CN208076083U - 一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了本实用新型一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，包括压力变送器、MCU微处理器、温度采集装置、数模转换电路、电源，所述温度采集装置、压力变送器、数模转换电路分别与MCU微处理器电连接，其特征在于，还包括与MCU微处理器连接的逻辑开关电路，其中：所述逻辑开关电路包括一个标定电路和两个按键组合电路，标定电路与两个按键组合电路的结构相同。本实用新型可节省温度传感器和压力传感器数量，充当开关切换的作用，实现对压力传感器4种传统输出电压方式的智能配置；以达到解决压力传感器输出单一，互换性差等问题。

Description

一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器

技术领域

本实用新型涉及一种压力传感器，具体涉及一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器。

背景技术

在装甲车辆中，压力传感器作为检查车辆部件系统气压、油压的一类感知设备，是对车辆在运行过程中压力状态的实时反馈，是车辆能否发挥战斗力的关键。其压力感知的准确程度、以及传感器的通用性直接决定着操控员是否轻松自在的操作装备。

随着电子技术不断发展和装甲车辆的更新换代，装甲车的各种配套电子电器设备日益多样化，对装甲车辆配套设备的精度要求也越来越高。传统压力传感器不能实现在不同温度点下的零位与满位的标定，以及传统压力传感器采用固定的电压输出方式。传统压力传感器工作在高低温环境下误差大，输出电压范围单一通用性不强，已经无法适应现代装甲车辆日趋智能化的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，可节省温度传感器和压力传感器数量，充当开关切换的作用，实现对压力传感器4种传统输出电压方式的智能配置；以达到解决压力传感器输出单一，互换性差等问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，包括压力变送器、MCU微处理器、温度采集装置、数模转换电路、电源，所述温度采集装置、压力变送器、数模转换电路分别与MCU微处理器电连接，还包括与MCU微处理器连接的逻辑开关电路，其中：所述逻辑开关电路包括一个标定电路和两个按键组合电路，标定电路与两个按键组合电路的结构相同；标定电路包括电阻R31、三态开关S1、电容C31，电阻R31的一端与MCU微处理器连接、另一端依次串联电阻R34、R37后接地，三态开关S1的第一端连接电源VDD、第二端接地、第三端与电阻R31、R34连接的节点连接，电阻R34、R37连接的节点通过电容C31接地。

现有技术中的军用压力传感器一般采用电压输出方式，基本固定采用0.5V～4.5V；1V～5V；2.2V～7.2V；2.1V～7.2V四种输出方式。在实际应用中，由于压力变送器工作在高低温环境下误差大，所以不同温度下的压力输出值不同。现有技术中利用温度传感器采集当前环境温度，得到该温度下的压力输出值，这样就有多个温度的电压值，人们要将其互换时，还需要人工借助现有的温度补偿标准来补偿不同温度下的电压值，使其换算在同一标准和环境中，较为麻烦。而且需要多个温度传感器和压力传感器采集后进行比较，也耗费温度传感器和压力传感器的数量，通用性不强。针对以上技术问题，发明人在现有的压力传感器中增加了一个逻辑开关电路，逻辑开关电路包括一个标定电路和两个按键组合电路，标定电路设定温度标定值，即实现对传感器在不同温度点下的零位与满位电压自动标定；按键组合电路根据现有的温度补偿标准逻辑组合需要补偿正或负的电压值，然后人们通过切换逻辑开关电路的开关S1、S2或S3，MCU微处理器即可将该温度标定值下的需要补偿正或负的电压值加减在压力传感器所采集的电压值上，然后该数字量输出电压值通过数模转换电路即可实现对压力传感器4种传统输出电压方式的智能配置。以上方式是实现了一种可便捷得到同一标准的压力传感器，以上以此可解决现有的压力传感器输出单一，互换性差等问题。

所述MCU微处理器包括处理芯片U4、晶振Y1、发光二极管D3、输入电路，所述晶振Y1的两端分别连接处理芯片U4的OSC1、OSC2引脚并同时接地，所述发光二极管D3的一端通过电阻R15连接处理芯片U4的RC0引脚、另一端接地，所述输入电路与处理芯片U4的MCLR引脚连接。

所述输入电路包括排线JI，所述排线JI的一个引脚依次通过电阻R6、R7、R8与电源连接，电阻R6与R7连接的节点和处理芯片U4的MCLR引脚连接，电阻R7与R8连接的节点通过电容C15接地。

所述压力变送器包括压力转换芯片U6、仪表运算放大器U5，所述压力转换芯片U6的out+端子连接仪表运算放大器U5的Vm+、out-端子连接仪表运算放大器U5的Vm-，压力转换芯片U6的in+端子连接仪表运算放大器U5的Vref Out引脚、in-端子通过电阻R14接地并同时连接仪表运算放大器U5的Vref BG引脚。

所述温度采集装置包括电阻R5、铂电阻R11，所述电阻R5的一端连接电源、另一端通过铂电阻R11接地，且电阻R5与铂电阻R11连接的节点通过电容C14接地。

所述数模转换电路包括SPI总线控制芯片U8、三个运算放大器U7，SPI总线控制芯片U8的OUTA引脚通过电阻R16与运算放大器U7A的正输入端连接、OUTB引脚通过电阻R18与运算放大器U7B的正输入端连接，运算放大器U7A的负输入端、输出端通过电阻R17与运算放大器U7C的正输入端连接，运算放大器U7B的负输入端通过电阻R20接地、通过电阻R21与U7B的输出端连接，运算放大器U7B的输出端通过电阻R19与运算放大器U7C的正输入端连接，运算放大器U7C的输出端通过二极管D4、负输入端通过电阻R23连接输出端子，运算放大器U7C的负输入端同时接地。

所述电源包括电压转换芯片U3、MOS管、二极管Q1，二极管Q1连接在MOS管的漏极和源极之间，MOS管的漏极连接电源+VCC，MOS管的源极依次通过电阻R1、电感L1连接电压转换芯片U3的IN引脚和Vcontrol引脚，MOS管的栅极通过电阻R4接地、通过二极管D1与MOS管的源极连接，二极管D2与串联后的电容C3、C4并联且一端接地、另一端接在电阻R1、电感L1之间，还包括电容C1、C2、C8，电容C1的一端连接电压转换芯片U3的IN引脚、另一端通过电感L2接地，电容C2的一端、电压转换芯片U3的OUT引脚均与电源VDD连接，电容C2的另一端连接电感L2，电容C8与电阻R3并联后一端连接电压转换芯片U3的SET引脚、另一端连接电感L2；还包括稳压芯片U1、电容C6、电容C7，所述稳压芯片U1的VIN引脚连接电源VDD、OUT引脚连接电源+5V、GND引脚和EPAD引脚接地，所述电容C6的一端连接电源VDD、另一端接地，电容C7的一端连接电源+5V、另一端接地。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，该压力传感器通过温度采集装置实时温度采集，以及通过逻辑开关电路中的一个三态按键实现对传感器在不同温度点下的零位与满位电压自动标定；然后MUC微处理器将采集的模拟信号转化为数字信号，并采集逻辑开关电路中另外两个按键的4种逻辑组合状态，输出值通过数模转换电路转化后可实现对压力传感器4种传统输出电压方式的智能配置；从而使车载人员可以实时准确获取车辆外部信息，以及提供传感器的通用性以及可移植性，降低生产成本、提高生产效率；本实用新型在满足装甲车行车信息显示的同时，体现了现代装甲车辆信息化、科技化、智能化水平。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本实用新型的原理框图；

图2是图1中MCU微处理器的电路构造示意图；

图3是图1中压力变送器的电路构造示意图；

图4是图1中逻辑开关电路的电路构造示意图；

图5是图1中温度采集装置的电路构造示意图；

图6是图1中数模转换电路的电路造示意图；

图7是图1中电源的电路构造示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1～6所示，本实用新型一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，包括压力变送器、MCU微处理器、温度采集装置、数模转换电路、电源，所述温度采集装置、压力变送器、数模转换电路分别与MCU微处理器电连接，其特征在于，还包括与MCU微处理器连接的逻辑开关电路，其中：所述逻辑开关电路包括一个标定电路和两个按键组合电路，标定电路与两个按键组合电路的结构相同；标定电路包括电阻R31、三态开关S1、电容C31，电阻R31的一端与MCU微处理器连接、另一端依次串联电阻R34、R37后接地，三态开关S1的第一端连接电源VDD、第二端接地、第三端与电阻R31、R34连接的节点连接，电阻R34、R37连接的节点通过电容C31接地。

逻辑开关电路的标定电路通过S1三态按键实现对传感器在不同温度点下的零位与满位电压自动标定，当S1为高电平状态则为满位标定命令，当S1为低电平状态则为零位标定命令；MUC微处理器将采集的模拟信号转化为数字信号，并采集按键组合电路S2、S3两个按键的4种逻辑组合状态，输出值通过数模转换模块实现压力传感器4种输出电压范围的智能配置如下表1所示。

压力传感器输出电压模式表

S2状态	S3状态	压力传感器输出电压
			低	低	0.5V～4.5V
低	高	1V～5V
			高	低	2.1V～7.2V
高	高	2.2V～7.2V
			悬空	-	无效
-	悬空	无效

所述MCU微处理器包括处理芯片U4、晶振Y1、发光二极管D3、输入电路，所述晶振Y1的两端分别连接处理芯片U4的OSC1、OSC2引脚并同时接地，所述发光二极管D3的一端通过电阻R15连接处理芯片U4的RC0引脚、另一端接地，所述输入电路与处理芯片U4的MCLR引脚连接。所述输入电路包括排线JI，所述排线JI的一个引脚依次通过电阻R6、R7、R8与电源连接，电阻R6与R7连接的节点和处理芯片U4的MCLR引脚连接，电阻R7与R8连接的节点通过电容C15接地。MCU微处理器采用美国微芯公司PIC18F25K80作为整个系统的处理芯片，该芯片采用nanoWattXLP技术功耗极低，具有1路增强型CAN模块兼容CAN2.0B通信规范和SPI标准接口，以及其他丰富的外设资源。

所述压力变送器包括压力转换芯片U6、仪表运算放大器U5，所述压力转换芯片U6的out+端子连接仪表运算放大器U5的Vm+、out-端子连接仪表运算放大器U5的Vm-，压力转换芯片U6的in+端子连接仪表运算放大器U5的Vref Out引脚、in-端子通过电阻R14接地并同时连接仪表运算放大器U5的Vref BG引脚。压力变送器通过扩散硅压力芯体感知系统压力的变化，压力信号发生变化时电桥的电阻值发生变化，使电桥输出端的电压产生变化，同运算放大器将电桥电压信号进行放大、滤波等处理后传输给MCU微处理器。

所述温度采集装置包括电阻R5、铂电阻R11，所述电阻R5的一端连接电源、另一端通过铂电阻R11接地，且电阻R5与铂电阻R11连接的节点通过电容C14接地。铂电阻R11为PT1000A铂电阻。本实用新型通过MCU微处理器采集PT1000A铂电阻阻值，然后得到系统当前的温度值，然后与标定电路相结合实现对传感器零位和满位的标定。

所述数模转换电路包括SPI总线控制芯片U8、三个运算放大器U7，SPI总线控制芯片U8的OUTA引脚通过电阻R16与运算放大器U7A的正输入端连接、OUTB引脚通过电阻R18与运算放大器U7B的正输入端连接，运算放大器U7A的负输入端、输出端通过电阻R17与运算放大器U7C的正输入端连接，运算放大器U7B的负输入端通过电阻R20接地、通过电阻R21与U7B的输出端连接，运算放大器U7B的输出端通过电阻R19与运算放大器U7C的正输入端连接，运算放大器U7C的输出端通过二极管D4、负输入端通过电阻R23连接输出端子，运算放大器U7C的负输入端同时接地。本实用新型利用MCU微处理器通过现有内部算法和处理后将当前系统检测到压力信号转换为数字信号，并通过SPI总线控制数模转换模块将数字信号转换为对应的4种输出电压信号。

本实用新型的信号流向如下：

压力传感器通过压力转换芯片U6将被检测的压力信号转换为毫伏级的电压信号，通过仪表运算放大器U5(1NA125U)将电压型号进行放大、滤波等处理后传输到MCU微处理器；以及MCU微处理器采集铂电阻R11(PT1000A)两端的电压通过内部处理得到当前传感器所处的环境温度；逻辑开关电路的标定电路通过S1三态按键实现对传感器在不同温度点下的零位与满位电压自动标定，当S1为高电平状态则为满位标定命令，当S1为低电平状态则为零位标定命令，可实现对传感器在不同温度点下的零位与满位电压自动标定。然后MCU微处理器采集S2、S3两个按键的4种逻辑组合状态，并对采集的数据补偿处理后转换为对应的数字信号；接着MCU微处理器通过SPI总线控制U8(TLV5618数模转换芯片)将数字信号转换对应的电压信号，并结合外围运算放大器U7(TLV4170)将信号进行处理后转换表1中对应的电压信号输出。

在以上各个模块间的协调配套工作下，本实用新型可使整个系统稳定可靠的运行。达到解决压力传感器输出单一，互换性差等问题，以提高压力传感器的综合精度以及通用性。

实施例2

如图7所示，在实施例1的基础上，所述电源包括电压转换芯片U3、MOS管、二极管Q1，二极管Q1连接在MOS管的漏极和源极之间，MOS管的漏极连接电源+VCC，MOS管的源极依次通过电阻R1、电感L1连接电压转换芯片U3的IN引脚和Vcontrol引脚，MOS管的栅极通过电阻R4接地、通过二极管D1与MOS管的源极连接，二极管D2与串联后的电容C3、C4并联且一端接地、另一端接在电阻R1、电感L1之间，还包括电容C1、C2、C8，电容C1的一端连接电压转换芯片U3的IN引脚、另一端通过电感L2接地，电容C2的一端、电压转换芯片U3的OUT引脚均与电源VDD连接，电容C2的另一端连接电感L2，电容C8与电阻R3并联后一端连接电压转换芯片U3的SET引脚、另一端连接电感L2；还包括稳压芯片U1、电容C6、电容C7，所述稳压芯片U1的VIN引脚连接电源VDD、OUT引脚连接电源+5V、GND引脚和EPAD引脚接地，所述电容C6的一端连接电源VDD、另一端接地，电容C7的一端连接电源+5V、另一端接地。

本实用新型的电压转换芯片U3采用凌力尔特公司生产LT3080-adj，具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路，工作温度范围为-40℃～125℃等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。在该电路中选用LT3080-adj配合外围电路使电路输出电压为12V左右，再通过稳压芯片U1(ADP7104ARDZ-5.0)转换成主电路所需的5V工作电源，后级采用线性稳压电源，提高了整个电路供电的稳定性，继而提供系统工作的稳定性。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，包括压力变送器、MCU微处理器、温度采集装置、数模转换电路、电源，所述温度采集装置、压力变送器、数模转换电路分别与MCU微处理器电连接，其特征在于，还包括与MCU微处理器连接的逻辑开关电路，其中：所述逻辑开关电路包括一个标定电路和两个按键组合电路，标定电路与两个按键组合电路的结构相同；标定电路包括电阻R31、三态开关S1、电容C31，电阻R31的一端与MCU微处理器连接、另一端依次串联电阻R34、R37后接地，三态开关S1的第一端连接电源VDD、第二端接地、第三端与电阻R31、R34连接的节点连接，电阻R34、R37连接的节点通过电容C31接地。

2.根据权利要求1所述的一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，其特征在于，所述MCU微处理器包括处理芯片U4、晶振Y1、发光二极管D3、输入电路，所述晶振Y1的两端分别连接处理芯片U4的OSC1、OSC2引脚并同时接地，所述发光二极管D3的一端通过电阻R15连接处理芯片U4的RC0引脚、另一端接地，所述输入电路与处理芯片U4的MCLR引脚连接。

3.根据权利要求2所述的一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，其特征在于，所述输入电路包括排线JI，所述排线JI的一个引脚依次通过电阻R6、R7、R8与电源连接，电阻R6与R7连接的节点和处理芯片U4的MCLR引脚连接，电阻R7与R8连接的节点通过电容C15接地。

4.根据权利要求1所述的一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，其特征在于，所述压力变送器包括压力转换芯片U6、仪表运算放大器U5，所述压力转换芯片U6的out+端子连接仪表运算放大器U5的Vm+、out-端子连接仪表运算放大器U5的Vm-，压力转换芯片U6的in+端子连接仪表运算放大器U5的Vref Out引脚、in-端子通过电阻R14接地并同时连接仪表运算放大器U5的Vref BG引脚。

5.根据权利要求1所述的一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，其特征在于，所述温度采集装置包括电阻R5、铂电阻R11，所述电阻R5的一端连接电源、另一端通过铂电阻R11接地，且电阻R5与铂电阻R11连接的节点通过电容C14接地。

6.根据权利要求1所述的一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，其特征在于，所述数模转换电路包括SPI总线控制芯片U8、三个运算放大器U7，SPI总线控制芯片U8的OUTA引脚通过电阻R16与运算放大器U7A的正输入端连接、OUTB引脚通过电阻R18与运算放大器U7B的正输入端连接，运算放大器U7A的负输入端、输出端通过电阻R17与运算放大器U7C的正输入端连接，运算放大器U7B的负输入端通过电阻R20接地、通过电阻R21与U7B的输出端连接，运算放大器U7B的输出端通过电阻R19与运算放大器U7C的正输入端连接，运算放大器U7C的输出端通过二极管D4、负输入端通过电阻R23连接输出端子，运算放大器U7C的负输入端同时接地。

7.根据权利要求1所述的一种带温度标定输出可配置式智能压力传感器，其特征在于，所述电源包括电压转换芯片U3、MOS管、二极管Q1，二极管Q1连接在MOS管的漏极和源极之间，MOS管的漏极连接电源+VCC，MOS管的源极依次通过电阻R1、电感L1连接电压转换芯片U3的IN引脚和Vcontrol引脚，MOS管的栅极通过电阻R4接地、通过二极管D1与MOS管的源极连接，二极管D2与串联后的电容C3、C4并联且一端接地、另一端接在电阻R1、电感L1之间，还包括电容C1、C2、C8，电容C1的一端连接电压转换芯片U3的IN引脚、另一端通过电感L2接地，电容C2的一端、电压转换芯片U3的OUT引脚均与电源VDD连接，电容C2的另一端连接电感L2，电容C8与电阻R3并联后一端连接电压转换芯片U3的SET引脚、另一端连接电感L2；还包括稳压芯片U1、电容C6、电容C7，所述稳压芯片U1的VIN引脚连接电源VDD、OUT引脚连接电源+5V、GND引脚和EPAD引脚接地，所述电容C6的一端连接电源VDD、另一端接地，电容C7的一端连接电源+5V、另一端接地。