CN211013354U - 一种低功耗压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗压力传感器，包括：压力传感模块、信号唤醒模块、数据采集模块、控制器、数据传输模块、电源模块；压力传感模块与信号唤醒模块连接；信号唤醒模块分别与数据采集模块以及控制器连接；数据采集模块与控制器连接；控制器与数据传输模块连接；电源模块分别与信号唤醒模块、数据采集模块、控制器连接。本实用新型在原有具有定时唤醒功能的低功耗压力传感器基础上，增加了信号唤醒模块，通过压力值进行唤醒，并对唤醒时压力值进行锁存，使得低功耗压力传感器既可以进行低功耗的定时唤醒对压力的采集，也可以在压力值异常时进行自唤醒，并存储异常压力值，适用环境更加广泛。

Description

一种低功耗压力传感器

技术领域

本实用新型涉及一种低功耗压力传感器。

背景技术

传统的人工压力监测方法多是利用机械压力表，通过定期巡回查看来测量和记录数据，误差大、效率低、而且不能实时监控；采用有线的监控系统，各部件之间连接布线比较困难，移动较为不便，维护成本较高，并且易受周围环境的影响，测量精度不高。

在一些较为恶劣的环境下，比如户外、井下输油管、水管等压力测量环境，不适合使用人工和有线设备。

目前市场上的无线压力传感器装置大多数采用定时唤醒设备采集数据，对于突发信号不能及时处理，设备唤醒时间次数过多等存在功耗问题，此时无线压力传感器装置的根据信号自动唤醒就显现出独具的优势。

发明内容

本实用新型提供了一种低功耗压力传感器，以解决现有低功耗压力传感器无法根据压力信号自动唤醒的技术问题。

本实用新型提供了一种低功耗压力传感器，包括：压力传感模块、信号唤醒模块、数据采集模块、控制器、数据传输模块、电源模块；

所述压力传感模块与所述信号唤醒模块连接；所述信号唤醒模块分别与所述数据采集模块以及所述控制器连接；所述数据采集模块与所述控制器连接；所述控制器与所述数据传输模块连接；所述电源模块分别与所述信号唤醒模块、数据采集模块、数据传输模块、控制器连接。

进一步地，所述信号唤醒模块包括：信号放大单元、唤醒单元、数据锁存单元；所述信号放大单元分别与所述压力传感模块、唤醒单元、数据锁存单元连接；所述唤醒单元与所述控制器连接；所述数据锁存单元分别与所述数据采集模块、控制器连接。

进一步地，所述信号放大单元为仪表放大器电路；所述唤醒单元为运算放大电路；所述数据锁存单元为采样保持电路。

进一步地，所述信号放大单元包括：仪表放大器U2、电阻RG、电容C5、电容C6；所述唤醒单元包括：运算放大器U1A、运算放大器U1B、电阻R3、电阻R4；所述数据锁存单元包括：采样保持器U3、电容C7、电容C8、电容Ch；

所述仪表放大器U2正、负极输入端分别与所述压力传感模块的输出端连接，仪表放大器U2的两个增益调节引脚分别与所述电阻RG的两端连接，仪表放大器U2的输出端与所述运算放大器U1A的正极输入端连接，仪表放大器U2的接地端接地，仪表放大器U2的正电源输入端接正电源，仪表放大器U2的负电源输入端接负电源；所述电容C6一端与正电源连接，另一端接地；所述电容C5一端与负电源连接，另一端接地；所述运算放大器U1A的输出端分别与所述运算放大器U1A的负极输入端、采样保持器U3的输入端、数据采集模块输入端、运算放大器U1B的负极输入端连接；所述运算放大器U1B的正极输入端分别与所述电阻R3、电阻R4一端连接，运算放大器U1B的输出端与控制器的外部中断接口连接；所述电阻R3的另一端接正电源；所述电阻R4另一端接地；所述采样保持器U3的输出端与所述数据采集模块输入端连接，采样保持器U3的逻辑输入端与所述控制器的I/O端口连接，采样保持器U3的正电源输入端接正电源，采样保持器U3的负电源输入端接负电源，采样保持器U3的逻辑参考端接地，采样保持器U3的保持电容接入端通过所述电容Ch接地；所述电容C8一端与正电源连接，另一端接地；所述电容C7一端与负电源连接，另一端接地。

进一步地，所述仪表放大器U2为芯片AD620；所述运算放大器U1A、运算放大器U1B为芯片OPA2325；所述采样保持器U3为芯片LF198。

进一步地，所述数据传输模块是wifi无线模块。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在原有具有定时唤醒功能的低功耗压力传感器基础上，增加了信号唤醒模块，通过压力值进行唤醒，并对唤醒时压力值进行锁存，使得低功耗压力传感器既可以进行低功耗的定时唤醒对压力的采集，也可以在压力值异常时进行自唤醒，并存储异常压力值，适用环境更加广泛。

本实用新型将数据传输模块采用wifi无线模块，避免在恶劣环境下无法实现有线连接，可以使装置适用环境更加广泛。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型一种低功耗压力传感器的框图；

图2为本实用新型一种低功耗压力传感器的具体实施例电路图。

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。

本实用新型实施例提供一低功耗压力传感器，包括：压力传感模块、信号唤醒模块、数据采集模块、控制器、数据传输模块、电源模块；

压力传感模块，用于感应外界压力变化，并将压力变化变成电压变化；

信号唤醒模块，用于在装置处于低功耗工作状态时，当压力值异常时，主动唤醒控制器，解除低功耗工作状态，并将异常压力值进行锁存，供后续采集；

数据采集模块，用于对压力值进行采集，并形成控制器可以用信号；

控制器，用于控制装置的工作状态，并根据设定对电压数据进行发送；

数据传输模块，用于与外部接收端配对，传递数据；

压力传感模块与信号唤醒模块连接；信号唤醒模块分别与数据采集模块以及控制器连接；数据采集模块与控制器连接；控制器与数据传输模块连接；电源模块分别与信号唤醒模块、数据采集模块、控制器连接。

其中，信号唤醒模块包括：信号放大单元、唤醒单元、数据锁存单元；

信号放大单元，用于对压力传感模块产生的电压信号进行放大，供后续器件使用；

唤醒单元，用于当电压信号超过异常压力信号对应的电压值时，产生信号唤醒控制器；

数据锁存单元，基于控制器的锁存信号对数据进行锁存；

信号放大单元分别与压力传感模块、唤醒单元、数据锁存单元连接；唤醒单元与控制器连接；数据锁存单元分别与数据采集模块、控制器连接。

如图2所示，本实用新型的一个具体电路，包括：压力芯片RB1、芯片AD620、电阻RG、电容C5、电容C6、芯片OPA2325、电阻R3、电阻R4、芯片LF198、电容C7、电容C8、电容Ch、芯片ADS1220、控制芯片STM8L、wifi芯片、显示芯片OLED、扬声器BZ1；

压力芯片RB1的正极输出端与芯片AD620的3脚连接，压力芯片RB1的负极输出端与芯片AD620的2脚连接，芯片AD620的8脚和1脚之间串联RG，电源VCC分别与电容C6的一端以及芯片AD620的7脚连接，电源VEE分别与电容C5的一端以及芯片AD620的4脚连接，芯片AD620的5脚、电容C6的另一端、电容C5的另一端接地，芯片AD620的6脚与芯片OPA2325的5脚连接，芯片OPA2325的6脚分别与芯片OPA2325的7脚、芯片OPA2325的2脚、芯片LF198的3脚、芯片ADS1220的AIN2脚连接，电阻R3的一端与电源VCC连接，电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端以及芯片OPA2325的3脚连接，电阻R4的另一端接地，芯片OPA2325的7脚与控制芯片STM8L的外部中断脚连接，芯片LF198的1脚分别与电源VCC、电容C8的一端连接，芯片LF198的4脚分别与电源VEE、电容C7的一端连接，芯片LF198的6脚与电容Ch一端连接，电容C8另一端、电容C7另一端、电容Ch另一端、芯片LF198的7脚接地，芯片LF198的5脚与芯片ADS1220的AIN1脚连接，芯片ADS1220的输出脚以及使能控制脚分别与控制芯片STM8L对应的引脚连接，控制芯片STM8L的GPIO1脚与芯片LF198的8脚连接，控制芯片STM8L的通信接口引脚与wifi芯片的通信接口引脚连接，控制芯片的STM8L的显示器接入引脚与显示芯片OLED的接入脚连接，控制芯片STM8L的音响接入脚接入扬声器BZ1。

在控制芯片STM8L中正常设置唤醒间隔、数据发送间隔时间，控制芯片STM8L依照唤醒间隔设定，唤醒采集压力值，依照数据发送间隔设定，发送压力值。正常运行时压力芯片RB1产生的电压经过芯片AD620的初步放大，再经过芯片OPA2325再次放大后经芯片LF198供芯片ADS1220进行采集，此时芯片LF198不处于数据锁定状态。当控制芯片STM8L将装置转变成休眠的低功耗工作时，当压力芯片RB1产生的电压经过芯片AD620的初步放大，再经过芯片OPA2325后，芯片OPA2325的1脚输出的电压达到控制芯片STM8L外部中断触发电压时，说明压力值异常，此时控制芯片STM8L进入中断程序实现在唤醒间隔设定之外的自唤醒过程，立即控制芯片LF198进行数据锁存，避免错过采集异常压力值。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种低功耗压力传感器，其特征在于，包括：压力传感模块、信号唤醒模块、数据采集模块、控制器、数据传输模块、电源模块；

所述压力传感模块与所述信号唤醒模块连接；所述信号唤醒模块分别与所述数据采集模块以及所述控制器连接；所述数据采集模块与所述控制器连接；所述控制器与所述数据传输模块连接；所述电源模块分别与所述信号唤醒模块、数据采集模块、控制器连接。

2.如权利要求1所述的低功耗压力传感器，其特征在于，所述信号唤醒模块包括：信号放大单元、唤醒单元、数据锁存单元；所述信号放大单元分别与所述压力传感模块、唤醒单元、数据锁存单元连接；所述唤醒单元与所述控制器连接；所述数据锁存单元与所述数据采集模块连接。

3.如权利要求2所述的低功耗压力传感器，其特征在于，所述信号放大单元为仪表放大器电路；所述唤醒单元为运算放大电路；所述数据锁存单元为采样保持电路。

4.如权利要求2或3所述的低功耗压力传感器，其特征在于，所述信号放大单元包括：仪表放大器U2、电阻RG、电容C5、电容C6；所述唤醒单元包括：运算放大器U1A、运算放大器U1B、电阻R3、电阻R4；所述数据锁存单元包括：采样保持器U3、电容C7、电容C8、电容Ch；

所述仪表放大器U2正、负极输入端分别与所述压力传感模块的输出端连接，仪表放大器U2的两个增益调节引脚分别与所述电阻RG的两端连接，仪表放大器U2的输出端与所述运算放大器U1A的正极输入端连接，仪表放大器U2的接地端接地，仪表放大器U2的正电源输入端接正电源，仪表放大器U2的负电源输入端接负电源；所述电容C6一端与正电源连接，另一端接地；所述电容C5一端与负电源连接，另一端接地；所述运算放大器U1A的输出端分别与所述运算放大器U1A的负极输入端、采样保持器U3的输入端、数据采集模块输入端、运算放大器U1B的负极输入端连接；所述运算放大器U1B的正极输入端分别与所述电阻R3、电阻R4一端连接，运算放大器U1B的输出端与控制器的外部中断接口连接；所述电阻R3的另一端接正电源；所述电阻R4另一端接地；所述采样保持器U3的输出端与所述数据采集模块输入端连接，采样保持器U3的逻辑输入端与所述控制器的I/O端口连接，采样保持器U3的正电源输入端接正电源，采样保持器U3的负电源输入端接负电源，采样保持器U3的逻辑参考端接地，采样保持器U3的保持电容接入端通过所述电容Ch接地；所述电容C8一端与正电源连接，另一端接地；所述电容C7一端与负电源连接，另一端接地。

5.如权利要求4所述的低功耗压力传感器，其特征在于，所述仪表放大器U2为芯片AD620；所述运算放大器U1A、运算放大器U1B为芯片OPA2325；所述采样保持器U3为芯片LF198。

6.如权利要求1所述的低功耗压力传感器，其特征在于，所述数据传输模块是wifi无线模块。

Images