转换成速度信号，通过信号输出模块输出。所述速度传感器能够直接输出速度信号，可以降低系统的复杂性和成本。

进一步的，在该具体实施方式中，所述积分模块还包括低频增益增强单元203，所述低频增益增强单元203连接所述反馈单元202与运算放大器U2的输出端。在该具体实施方式中，所述低频增益增强单元203包括第四电容C4，所述第四电容C4的第一端连接至所述反馈单元202，所述第四电容C4的第二端连接至运算放大器U2；第三电阻R3，所述第三电阻R3的两端分别连接至所述第四电容C4的两端；第四电阻R4，所述第四电阻R4一端连接至所述第四电容C4的第一端，所述第四电阻R4的另一端接地。所述低频增益增强单元203用于增强低频段增益，提高信号的带宽。在本实用新型的其他具体实施方式中，所述低频增益增强单元203还可以具有其他电路结构。

所述运算放大器U2的正输入端连接至参考电压端，在该具体实施方式中，所述参考电压端连接至参考电压单元，所述参考电压单元包括：稳压器U1，所述稳压器可以是三端可调并联稳压器，负极与反馈端短接。所述稳压器U1的正极接地，负极连接至第五电阻R5，所述第五电阻R5另一端连接至所述信号输出模块OUT；第六电阻R6，所第六电阻R6一端连接至稳压器U1的负极，另一端连接至第七电阻R7，所述第七电阻R7的另一端接地；第八电阻R8，所述第八电阻R8一端连接至第六电阻R6与第七电阻R7之间，另一端连接至运算放大器U2的正输入端；第五电容C5，所述第五电容C5的一端与所述第八电阻R8和运算放大器U2的连接端连接，另一端接地。所述参考电压单元用于形成稳定的参考电压，作为运算放大器U2工作时的正输入端电压。该具体实施方式中，所述运算放大器U2与信号出书模块OUT之间还连接有电阻R10、电阻R11和电阻R12，所述电阻R10、电阻R11和电阻R12形成负反馈，使得输出偏置电压在设定值。

该具体实施方式中，所述第五电阻R5与所述信号输出模块OUT之间还串联有第九电阻R9和第一二极管D1。所述第九电阻R9一端连接至第五电阻R5，另一端连接至第一二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极连接至信号输出模块OUT。所述第九电阻R9为限流电阻，用于保护所述速度传感器不受高压浪涌损坏，所述第一二极管D1为保护二极管，用于防止电路极性接反损坏传感器。

所述积分模块还包括驱动单元，所述驱动单元包括：第二二极管D2，所述第二二极管D2可以为隧道二极管，所述第二二极管D2正极与所述运算放大器U2的输出端连接；三极管Q1，所述三极管的基极连接至所述第二二极管D2的负极，集电极接地，发射集连接至信号输出模块OUT。由于所述运算放大器U2的驱动能力有限，需要三极管Q1缓冲，所以所述积分模块最终的输出端就成了三极管Q1的发射极，然后通过低频增益增强单元203以及反馈单元202反馈。第二二极管D2起到限制电压差的作用，输出端电压比三极管Q1发射极低3V左右，这样避免所述运算放大器U2供电电压过低而无法工作。

在该具体实施方式中，所述传感器电路还包括一旁路电容C7，所述旁路电容C7的两端与所述三极管Q1的发射集、集电极并联。所述旁路电容C7用于吸收高频干扰，提高所述传感器输出信号的准确性。

在该具体实施方式中，所述信号输出模块OUT还通过一第三二极管D3接地，具体的所述第三二极管D3可以为隧道二极管，所述第三二极管D3的正极接地，负极连接所述信号输出模块OUT。所述第三二极管D3为TSV保护管，用于吸收高压浪涌，保护传感器。

所述信号输出模块OUT包括信号输出端，既是供电输入点也是信号输出点，加速度传感器由恒电流供电，同时信号输出端的电压会随着速度变化而变化，从而实现信号的输出。

本实用新型的具体实施方式提出的速度传感器将积分模块内置在速度传感器之内，直接输出速度信号，不需要再在传感器之后连接额外的积分电路，提高了集成度，降低了系统的复杂性和成本。并且，所述积分模块还包括低频增益增强单元，获得高信噪比的同时，能够保持较宽的带宽。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，包括：

压电检测模块，用于将加速度信号转换为电信号；

积分模块，与所述压电检测模块连接，用于对压电检测模块输出的电信号进行积分运算，获得速度信号；

信号输出模块，与所述积分模块的输出端连接，用于输出速度信号。

2.根据权利要求1所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述压电检测模块包括：压电检测元件和与所述压电检测元件连接的低通滤波单元，所述压电检测元件为压电陶瓷，所述低通滤波单元包括并联的第一电阻和第二电阻。

3.根据权利要求1所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述积分模块包括：运算放大器，所述运算放大器的负输入端连接至所述压电检测模块，正输入端连接至参考电压端；反馈单元，所述反馈单元连接所述运算放大器的负输入端与输出端。

4.根据权利要求3所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述反馈单元包括并联连接的第一电容、第二电容和第三电容。

5.根据权利要求3所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述积分模块还包括低频增益增强单元，所述低频增益增强单元连接所述反馈单元与运算放大器的输出端。

6.根据权利要求5所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述低频增益增强单元包括：第四电容，所述第四电容的第一端连接至所述反馈单元，所述第四电容的第二端连接至运算放大器；第三电阻，所述第三电阻的两端分别连接至所述第四电容的两端；第四电阻，所述第四电阻一端连接至所述第四电容的第一端，所述第四电阻的另一端接地。

7.根据权利要求3所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述参考电压端连接至参考电压单元，所述参考电压单元包括：稳压器，所述稳压器的正极接地，负极连接至第五电阻，所述第五电阻另一端连接至所述信号输出模块；第六电阻，所第六电阻一端连接至所述稳压器的负极，另一端连接至第七电阻，所述第七电阻的另一端接地；第八电阻，所述第八电阻一端连接至第六电阻与第七电阻之间，另一端连接至运算放大器的正输入端；第五电容，所述第五电容的一端与所述第八电阻和运算放大器的连接端连接，另一端接地。

8.根据权利要求7所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述第五电阻与所述信号输出模块之间还串联有第九电阻和第一二极管。

9.根据权利要求3所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，所述积分模块还包括驱动单元，所述驱动单元包括：第二二极管，所述第二二极管正极与所述运算放大器的输出端连接；三极管，所述三极管的基极连接至所述第二二极管的负极，集电极接地，发射集连接至信号输出模块。

10.根据权利要求9所述的具有IEPE接口的速度传感器，其特征在于，还包括一旁路电容，所述旁路电容的两端分别连接所述三极管的发射集和集电极。