CN210268988U - 一种抗干扰单晶硅压力变送器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，属于电子检测系统领域。其中，包括电源单元、变压单元、信号放大单元、检测单元、转换单元，本实用新型通过压力敏感元件和信号处理电路，稳定并联电压输入，抗干扰能力增强，提高稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于电子检测系统领域，尤其是一种抗干扰单晶硅压力变送器电路。
背景技术
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，当代的压力变送器一般都会采用简单的金属电容来代替传感器，而小型的则采用一般的是扩散硅作为传感器，这种压力变送器在实际应用中会出现检测数据不稳定，精度要求达不到，电容式压力变送器在实际工作中温度低于0℃，温度稳定性就会降低，也不能承受动态压力，由于膜片与基体的间隙只有0.1毫米，因此过压时膜片的最大位移只能是0.1毫米所以膜片容易损伤。
实用新型内容
针对现有技术中的问题，本实用新型提出一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，包括电源单元、变压单元、信号放大单元、检测单元、转换单元。
所述电源单元包括保险丝FU1、输入电压+220V、输出电压GND，所述保险丝FU1的一端与交流电压+220V连接，所述保险丝FU1另一端与变压器TR1的正极输入端连接, GND与变压器TR1另一个输入端连接。
所述变压单元包括变压器TR1、发光二极管D1、滑动变阻器RV1、发光二极管D2、滑动变阻器RV2，所述变压器TR1的输出端与发光二极管D1的正极连接，所述发光二极管D1的负极与滑动变阻器RV1端口3连接，所述滑动变阻器RV1端口2与端口1并联与变压器TR1另一个输出端连接，所述发光二极管D2正极端与发光二极管D1的正极端连接，所述发光二极管D2的负极端与滑动变阻器RV2端口3连接，所述滑动变阻器RV2端口2与端口1并联与变压器TR1另一个输出端连接。
所述信号放大电路包括电阻R1、电感L1、电阻R2、三极管Q1、电阻R3、信号放大器U1，所述电阻R1的一端与发光二极管D2正极连接，所述电阻R1另一端与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与滑动变阻器RV2端口1连接，所述电阻R2的一端与发光二极管D2正极连接，所述R15的另一端与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1电感L1的公共端连接，所述三极管Q1的发射极与信号放大器U1的正极输入端连接，所述信号放大器U1的负极输入端与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与滑动变阻器RV2的端口1连接输出端与压力传感器U3端口1连接。
所述转换单元包括信号放大器U5、集成芯片U4、电解电容C1、电阻R5、电容C3、压敏电阻VR1，所述集成芯片U4的端口1与电阻R5与电容C3的公共端连接，所述集成芯片U4的端口17与电解电容C1正极连接，所述电解电容C1负极与集成芯片端口18连接，所述电解电容的正极输入+12V，所述压敏电阻VR1一端与电解电容C1连接，所述压敏电阻VR1的另一端与信号放大器端口1连接，所述信号放大器U5端口2与信号放大器U5的端口1连接，所述信号放大器U5的端口3与电阻R4电容C2的公共端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R5的另一端与压力传感器U3均接地。
所述检测单元包括压力传感器U3、温度传感器U2、电阻R4、电容C2、所述压力传感器U3端口2与集成芯片U4的端口5连接，所述压力传感器U3端口3与集成芯片U4的端口16连接，所述压力传感器U3端口4与集成芯片U4的端口6连接，所述压力传感器U3端口5与集成芯片U4的端口19连接，所述压力传感器U3端口6与温度传感器U2的端口1连接，所述温度传感器U2的端口1与信号放大器U1负极输入端连接，所述温度传感器U2的端口2与集成芯片U4的端口3连接，所述温度传感器U2的端口3与压力传感器U3的端口1连接。
所述转换单元包括信号放大器U5、集成芯片U4、电解电容C1、电阻R5、电容C3、压敏电阻VR1，所述集成芯片U4的端口1与电阻R5与电容C3的公共端连接，所述集成芯片U4的端口17与电解电容C1正极连接，所述电解电容C1负极与集成芯片端口18连接，所述电解电容的正极输入+12V，所述压敏电阻VR1一端与电解电容C1连接，所述压敏电阻VR1的另一端与信号放大器端口1连接，所述信号放大器U5端口2与信号放大器U5的端口1连接，所述信号放大器U5的端口3与电阻R4电容C2的公共端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R5的另一端与压力传感器U3均接地。
进一步，所述集成芯片U4的型号为DS3234，能够接收到检测信号。
进一步，所述三极管Q1为NPN型晶体管，能够调节电流的大小和导通。
进一步，所述发光二极管D1、所述发光二极管D2的型号均为1N935，能够具有单向导电性。
进一步，所述电容C3、所述电容C2值大小为300pF，所述的电解电容C1的型号为100nF，能够在调谐、旁路、耦合、滤波电路中起着重要的作用。
进一步，所述电阻R2、所述电阻R1、所述电阻R3、所述电阻R5和所述电阻R2的电阻值大小均为300Ω，所述压敏电阻VR1的型号为S14K115，所述电阻RV4和所述电阻RV5的电阻值均为1K。能够在电路中起到分流、分压的作用。
进一步，所述熔断器FU2的型号为20A，能够保护电路中的元器件，电流过大就会断开电路。
进一步，所述变压器TR1的型号为TRAN-2P2S。能够调节电路元器件电压工作范围。
进一步，所述电感L1的值为30H，能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
进一步，所述信号放大器U1，所述信号放大器U5的型号均为AD648S，能够能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
进一步，所述压力传感器U3的型号为MPX4115 ，温度传感器U2的型号为DS1822，能够通过传感器检测获得数值。
本实用新型的有益效果为：单晶硅压力传感器的使用就是很有效的一种方法，他是利用利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内，当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号，提高数据稳定与精度，同时降低膜片的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的实施例，提供了一种抗干扰单晶硅压力变送器电路。
如图1所示，根据本实用新型实施例的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，包括电源单元、变压单元、信号放大单元、检测单元、转换单元。
所述电源单元包括保险丝FU1、输入电压+220V、输出电压GND，所述保险丝FU1的一端与交流电压+220V连接，所述保险丝FU1另一端与变压器TR1的正极输入端连接, GND与变压器TR1另一个输入端连接。
所述变压单元包括变压器TR1、发光二极管D1、滑动变阻器RV1、发光二极管D2、滑动变阻器RV2，所述变压器TR1的输出端与发光二极管D1的正极连接，所述发光二极管D1的负极与滑动变阻器RV1端口3连接，所述滑动变阻器RV1端口2与端口1并联与变压器TR1另一个输出端连接，所述发光二极管D2正极端与发光二极管D1的正极端连接，所述发光二极管D2的负极端与滑动变阻器RV2端口3连接，所述滑动变阻器RV2端口2与端口1并联与变压器TR1另一个输出端连接。
所述信号放大电路包括电阻R1、电感L1、电阻R2、三极管Q1、电阻 R3、信号放大器U1，所述电阻R1的一端与发光二极管D2正极连接，所述电阻R1另一端与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与滑动变阻器RV2端口1连接，所述电阻R2的一端与发光二极管D2正极连接，所述R15的另一端与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1电感L1的公共端连接，所述三极管Q1的发射极与信号放大器U1的正极输入端连接，所述信号放大器U1的负极输入端与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与滑动变阻器RV2的端口1连接输出端与压力传感器U3端口1连接。
所述转换单元包括信号放大器U5、集成芯片U4、电解电容C1、电阻R5、电容C3、压敏电阻VR1，所述集成芯片U4的端口1与电阻R5与电容C3的公共端连接，所述集成芯片U4的端口17与电解电容C1正极连接，所述电解电容C1负极与集成芯片端口18连接，所述电解电容的正极输入+12V，所述压敏电阻VR1一端与电解电容C1连接，所述压敏电阻VR1的另一端与信号放大器端口1连接，所述信号放大器U5端口2与信号放大器U5的端口1连接，所述信号放大器U5的端口3与电阻R4电容C2的公共端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R5的另一端与压力传感器U3均接地。
所述检测单元包括压力传感器U3、温度传感器U2、电阻R4、电容C2、所述压力传感器U3端口2与集成芯片U4的端口5连接，所述压力传感器U3端口3与集成芯片U4的端口16连接，所述压力传感器U3端口4与集成芯片U4的端口6连接，所述压力传感器U3端口5与集成芯片U4的端口19连接，所述压力传感器U3端口6与温度传感器U2的端口1连接，所述温度传感器U2的端口1与信号放大器U1负极输入端连接，所述温度传感器U2的端口2与集成芯片U4的端口3连接，所述温度传感器U2的端口3与压力传感器U3的端口1连接。
所述转换单元包括信号放大器U5、集成芯片U4、电解电容C1、电阻R5、电容C3、压敏电阻VR1，所述集成芯片U4的端口1与电阻R5与电容C3的公共端连接，所述集成芯片U4的端口17与电解电容C1正极连接，所述电解电容C1负极与集成芯片端口18连接，所述电解电容的正极输入+12V，所述压敏电阻VR1一端与电解电容C1连接，所述压敏电阻VR1的另一端与信号放大器端口1连接，所述信号放大器U5端口2与信号放大器U5的端口1连接，所述信号放大器U5的端口3与电阻R4电容C2的公共端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R5的另一端与压力传感器U3均接地。
在一个实施例中，所述集成芯片U4的型号为DS3234。
在一个实施例中，所述三极管Q1为NPN型晶体管。
在一个实施例中，所述发光二极管D1、所述发光二极管D2的型号均为1N935。
在一个实施例中，所述电容C3、所述电容C2值大小为300pF，所述的电解电容C1的型号为100nF。
在一个实施例中，所述电阻R2、所述电阻R1、所述电阻R3、所述电阻R5和所述电阻R2的电阻值大小均为300Ω；所述压敏电阻VR1的型号为S14K115；所述电阻RV4和所述电阻RV5的电阻值为1K。
在一个实施例中，所述熔断器FU2的型号为20A。
在一个实施例中，所述变压器TR1的型号为TRAN-2P2S。
在一个实施例中，所述电感L1的值为30H。
在一个实施例中，所述信号放大器U1，所述信号放大器U5的型号均为AD648S。
在一个实施例中，所述压力传感器U3的型号为MPX4115 ，温度传感器U2的型号为DS1822。
工作原理：电压+220V经过熔断器FU1保护电路，在经过变压器TR1变压经过发光二极管D1发光二极管D2与滑动变阻器RV1滑动变阻器RV2调节电路中电流大小，微弱的信号经过信号放大器U1放大，压力传感器U3与温度传感器U2通过检测信号，把接受到的信号传输给集成芯片U4，集成芯片U4把所接收到的信号传输给压力传感器显示板。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过设计一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，通过可变电阻并联的方式来调节电流的大小，有效适应电流小的电路，通过对集成芯片U4的端口特性研究，设计了模块抗干扰电路，最后通过信号放大来实现测量数值输出设计，可以大大提高控制系统的范围，同时降低了控制电路的复杂程度，消减了制造成本，加强了整体系统的可靠性与稳定性。
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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，包括：稳压单元，将接受的电压改变稳定的输出电压；信号放大单元，通过所述稳压单元所接收到的信号进行放大；检测单元，将所述信号放大单元的信号检测；转换单元，将所述检测单元的信号通过转换成数字值。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述稳压单元包括保险丝FU1、输入电压+220V、输出电压GND、变压器TR1、发光二极管D1、滑动变阻器RV1、发光二极管D2、滑动变阻器RV2，所述保险丝FU1的一端与交流电压+220V连接，所述保险丝FU1另一端与变压器TR1的正极输入端连接, GND与变压器TR1另一个输入端连接，所述变压器TR1的输出端与发光二极管D1的正极连接，所述发光二极管D1的负极与滑动变阻器RV1端口3连接，所述滑动变阻器RV1端口2与端口1并联与变压器TR1另一个输出端连接，所述发光二极管D2正极端与发光二极管D1的正极端连接，所述发光二极管D2的负极端与滑动变阻器RV2端口3连接，所述滑动变阻器RV2端口2与端口1并联与变压器TR1另一个输出端连接。
3.根据权利要求2所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述保险丝FU1的型号为20A，所述变压器TR1的型号为TRAN-2P2S，所述滑动变阻器RV2、所述滑动变阻器RV1的阻值均为1K，所述发光二极管D2、所述发光二极管D1的型号均为1N935。
4.根据权利要求1所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述信号放大电路包括电阻R1、电感L1、电阻R2、三极管Q1、电阻R3、信号放大器U1，所述电阻R1的一端与发光二极管D2正极连接，所述电阻R1另一端与电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与滑动变阻器RV2端口1连接，所述电阻R2的一端与发光二极管D2正极连接，所述R15的另一端与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1电感L1的公共端连接，所述三极管Q1的发射极与信号放大器U1的正极输入端连接，所述信号放大器U1的负极输入端与电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与滑动变阻器RV2的端口1连接，所述信号放大器U1的输出端与压力传感器U3端口1连接。
5.根据权利要求4所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述电阻R1、所述电阻R3、所述电阻R2的阻值均为300Ω，所述电感L1型号为30H，所述三极管Q1为NPN型晶体管，所述信号放大器U1为AD648S。
6.根据权利要求1所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述检测单元包括压力传感器U3、温度传感器U2、电阻R4、电容C2、所述压力传感器U3端口2与集成芯片U4的端口5连接，所述压力传感器U3端口3与集成芯片U4的端口16连接，所述压力传感器U3端口4与集成芯片U4的端口6连接，所述压力传感器U3端口5与集成芯片U4的端口19连接，所述压力传感器U3端口6与温度传感器U2的端口1连接，所述温度传感器U2的端口1与信号放大器U1负极输入端连接，所述温度传感器U2的端口2与集成芯片U4的端口3连接，所述温度传感器U2的端口3与压力传感器U3的端口1连接。
7.根据权利要求6所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述压力传感器U3型号为MPX4115，所述温度传感器U2型号为DS1822,所述电阻R4的阻值350Ω，所述电容C2的型号为100nF。
8.根据权利要求1所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述转换单元包括信号放大器U5、集成芯片U4、电解电容C1、电阻R5、电容C3、压敏电阻VR1，所述集成芯片U4的端口1与电阻R5与电容C3的公共端连接，所述集成芯片U4的端口17与电解电容C1正极连接，所述电解电容C1负极与集成芯片端口18连接，所述电解电容的正极输入+12V，所述压敏电阻VR1一端与电解电容C1连接，所述压敏电阻VR1的另一端与信号放大器端口1连接，所述信号放大器U5端口2与信号放大器U5的端口1连接，所述信号放大器U5的端口3与电阻R4电容C2的公共端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R4的另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R5的另一端与压力传感器U3均接地。
9.根据权利要求8所述的一种抗干扰单晶硅压力变送器电路，其特征在于，所述信号放大器U5、所述集成芯片U4的型号为DS3234，所述电解电容C1的型号为100nF，所述电阻R5阻值为300Ω，所述电容C3的值为300pF，所述压敏电阻VR1的型号为S14K115。
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