CN210377117U - 一种万能传感器soc系统集成模块、传感控制器及传感控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种万能传感器SOC系统集成模块、传感控制器及传感控制系统，涉及传感器的技术领域，该万能传感器SOC系统集成模块包括运放芯片和与运放芯片连接的外围电路，通常使用外围电路中的电源电路与外界电源连接为运放芯片进行供电；且，通过外围电路中的信号输入电路与外部传感探头连接时，在接收到外部传感探头输出的探测信号后，将探测信号传输至运放芯片；利用运放芯片对探测信号进行运算处理，生成对应的传感信号，并将传感信号通过信号输出电路传输至外部控制系统,能够有效的对探测信号进行运算以生成传感信号，且，将运放芯片和外围电路封装形成万能传感器SOC系统集成模块，减少了传感器的体积，进而便于用户的使用。

Description

一种万能传感器SOC系统集成模块、传感控制器及传感控制 系统

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种万能传感器SOC(System onChip，系统级芯片)系统集成模块、传感控制器及传感控制系统。

背景技术

传感器一般能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，其通常由大量的敏感元件和转换元件组成，由于其组成的元件使用数量较多，从而导致封装后的传感器的体积较大，体积较大的传感器为用户的使用带来了不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种万能传感器SOC系统集成模块、传感控制器及传感控制系统，以缓解上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种万能传感器SOC系统集成模块，其中，该万能传感器SOC系统集成模块包括：运放芯片和与运放芯片连接的外围电路，其中，外围电路包括电源电路和信号电路；电源电路用于与外界电源连接为运放芯片进行供电；信号电路包括信号输入电路和信号输出电路，信号输入电路与外部传感探头连接，用于接收外部传感探头输出的探测信号；并将探测信号传输至运放芯片；运放芯片用于对探测信号进行运算处理，生成对应的传感信号，并将传感信号通过信号输出电路传输至外部控制系统。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，电源电路包括正电源电路和负电源电路；其中，正电源电路包括隔离二极管，隔离二极管的阴极与运放芯片的正极供电引脚连接，隔离二极管的阳极与外界电源的正极连接；负电源电路包括一接地电容，且，运放芯片的负极供电引脚通过负电源电路与外界电源的负极连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，信号输入电路包括正向信号输入电路和负向信号输入电路；正向信号输入电路与运放芯片的正向信号输入引脚连接；负向信号输入电路与运放芯片的负向信号输入引脚连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，正向信号输入电路包括第一滤波电路，第一滤波电路与正向信号输入引脚连接。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，信号输出电路与运放芯片的信号输出引脚连接，包括至少一个信号传输电阻，信号传输电阻串联在信号输出引脚和外部控制系统的连接通路上。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，信号输出电路还包括第二滤波电路，第二滤波电路连接至信号输出引脚和外部控制系统的连接通路上。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，运放芯片和与运放芯片连接的外围电路封装在一个封装体内；封装体外部设置有多个引脚，且，每个引脚均与运放芯片和外围电路对应。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，多个引脚包括电源引脚、信号引脚和设置在电源引脚和信号引脚之间的隔离引脚；多个引脚在封装体的至少一个边缘上依次排列；其中，电源引脚包括正电源引脚和负电源引脚，正电源引脚和负电源引脚分别设置在封装体不同的边缘，以进行电气隔离；信号引脚的数量为多个，分别连接至信号输入电路和信号输出电路。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种传感控制器，其中，该传感控制器配置有上述的万能传感器SOC系统集成模块。

第三方面，本实用新型实施例还提供一种传感控制系统，其中，该传感控制系统包括外部数显系统，还包括上述的传感控制器。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种万能传感器SOC系统集成模块、传感控制器及传感控制系统，该万能传感器SOC系统集成模块包括运放芯片和与运放芯片连接的外围电路，通常使用外围电路中的电源电路与外界电源连接为运放芯片进行供电；且，通过外围电路中的信号输入电路与外部传感探头连接时，在接收到外部传感探头输出的探测信号后，将探测信号传输至运放芯片；利用运放芯片对探测信号进行运算处理，生成对应的传感信号，并将传感信号通过信号输出电路传输至外部控制系统,能够有效的对探测信号进行运算以生成传感信号，且，将运放芯片和外围电路封装形成万能传感器SOC系统集成模块，减少了传感器的体积，进而便于用户的使用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的一种万能传感器SOC系统集成模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种万能传感器SOC系统集成模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种万能传感器SOC系统集成模块的电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种封装体的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种传感控制器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种传感控制系统的结构示意图。

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，下面将结合附图对本实用新型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，本领域技术人员在没有做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。

目前，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。然而，在实际使用时，由于构成传感器的组成的元件使用数量较多，从而导致封装后的传感器的体积较大，体积较大的传感器为用户的使用带来了不便。基于此，本实用新型实施例提供的一种万能传感器SOC系统集成模块、传感控制器及传感控制系统，可以缓解上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种万能传感器SOC系统集成模块进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种万能传感器SOC系统集成模块，如图1所示的一种万能传感器SOC系统集成模块的结构示意图，该万能传感器SOC系统集成模块包括：运放芯片102和与运放芯片连接的外围电路104，其中，外围电路包括电源电路106和信号电路108；

通常，电源电路用于与外界电源连接为运放芯片进行供电；如图1所示，信号电路108包括信号输入电路110和信号输出电路112，信号输入电路与外部传感探头连接，用于接收外部传感探头输出的探测信号；并将探测信号传输至运放芯片；运放芯片用于对探测信号进行运算处理，生成对应的传感信号，并将传感信号通过信号输出电路传输至外部控制系统。

具体地，为了能够对不同的物理量信息实现采集，在实际使用时，上述的外部传感探头可以根据需要采集的物理量信息选取对应种类的外部传感探头进行信息采集，当外部传感探头将对物理量信息采集到的探测信号发送至运放芯片后，利用上述运放芯片为精密运算放大器对探测信号进行运放处理，以生成该探测信号对应的传感信号，并，将该传感信号发送至外部控制系统，使得该外部控制系统根据获取到的传感信号进行相应的控制动作以实现闭环控制。

本实用新型实施例提供的一种万能传感器SOC系统集成模块，该万能传感器SOC系统集成模块包括运放芯片和与运放芯片连接的外围电路，通常使用外围电路中的电源电路与外界电源连接为运放芯片进行供电；且，通过外围电路中的信号输入电路与外部传感探头连接时，在接收到外部传感探头输出的探测信号后，将探测信号传输至运放芯片；利用运放芯片对探测信号进行运算处理，生成对应的传感信号，并将传感信号通过信号输出电路传输至外部控制系统,能够有效的对探测信号进行运算以生成传感信号，且，将运放芯片和外围电路封装形成万能传感器SOC系统集成模块，减少了传感器的体积，进而便于用户的使用。

进一步，图2示出了另一种万能传感器SOC系统集成模块的结构示意图，如图2所示，电源电路106包括正电源电路202和负电源电路204；其中，正电源电路包括隔离二极管，隔离二极管的阴极与运放芯片的正极供电引脚连接，隔离二极管的阳极与外界电源的正极连接；负电源电路包括一接地电容，且，运放芯片的负极供电引脚通过负电源电路与外界电源的负极连接。

在实际使用时，为了便于理解，图3示出了一种万能传感器SOC系统集成模块的电路示意图，如图3所示，正电源电路包括隔离二极管D1，该隔离二极管D1的作用为了防止因接错外界电源输入的电压方向而造成万能传感器SOC系统集成模块的损坏，并且，该隔离二极管D1的阴极与运放芯片102的正极供电引脚8连接，隔离二极管D1的阳极与外界电源的正极V+连接；负电源电路包括一接地电容C1，该接地电容C1用于滤除外界电源电压中的纹波，且，运放芯片的负极供电引脚4通过该负电源电路与外界电源的负极V-连接。

在实际使用时，如图2所示，信号输入电路包括正向信号输入电路206和负向信号输入电路208；正向信号输入电路与运放芯片的正向信号输入引脚连接；负向信号输入电路与运放芯片的负向信号输入引脚连接。

具体地，该正向信号输入电路包括第一滤波电路，如图3所示，该第一滤波电路是由并联连接的R2和C2构成，且，该第一滤波电路的一端与地连接，另一端与运放芯片的正向信号输入引脚3连接，而负向信号输入电路208与运放芯片的负向信号输入引脚2连接；具体使用时，外部传感探头是通过测控桥路与上述万能传感器SOC系统集成模块连接的，具体地，该测控桥路是与信号输入电路的正向信号输入电路和负向信号输入电路连接，通过该测控桥路将外部传感探头的探测信号输送至万能传感器SOC系统集成模块中进行运算处理。

在实际应用时，为了使得上述生成的传感信号输送至外部控制系统，通常，将上述的信号输出电路与运放芯片的信号输出引脚连接，其中，该信号输出电路包括至少一个信号传输电阻，信号传输电阻串联在信号输出引脚和外部控制系统的连接通路上。

为了便于理解，如图3所示，该信号输出电路包括相互串联的信号传输电阻R4和信号传输电阻R5，其中，信号传输电阻R4与运放芯片的信号输出引脚1连接，而信号传输电阻R5直接与外部控制系统连接，在实际使用时，传感信号通过信号传输电阻R4和信号传输电阻R5传输至外部控制系统进行控制应用。

在具体实现时，为了对输出的传感信号进行滤波处理，通常信号输出电路还包括第二滤波电路，第二滤波电路连接至信号输出引脚和外部控制系统的连接通路上。

优选地，为了对上述传感信号进行充分滤波，在本实施例中，该第二滤波电路即包括一接地电容构成的滤波电路也包括由一并联的电阻和电容构成的滤波电路，为了便于说明，如图3所示，可将接地电容C3连接至信号传输电阻R4和信号传输电阻R5之间，而将由电阻R3和电容C4构成的滤波电路与信号传输电阻R4和运放芯片的负向信号输入引脚2，其中，运放芯片的负向信号输入引脚2即为上述的信号输出引脚。

在实际应用时，为了减少传感器的体积，通常将上述运放芯片和与运放芯片连接的外围电路封装在一个封装体内构成一集成芯片，封装体外部设置有多个引脚，且，每个引脚均与运放芯片和外围电路对应。

具体地，图4示出了一种封装体的结构示意图，如图4所示，封装体400是将上述运放芯片和外围电路封装之后进行使用，通常，在该集成芯片上还设置有与运放芯片和外围电路对应的多个引脚，其中，多个引脚包括电源引脚、信号引脚和设置在电源引脚和信号引脚之间的隔离引脚；多个引脚在封装体的至少一个边缘上依次排列；其中，电源引脚包括正电源引脚和负电源引脚，正电源引脚和负电源引脚分别设置在封装体不同的边缘，以进行电气隔离；信号引脚的数量为多个，分别连接至信号输入电路和信号输出电路。

如图4所示，电源引脚包括正电源引脚401和负电源引脚402，该两个引脚分别设置在封装体不同的边缘，为了实现电气隔离还在封装体的不同的边缘上设置了隔离引脚403和隔离引脚404，该隔离引脚403和隔离引脚404不与其他电路进行连接为空接引脚；进一步，为了实现信号的传输，该封装体上的信号引脚包括正向信号输入引脚405、负向信号输入引脚406、信号输出引脚407和接地引脚408，其中，正向信号输入引脚和负向信号输入引脚用于探测信号的正向信号和负向信号输入，接地引脚与地连接，且信号输出引脚和接地引脚用于传感信号的输出。

具体地，上述每个引脚均与运放芯片和外围电路对应，为了便于理解，如图3所示，正电源引脚401与正电源电路的隔离二极管D1对应；负电源引脚402与负电源电路的接地电容C1对应；正向信号输入引脚405与正向信号输入引脚3以及并联连接的R2和C2对应；负向信号输入引脚406与负向信号输入引脚2对应；信号输出引脚407与信号输出电路的信号传输电阻R5对应；接地引脚408与运放芯片的引脚5和引脚6对应。

实施例二：

本实用新型实施例还提供了一种传感控制器，图5示出了一种传感控制器的结构示意图，如图5所示，传感控制器502配置有上述的万能传感器SOC系统集成模块504，该传感控制器还包括外部传感探头506，和与该传感器探头连接的测控桥路508，且，外部传感探头通过测控桥路与万能传感器SOC系统集成模块连接，在实际使用时为了能够对该传感控制器的精确度和灵敏度进行调整，该传感控制器还包括与万能传感器SOC系统集成模块连接的调零模块510和与测控桥路和万能传感器SOC系统集成模块均连接的灵敏调整模块512。

具体实现时，该传感控制器为了能够满足对不同的物理量信息进行采集，需要使得该传感控制器能适应各种外部传感探头，在实际使用时，由于不同的外部传感探头内部设置不同的内阻，所以，在外部传感探头的内阻并入到测控桥路时，会破坏测控桥路的平衡，因此，为了防止因外部传感探头内阻造成的物理量信息采集不准确的问题，所以，当插入传感控制器的外部传感探头种类发生变化时，首先，利用上述的调零模块和灵敏调整模块对外部传感探头进行调零操作和灵敏度调整操作，消除传感器探头内阻对物理量测量结果的影响之后，在使用调整后的传感控制器获取传感信号。

具体使用时，由于该传感控制器具有调零模块、双组电源和灵敏度调整模块，在实际使用时，通过对外部传感探头进行调零操作和灵敏度调整操作，使得该传感控制器具有较高的精确度和灵敏度，同时，由于该传感控制器具有精密的运放芯片，使得该传感控制器也具有较高的线性度。为了便于说明，表1示出了一种传感控制器指标的示意图，如表1所示：

序号	传感控制器	技术参数
			1	精准度	±1.0％
2	线性度	±1.0％

由上表可知，表1中给出了该传感控制器的指标以及指标对应的具体技术参数，其中，精准度指标对应的技术参数为±1.0％，线性度指标对应的技术参数为±1.0％，由上述给出的技术参数可知该传感控制器具有较高的精确度和线性度。

本实用新型实施例提供的传感控制器，与上述实施例提供的万能传感器SOC系统集成模块具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实用新型实施例还提供一种传感控制系统，图6示出了一种传感控制系统的结构示意图，如图6所示，该传感控制系统包括外部数显系统600，还包括上述的传感控制器502。

在实际使用时，该传感控制器能适应各类外部传感探头，能有效转换各类物理量传感信号，传感信号传输至外部数显系统中之后，可利用外部数显系统的显示屏进行传感信号的显示，此外，该外部数显系统还可以通过获取到的传感信号进行相应的控制动作以实现闭环控制。

本实用新型实施例所提供的一种万能传感器SOC系统集成模块、传感控制器及传感控制系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的传感控制器和传感控制系统的具体工作过程，可以参考前述万能传感器SOC系统集成模块实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述万能传感器SOC系统集成模块包括：运放芯片和与所述运放芯片连接的外围电路，其中，所述外围电路包括电源电路和信号电路；

所述电源电路用于与外界电源连接为所述运放芯片进行供电；

所述信号电路包括信号输入电路和信号输出电路，所述信号输入电路与外部传感探头连接，用于接收所述外部传感探头输出的探测信号；并将所述探测信号传输至运放芯片；

所述运放芯片用于对所述探测信号进行运算处理，生成对应的传感信号，并将所述传感信号通过所述信号输出电路传输至外部控制系统。

2.根据权利要求1所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述电源电路包括正电源电路和负电源电路；

其中，所述正电源电路包括隔离二极管，所述隔离二极管的阴极与所述运放芯片的正极供电引脚连接，所述隔离二极管的阳极与所述外界电源的正极连接；

所述负电源电路包括一接地电容，且，所述运放芯片的负极供电引脚通过所述负电源电路与所述外界电源的负极连接。

3.根据权利要求1所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述信号输入电路包括正向信号输入电路和负向信号输入电路；

所述正向信号输入电路与所述运放芯片的正向信号输入引脚连接；

所述负向信号输入电路与所述运放芯片的负向信号输入引脚连接。

4.根据权利要求3所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述正向信号输入电路包括第一滤波电路，所述第一滤波电路与所述正向信号输入引脚连接。

5.根据权利要求4所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述信号输出电路与所述运放芯片的信号输出引脚连接，包括至少一个信号传输电阻，所述信号传输电阻串联在所述信号输出引脚和所述外部控制系统的连接通路上。

6.根据权利要求5所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述信号输出电路还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路连接至所述信号输出引脚和所述外部控制系统的连接通路上。

7.根据权利要求6所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，所述运放芯片和与所述运放芯片连接的外围电路封装在一个封装体内；

所述封装体外部设置有多个引脚，且，每个所述引脚均与所述运放芯片和所述外围电路对应。

8.根据权利要求7所述的万能传感器SOC系统集成模块，其特征在于，多个所述引脚包括电源引脚、信号引脚和设置在所述电源引脚和所述信号引脚之间的隔离引脚；多个所述引脚在所述封装体的至少一个边缘上依次排列；其中，所述电源引脚包括正电源引脚和负电源引脚，所述正电源引脚和负电源引脚分别设置在所述封装体不同的边缘，以进行电气隔离；所述信号引脚的数量为多个，分别连接至所述信号输入电路和所述信号输出电路。

9.一种传感控制器，其特征在于，所述传感控制器配置有权利要求1-8任一项所述的万能传感器SOC系统集成模块。

10.一种传感控制系统，其特征在于，所述传感控制系统包括外部数显系统，还包括权利要求9所述的传感控制器。

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