CN211717676U - 多功能传感器检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能传感器检测仪，包括检测模块和压力变送器模块；检测模块包括第一线路板，第一线路板包括ARM主芯片、第一标准激励输出模块、第二标准激励输出模块、信号测量模块、数据选择与分配模块和电源管理模块，能够实现对传感器的高精度测量；压力变送器模块包括温度压力检测模块和第二线路板，第二线路板包括压力信号放大电路、压力信号转换电路、温度信号处理电路和MCU处理模块，能够降低数据失真，具有较高的测量精度；多功能传感器检测仪兼具检测功能和压力检测功能，能够满足多种使用需求。

Description

多功能传感器检测仪

技术领域

本实用新型涉及信号测量设备领域，特别涉及一种多功能传感器检测仪。

背景技术

传感器在科学研究和技术开发中，特别是在信息技术，自动化技术，现代制造等技术中，起着不可替代的作用，压力传感器是目前应用数量最多的一种传感器，广泛应用于石油、化工等工业领域、航空、航天等国防领域以及其它领域。随着科学技术的不断发展，精度高、稳定性好、体积小、适应范围广将是压力传感器的发展方向。

传感器能感受到监测的信息,按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信号输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等，它是实现自动控制和监测的重要仪器。传感器制作完成后或者使用前一般需要进行检测和校正，目前常用的检测设备对传感器的测量普遍存在测量精度不够高的问题，影响传感器的校正和使用，同时也存在功能单一的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多功能传感器检测仪，能够实现对传感器的高精度测量，而且功能多样，满足多种使用需求。

根据本实用新型实施例的一种多功能传感器检测仪，包括检测模块和压力变送器模块，所述检测模块包括第一线路板，所述第一线路板包括：

ARM主芯片，用于对接收到的信号进行校准和线性化处理；

第一标准激励输出模块，用于输出恒流电源给传感器；

第二标准激励输出模块，用于输出恒压电源给传感器；

信号测量模块，包括第一可编程放大器和模拟数字转换模块，所述第一可编程放大器用于接收小幅值信号并将所述小幅值信号进行放大，所述第一可编程放大器的输出端连接所述模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块用于接收大幅值信号以及用于将大幅值信号和所述第一可编程放大器输出的信号进行转换，所述模拟数字转换模块的输出端连接所述ARM主芯片；

数据选择与分配模块，分别与所述第一可编程放大器和所述模拟数字转换模块连接，用于将接收到的信号进行选择与分配；

电源管理模块，分别与所述ARM主芯片、第一标准激励输出模块、第二标准激励输出模块、信号测量模块和数据选择与分配模块连接，用于提供不同电压等级的供电电源和参考电源；

所述压力变送器模块包括：

温度压力检测模块，包括用于检测温度和压力的传感器芯体，所述传感器芯体设置有温度信号输出端口和压力信号输出端口；

第二线路板，包括压力信号放大电路、压力信号转换电路、温度信号处理电路和MCU处理模块，所述压力信号输出端口连接所述压力信号放大电路，所述压力信号放大电路连接所述压力信号转换电路，所述温度信号输出端口连接所述温度信号处理电路，所述温度信号处理电路和所述压力信号转换电路连接所述MCU处理模块。

根据本实用新型实施例的一种多功能传感器检测仪，至少具有如下有益效果：通过设置第一标准激励输出模块和第二标准激励输出模块以输出恒流电源或者恒压电源给传感器，数据选择与分配模块接收到传感器输送过来的信号后，进行分配，小幅值信号经过第一可编程放大器进行放大以及经过模拟数字转换模块进行转换后送入ARM主芯片，大幅值信号经过模拟数字转换模块进行转换后送入ARM主芯片，最后由ARM主芯片对接收到的信号进行校准和线性化处理，从而能够实现对传感器的高精度测量；同时还设置有压力变送器模块，压力变送器模块通过传感器芯体来检测温度和压力，然后温度压力检测模块从温度信号输出端口输出温度信号，温度信号经过温度信号处理电路进行放大和转换之后送入MCU处理模块，温度压力检测模块还从压力信号输出端口输出压力信号，先经过压力信号放大电路进行放大，然后送入压力信号转换电路进行转换，将模拟信号数字化，最后送入MCU处理模块，对温度信号和压力信号分开两路分别进行处理，能够分别针对两路信号进行补偿和转换，降低数据失真，具有较高的测量精度；多功能传感器检测仪兼具检测功能和压力检测功能，能够满足多种使用需求。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一标准激励输出模块包括两路并列的恒流电源输出模块和过流保护模块，所述过流保护模块连接所述ARM主芯片用于输出过流保护信号给所述ARM主芯片。通过设置两路恒流电源输出模块，能够同时提供两路恒流电源输出供检测使用；还设置有过流保护模块，当检测到电流信号过大时输出过流保护信号给ARM主芯片，由ARM主芯片做出保护动作，避免烧坏检测仪。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二标准激励输出模块包括两路并列的恒压电源输出模块和过压保护模块，所述过压保护模块连接所述ARM主芯片用于输出过压保护信号给所述ARM主芯片。通过设置两路恒压电源输出模块，能够同时提供两路恒压电源输出供检测使用；还设置有过压保护模块，当检测到电压信号过大时输出过压保护信号给ARM主芯片，由ARM主芯片做出保护动作，避免烧坏检测仪。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源管理模块包括整流模块、隔离模块、稳压模块、用于输出第一电压的第一降压模块、用于输出第二电压的第二降压模块、用于输出第三电压的第三降压模块和用于输出参考电压的第四电压模块；所述整流模块、所述隔离模块和所述稳压模块依次连接，所述稳压模块的输出端分别连接所述第一降压模块、所述第二降压模块、所述第三降压模块和所述第四电压模块。整流模块将交流电源输入的交流电转换成直流电，隔离模块进行隔离，然后稳压模块提供稳定的直流输出。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一电压为12V，所述第二电压为5V，所述第三电压为3.3V。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一线路板还包括上位机通讯模块，所述上位机通讯模块与所述ARM主芯片连接。设置上位机通讯模块以便于将检测到的信号传输给上位机进行存储和使用。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一线路板还包括显示与报警模块，所述显示与报警模块连接所述ARM主芯片。设置显示与报警模块可以将检测仪检测的结果显示出来，以及在发生过流、短路、过压等异常情况是发出警报。

根据本实用新型的一些实施例，还包括壳体，所述第一线路板设置在所述壳体内部，所述壳体上设置有仪表面板，所述仪表面板上设置有传感器供电端口、传感器信号测量端口和显示屏，所述传感器供电端口与所述第一标准激励输出模块的输出端和第二标准激励输出模块的输出端连接；所述传感器信号测量端口与所述数据选择与分配模块的输出端连接，所述显示屏与所述ARM主芯片连接。将传感器供电端口、传感器信号测量端口和显示屏均设置在仪表面板上，便于检测时可以快速进行接线以及直观地查看检测结果。

根据本实用新型的一些实施例，所述压力信号放大电路包括用于将所述传感器芯体输出的压力信号进行放大的第二可编程放大器；所述压力信号转换电路包括用于将所述压力信号放大电路输出的模拟信号转换成数字信号的32位模数转换芯片；所述温度信号处理电路包括用于实时获取所述传感器芯体输出的温度信号并进行放大和转换的温度采集芯片。采用第二可编程放大器对压力信号进行处理，具有低温漂、低噪音的放大效果；

根据本实用新型的一些实施例，所述第二线路板还包括电源电路和通信接口模块，所述电源电路分别连接所述压力信号放大电路、所述压力信号转换电路、所述温度信号处理电路和所述MCU处理模块；所述通信接口模块连接所述MCU处理模块。电源电路用于为压力信号放大电路、压力信号转换电路、温度信号处理电路和MCU处理模块提供所需的电压。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的第一线路板结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的ARM主芯片的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的第一标准激励输出模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的恒压电源输出模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的过压保护模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的第一可编程放大器的电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的模拟数字转换模块的电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的数据选择与分配模块的电路原理图；

图9为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的电源管理模块的电路原理图；

图10为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的上位机通讯模块的电路原理图；

图11为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的显示与报警模块的电路原理图；

图12为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的仪表面板的结构示意图；

图13为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的压力变送器模块电路原理图；

图14为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的温度压力检测模块的电路原理图；

图15为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的压力信号放大电路的电路原理图；

图16为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的压力信号转换电路的电路原理图；

图17为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的温度信号处理电路的电路原理图；

图18为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的MCU处理模块的电路原理图；

图19为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的电源电路的电路原理图；

图20为本实用新型实施例提供的一种多功能传感器检测仪的通信接口模块的电路原理图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种多功能传感器检测仪，包括检测模块和压力变送器模块；

检测模块包括第一线路板，参照图1、图2、图6、图7和图8，第一线路板包括：

ARM主芯片100，用于对接收到的信号进行校准和线性化处理；

第一标准激励输出模块200，用于输出恒流电源给传感器；

第二标准激励输出模块300，用于输出恒压电源给传感器；

信号测量模块400，包括第一可编程放大器410和模拟数字转换模块420，第一可编程放大器410用于接收小幅值信号并将小幅值信号进行放大，第一可编程放大器410的输出端连接模拟数字转换模块420，模拟数字转换模块420用于接收大幅值信号以及用于将大幅值信号和第一可编程放大器410输出的信号进行转换，模拟数字转换模块420的输出端连接ARM主芯片100；

数据选择与分配模块500，分别与第一可编程放大器410和模拟数字转换模块420连接，用于将接收到的信号进行选择与分配；

电源管理模块600，分别与ARM主芯片100、第一标准激励输出模块200、第二标准激励输出模块300、信号测量模块400和数据选择与分配模块500连接，用于提供不同电压等级的供电电源和参考电源；

参照图13、图14和图18，压力变送器模块包括：

温度压力检测模块1200，包括用于检测温度和压力的传感器芯体1210，传感器芯体1210设置有温度信号输出端口和压力信号输出端口；

第二线路板，包括压力信号放大电路1300、压力信号转换电路1400、温度信号处理电路1500和MCU处理模块1600，压力信号输出端口连接压力信号放大电路1300，压力信号放大电路1300连接压力信号转换电路1400，温度信号输出端口连接温度信号处理电路1500，温度信号处理电路1500和压力信号转换电路1400连接MCU处理模块1600。

根据本实用新型实施例的一种多功能传感器检测仪，通过设置第一标准激励输出模块200和第二标准激励输出模块300以输出恒流电源或者恒压电源给传感器，数据选择与分配模块500接收到传感器输送过来的信号后，进行分配，小幅值信号经过第一可编程放大器410进行放大以及经过模拟数字转换模块420进行转换后送入ARM主芯片100，大幅值信号经过模拟数字转换模块420进行转换后送入ARM主芯片100，最后由ARM主芯片100对接收到的信号进行校准和线性化处理，从而能够实现对传感器的高精度测量；同时还设置有压力变送器模块，压力变送器模块通过传感器芯体1210来检测温度和压力，然后温度压力检测模块1200从温度信号输出端口输出温度信号，温度信号经过温度信号处理电路1500进行放大和转换之后送入MCU处理模块1600，温度压力检测模块1200还从压力信号输出端口输出压力信号，先经过压力信号放大电路1300进行放大，然后送入压力信号转换电路1400进行转换，将模拟信号数字化，最后送入MCU处理模块1600，对温度信号和压力信号分开两路分别进行处理，能够分别针对两路信号进行补偿和转换，降低数据失真，具有较高的测量精度；多功能传感器检测仪兼具检测功能和压力检测功能，能够满足多种使用需求。

参照图3，在本实用新型的一些实施例中，第一标准激励输出模块200包括两路并列的恒流电源输出模块210和过流保护模块220，过流保护模块220连接ARM主芯片100用于输出过流保护信号给ARM主芯片100。通过设置两路恒流电源输出模块210，能够同时提供两路恒流电源输出供检测使用；还设置有过流保护模块220，当检测到电流信号过大时输出过流保护信号给ARM主芯片100，由ARM主芯片100做出保护动作，避免烧坏检测仪。

参照图1、图4和图5，在本实用新型的一些实施例中，第二标准激励输出模块300包括两路并列的恒压电源输出模块310和过压保护模块320，过压保护模块320连接ARM主芯片100用于输出过压保护信号给ARM主芯片100。通过设置两路恒压电源输出模块310，能够同时提供两路恒压电源输出供检测使用；还设置有过压保护模块320，当检测到电压信号过大时输出过压保护信号给ARM主芯片100，由ARM主芯片100做出保护动作，避免烧坏检测仪。

参照图1和图9，在本实用新型的一些实施例中，电源管理模块600包括整流模块610、隔离模块620、稳压模块630、用于输出第一电压的第一降压模块640、用于输出第二电压的第二降压模块650、用于输出第三电压的第三降压模块660和用于输出参考电压的第四电压模块670；整流模块610、隔离模块620和稳压模块630依次连接，稳压模块630的输出端分别连接第一降压模块640、第二降压模块650、第三降压模块660和第四电压模块670。整流模块610将交流电源输入的交流电转换成直流电，隔离模块620进行隔离，然后稳压模块630提供稳定的直流输出。

参照图9，在本实用新型的一些实施例中，第一电压为12V，第二电压为5V，第三电压为3.3V。

参照图1和图10，在本实用新型的一些实施例中，第一线路板还包括上位机通讯模块700，上位机通讯模块700与ARM主芯片100连接。设置上位机通讯模块700以便于将检测到的信号传输给上位机进行存储和使用。

参照图1和图11，在本实用新型的一些实施例中，第一线路板还包括显示与报警模块800，显示与报警模块800连接ARM主芯片100。设置显示与报警模块800可以将检测仪检测的结果显示出来，以及在发生过流、短路、过压等异常情况是发出警报。

参照图1和图12，在本实用新型的一些实施例中，还包括壳体，第一线路板设置在壳体内部，壳体上设置有仪表面板900，仪表面板900上设置有传感器供电端口910、传感器信号测量端口920和显示屏930，传感器供电端口910与第一标准激励输出模块200的输出端和第二标准激励输出模块300的输出端连接；传感器信号测量端口920与数据选择与分配模块500的输出端连接，显示屏930与ARM主芯片100连接。将传感器供电端口910、传感器信号测量端口920和显示屏930均设置在仪表面板900上，便于检测时可以快速进行接线以及直观地查看检测结果。

参照图15、图16和图17，在本实用新型的一些实施例中，压力信号放大电路1300包括用于将传感器芯体1210输出的压力信号进行放大的第二可编程放大器1310；压力信号转换电路1400包括用于将压力信号放大电路1300输出的模拟信号转换成数字信号的32位模数转换芯片1410；温度信号处理电路1500包括用于实时获取传感器芯体1210输出的温度信号并进行放大和转换的温度采集芯片1510。采用第二可编程放大器1310对压力信号进行处理，具有低温漂、低噪音的放大效果；具体地，压力信号放大电路1300还包括开关S、电阻R16、电阻R18、电阻R19和电阻R20等元器件，详细元器件设置及连接关系见图15，此处不再赘述；具体地，压力信号转换电路1400还包括电阻R26和电阻R23等元器件，详细元器件设置及连接关系见图16，此处不再赘述。具体地，温度信号处理电路1500还包括电容C24、电容C25和电容C26等元器件，详细元器件设置及连接关系见图17，此处不再赘述。

参照图19和图20，在本实用新型的一些实施例中，第二线路板还包括电源电路1700和通信接口模块1800，电源电路1700分别连接压力信号放大电路1300、压力信号转换电路1400、温度信号处理电路1500和MCU处理模块1600；通信接口模块1800连接MCU处理模块1600。电源电路1700用于为压力信号放大电路1300、压力信号转换电路1400、温度信号处理电路1500和MCU处理模块1600提供所需的电压；通信接口模块1800的详细元器件设置及连接关系见图20，此处不再赘述。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种多功能传感器检测仪，其特征在于，包括检测模块和压力变送器模块，所述检测模块包括第一线路板，所述第一线路板包括：

ARM主芯片，用于对接收到的数字信号和模拟信号进行校准和线性化处理；

第一标准激励输出模块，用于输出恒流电源给传感器；

第二标准激励输出模块，用于输出恒压电源给传感器；

信号测量模块，包括第一可编程放大器和模拟数字转换模块，所述第一可编程放大器用于接收小幅值信号并将所述小幅值信号进行放大，所述第一可编程放大器的输出端连接所述模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块用于接收大幅值信号以及用于将大幅值信号和所述第一可编程放大器输出的信号进行转换，所述模拟数字转换模块的输出端连接所述ARM主芯片；

数据选择与分配模块，分别与所述第一可编程放大器和所述模拟数字转换模块连接，用于将接收到的信号进行选择与分配；

电源管理模块，分别与所述ARM主芯片、所述第一标准激励输出模块、所诉第二标准激励输出模块、所述信号测量模块和所述数据选择与分配模块连接，用于提供不同电压等级的供电电源和参考电源；

所述压力变送器模块包括：

温度压力检测模块，包括用于检测温度和压力的传感器芯体，所述传感器芯体设置有温度信号输出端口和压力信号输出端口；

第二线路板，包括压力信号放大电路、压力信号转换电路、温度信号处理电路和MCU处理模块，所述压力信号输出端口连接所述压力信号放大电路，所述压力信号放大电路连接所述压力信号转换电路，所述温度信号输出端口连接所述温度信号处理电路，所述温度信号处理电路和所述压力信号转换电路连接所述MCU处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述第一标准激励输出模块包括两路并列的恒流电源输出模块和过流保护模块，所述过流保护模块连接所述ARM主芯片用于输出过流保护信号给所述ARM主芯片。

3.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述第二标准激励输出模块包括两路并列的恒压电源输出模块和过压保护模块，所述过压保护模块连接所述ARM主芯片用于输出过压保护信号给所述ARM主芯片。

4.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述电源管理模块包括整流模块、隔离模块、稳压模块、用于输出第一电压的第一降压模块、用于输出第二电压的第二降压模块、用于输出第三电压的第三降压模块和用于输出参考电压的第四电压模块；所述整流模块、所述隔离模块和所述稳压模块依次连接，所述稳压模块的输出端分别连接所述第一降压模块、所述第二降压模块、所述第三降压模块和所述第四电压模块。

5.根据权利要求4所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述第一电压为12V，所述第二电压为5V，所述第三电压为3.3V。

6.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述第一线路板还包括上位机通讯模块，所述上位机通讯模块与所述ARM主芯片连接。

7.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述第一线路板还包括显示与报警模块，所述显示与报警模块连接所述ARM主芯片。

8.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，还包括壳体，所述第一线路板和第二线路板均设置在所述壳体内部，所述壳体上设置有仪表面板，所述仪表面板上设置有传感器供电端口、传感器信号测量端口和显示屏，所述传感器供电端口与所述第一标准激励输出模块的输出端和所述第二标准激励输出模块的输出端连接；所述传感器信号测量端口与所述数据选择与分配模块的输出端连接，所述显示屏与所述ARM主芯片连接。

9.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述压力信号放大电路包括用于将所述传感器芯体输出的压力信号进行放大的第二可编程放大器；所述压力信号转换电路包括用于将所述压力信号放大电路输出的模拟信号转换成数字信号的32位模数转换芯片；所述温度信号处理电路包括用于实时获取所述传感器芯体输出的温度信号并进行放大和转换的温度采集芯片。

10.根据权利要求1所述的一种多功能传感器检测仪，其特征在于，所述第二线路板还包括电源电路和通信接口模块，所述电源电路分别连接所述压力信号放大电路、所述压力信号转换电路、所述温度信号处理电路和所述MCU处理模块；所述通信接口模块连接所述MCU处理模块。

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