CN210327527U - 基于电阻式应变计配合单片机的微压开关 - Google Patents
基于电阻式应变计配合单片机的微压开关 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，包括MCU和应变计，所述应变计通过MCU的AD通道采集信号，由MCU内部的模数转换器将电压信号转化为数字信号，经过算法处理后，由MCU的IO口输出高低电平信号控制微压开关触发。本实用新型采用24位ΣΔADC模数转换器具有高精度，高位数，原将电压转换为时间信号，用数字滤波器处理后得到数字值，此类型的模数转换器结构数字部分基本上容易单片化，容易做到高分辨率，电阻式应变计搭配特定的电路与MCU配置，达到内部放大倍数最大化，输出变化量最大化，搭配特定的电路，有效的降低了成本，简单的实现了信号的采集，具有很强的创造性。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于电阻式应变计配合单片机的微压开关。
背景技术
智能家居(smart home,home automation)是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
智能家居由于部分产品材料的原因，不适用触摸开关应用，为保证产品的美观及实用性，利用电阻式应变计配合24位∑△A/D，达到替代触摸式开关的作用，按键使用压力的范围可调节。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，本实用新型利用电阻式应变计配合24位∑△ A/D模数转换器，达到替代触摸式开关的作用，按键使用压力的范围可调节。
本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，包括微压开关，其特征在于，包括MCU和应变计，所述应变计通过MCU的AD通道采集信号，由MCU内部的模数转换器将电压信号转化为数字信号，经过算法处理后，由MCU的IO口输出高低电平信号控制微压开关触发。所述 MCU的通讯接口支持I2C或UART通讯协议，可输出按键信号的变化量。
优选的，所述应变计为电阻式应变计。所述模数转换器为24位ΣΔADC模数转换器。
作为优选的实施，其采用24位ΣΔADC模数转换器具有高精度，高位数，原将电压转换为时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值，此类型的模数转换器结构数字部分基本上容易单片化，容易做到高分辨率。
优选的，所述MCU的AD通道与按键一一对应，按键1信号采集输入端为AN0，按键2的信号采集输入AN1，采集的电压信号通过PGA放大后，经由24位ΣΔADC模数转换器转换为数字信号。所述MCU的VIN 脚为取电脚，供电范围3V-5V，通过芯片内部的LDO线性稳压器，将电压转化为程序所配置的电压，VOREG脚输出配置电压给传感器供电。
作为优选的实施，采用电阻式应变计搭配特定的电路与MCU配置，达到内部放大倍数最大化，输出变化量最大化。且LDO线性稳压器可从电源的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压，提供热过载保护、安全限流等增值特性，关断模式还能大幅降低功耗。
优选的，所述24位ΣΔADC模数转换器将模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA转换器还原为模拟量，输入给MCU。所述MCUAD通道经过采样电路向处于输出状态的被测MCU芯片的IO管脚提供测试信号。所述 MCU根据所述测试信号调整所述被测MCU芯片的IO管脚输出的电信号，所述测试信号为电压信号。所述MCU内部设有放大电路，所述放大电路对模拟测试信号进行放大处理，处理后的模拟信号由24位ΣΔ ADC模数转换器转换为数字信号。
作为优选的实施，模拟信号经放大后转换为更精确的数字信号，其在传输过程中，与模拟信号相比，数字信号在传输过程中具有更高的抗干扰能力，更远的传输距离，且失真幅度小。
本实用新型的有益效果为：
1)采用24位ΣΔADC模数转换器具有高精度，高位数，原将电压转换为时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值，此类型的模数转换器结构数字部分基本上容易单片化，容易做到高分辨率。
2)采用电阻式应变计搭配特定的电路与MCU配置，达到内部放大倍数最大化，输出变化量最大化。
3)采用电阻式应变计，搭配特定的电路，有效的降低了成本，简单的实现了信号的采集。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是本实用新型的整体电路原理示意图；
图2是本实用新型的24位ΣΔADC模数转换器电路原理图；
图3是本实用新型的内部电源原理框图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，包括MCU 和应变计，所述应变计通过MCU的AD通道采集信号，由MCU内部的模数转换器将电压信号转化为数字信号，经过算法处理后，由MCU的IO 口输出高低电平信号控制微压开关触发。
外部电源给MCU供电，取电范围为3V-5V，应变计供电采用芯片内部的LDO产生的AVDD，按键数量与MCU的AD采集通道数量有关。数据采集处理完成后，可控制IO口输出表示微压开关达到触发条件，或采用通信协议将数据发送。
电路工作逻辑(参见图1)：应变计(输入端)，通过MCU的AD通道采集信号，由芯片内部的24位ΣΔADC将电压信号转化为数字信号，经过算法处理后，由IO口输出高低电平信号，来表示微压开关是否满足触发条件。
通讯接口，依据MCU所拥有的资源来定义。一般会支持I2C或UART 通讯协议。可根据特殊产品要求输出按键信号的变化量。
如图2所示的24位ΣΔADC模数转换器，以两个微压按键为例， AD通道与按键一一对应，按键1信号采集输入端为AN0，按键2的信号采集输入AN1，采集的电压信号通过PGA放大后，经由24位ΣΔADC 转换为数字信号。
如图3所示内部电源，其中VIN脚为取电脚，供电范围3V-5V，通过芯片内部的LDO线性稳压器，将电压转化为程序所配置的电压(四挡可选2.4V,2.6V,2.9V,3.3V)，VOREG脚输出配置电压，给传感器供电。
本实施例中，24位ΣΔADC高精度A/D转换器，可以直接接入模拟量(来自传感器或其他控制信号)，并直接将这些信号转化为24位的数字量。独特的利用电阻式应变计，搭配特定的电路，有效的降低了成本，简单的实现了信号的采集。24位ΣΔADC模数转换器，将应变计的模拟电压信号通过模数转换器转换为数字信号，利用特定的算法将数字信号处理为压力变化值。
MCU的AD通道与按键一一对应，按键1信号采集输入端为AN0，按键2的信号采集输入AN1，采集的电压信号通过PGA放大后，经由 24位ΣΔADC模数转换器转换为数字信号。所述MCU的VIN脚为取电脚，供电范围3V-5V，通过芯片内部的LDO线性稳压器，将电压转化为程序所配置的电压，VOREG脚输出配置电压给传感器供电。
采用电阻式应变计搭配特定的电路与MCU配置，达到内部放大倍数最大化，输出变化量最大化。且LDO线性稳压器可从电源的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压，提供热过载保护、安全限流等增值特性，关断模式还能大幅降低功耗。
24位ΣΔADC模数转换器将模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA转换器还原为模拟量，输入给MCU。所述MCUAD通道经过采样电路向处于输出状态的被测MCU芯片的IO管脚提供测试信号。所述MCU根据所述测试信号调整所述被测MCU芯片的IO管脚输出的电信号，所述测试信号为电压信号。所述MCU内部设有放大电路，所述放大电路对模拟测试信号进行放大处理，处理后的模拟信号由24位ΣΔADC模数转换器转换为数字信号。
模拟信号经放大后转换为更精确的数字信号，其在传输过程中，与模拟信号相比，数字信号在传输过程中具有更高的抗干扰能力，更远的传输距离，且失真幅度小。
综上本实用新型模数转换器高精度，高位数，24位ΣΔADC模数转换器，原理类似于积分型模数转换器，将电压转换为时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值，此类型的模数转换器结构数字部分基本上容易单片化，容易做到高分辨率。独特电阻式应变计搭配特定的电路与MCU配置，达到内部放大倍数最大化，输出变化量最大化。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，包括微压开关，其特征在于，包括MCU和应变计，所述应变计通过MCU的AD通道采集信号，由MCU内部的模数转换器将电压信号转化为数字信号，经过算法处理后，由MCU的IO口输出高低电平信号控制微压开关触发。
2.根据权利要求1所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述MCU的通讯接口支持I2C或UART通讯协议，可输出按键信号的变化量。
3.根据权利要求1所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述应变计为电阻式应变计。
4.根据权利要求1所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述模数转换器为24位ΣΔADC模数转换器。
5.根据权利要求1所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述MCU的AD通道与按键一一对应，采集的电压信号通过PGA放大后，经由24位ΣΔADC模数转换器转换为数字信号。
6.根据权利要求1所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述MCU的VIN脚为取电脚，通过芯片内部的LDO线性稳压器，将电压转化为程序所配置的电压，VOREG脚输出配置电压给传感器供电。
7.根据权利要求5所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述24位ΣΔADC模数转换器将模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA转换器还原为模拟量，输入给MCU。
8.根据权利要求7所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述MCU的AD通道经过采样电路向处于输出状态的被测MCU芯片的IO管脚提供测试信号。
9.根据权利要求8所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述MCU根据所述测试信号调整所述被测MCU芯片的IO管脚输出的电信号，所述测试信号为电压信号。
10.根据权利要求1所述的基于电阻式应变计配合单片机的微压开关，其特征在于，所述MCU内部设有放大电路，所述放大电路对模拟测试信号进行放大处理，处理后的模拟信号由24位ΣΔADC模数转换器转换为数字信号。
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| CN201920690756.1U CN210327527U (zh) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 基于电阻式应变计配合单片机的微压开关 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110086459A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-02 | 华瑞昇电子（深圳）有限公司 | 基于电阻式应变计配合24位∑△a/d型单片机的微压开关 |
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2019
- 2019-05-13 CN CN201920690756.1U patent/CN210327527U/zh active Active
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| CN110086459A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-02 | 华瑞昇电子（深圳）有限公司 | 基于电阻式应变计配合24位∑△a/d型单片机的微压开关 |
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