CN212871559U - 压力感应电路、压力传感器以及压力感应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种压力感应电路、压力传感器以及压力感应装置，通过惠斯通电桥组共用第三电阻和第四电阻，使两个惠斯通电桥仅包含六个电阻，将感应面积的最小面积增加单位从一个惠斯通电桥的占用面积减少为半个惠斯通电桥的占用面积，解决了压力感应电路的实际的感应面积比需要的感应面积大、所用的元器件数量增加和尺寸变大的问题，简化压力感应电路的同时使装置更微型化。

Description

压力感应电路、压力传感器以及压力感应装置

技术领域

本申请属于压力感应技术领域，尤其涉及一种压力感应电路、压力传感器以及压力感应装置。

背景技术

传统的压力传感器是以单个的惠斯通电桥为单位构成的，惠斯通电桥的占用面积是一定的，在对压力传感器增加感应面积的时候需要增加整个的惠斯通电桥，因此存在压力传感器需要增加的感应面积无需增加一整个惠斯通电桥的时候也必须增加一整个惠斯通电桥，因此导致压力传感器实际增加的感应面积比需要增加的感应面积大，从而导致压力传感器的感应面积比实际需要的感应面积大并导致压力传感器的所占用空间增大。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种压力感应电路，旨在解决传统的压力传感器存在实际感应面积比需要的感应面大的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种压力感应电路，包括：

至少两个惠斯通电桥；其中两个惠斯通电桥构成惠斯通电桥组，所述惠斯通电桥组包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

所述第一电阻的第一端、所述第三电阻的第一端和所述第五电阻的第一端共接构成所述惠斯通电桥组的第一电源输入端，所述第二电阻的第一端、所述第四电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共接构成所述惠斯通电桥组的第二电源输入端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第二端共接构成所述惠斯通电桥组的第一感应信号输出端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接构成所述惠斯通电桥组的第二感应信号输出端，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端共接构成所述惠斯通电桥组的第三感应信号输出端。

在其中一实施例中，所述第一电阻、所述第四电阻和所述第五电阻均为应力电阻，其余电阻为非应力电阻。

在其中一实施例中，所述第二电阻、所述第三电阻和所述第六电阻为应力电阻，其余电阻为非应力电阻。

在其中一实施例中，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻以及所述第六电阻均为应力电阻。

在其中一实施例中，所述压力感应电路还包括与所述惠斯通电桥组并联的一个或多个感应组件；

所述感应组件包括串联的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻和所述第八电阻的共接节点为所述感应组件的感应信号输出端；

任意一个感应组件与所述第一电阻和所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻或所述第五电阻和所述第六电阻构成惠斯通电桥，任意的两个感应组件构成惠斯通电桥。

在其中一实施例中，与所述惠斯通电桥组相邻的感应组件与所述第五电阻以及所述第六电阻构成惠斯通电桥，相邻的两个感应组件构成惠斯通电桥。

本申请实施例的第二方面提了一种压力传感器，所述压力传感器包括如第一方面任一实施例的压力感应电路。

本申请实施例的第三方面提了一种压力感应装置，包括压力传导部件、信号处理器和如第二方面任一实施例的压力传感器；

所述压力传导部件与所述压力传感器连接，配置为将压力转换成形变；

所述压力传感器配置为将所述形变转换成n个感应信号；

所述信号处理器与所述压力传感器电连接，配置为根据n个感应信号输出按压信号。

在其中一实施例中，所述信号处理器具体配置为根据n-1组惠斯通信号输出按压信号；其中，每组所述惠斯通信号包括相邻的2个感应信号。

在其中一实施例中，所述信号处理器具体配置为根据n*(n-1)/2组惠斯通信号输出按压信号；其中每组惠斯通信号包括任意2个感应信号。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的压力感应电路通过惠斯通电桥组共用第三电阻和第四电阻，使两个惠斯通电桥仅包含六个电阻，将感应面积的最小面积增加单位从一个惠斯通电桥占用面积减少为半个惠斯通电桥占用面积，解决了传统技术中压力感应电路的实际的感应面积比需要的感应面积大、所用的元器件数量多和尺寸大的问题，简化压力感应电路的同时使装置更微型化。

附图说明

图1为本申请实施例提供的压力感应电路的第一结构示意图；

图2为本申请实施例提供的压力感应电路的第二结构示意图；

图3为本申请实施例提供的压力感应电路的第三结构示意图；

图4为本申请实施例提供的压力感应电路的第四结构示意图；

图5为本申请实施例提供的压力感应电路的第五结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1示出了本申请第一实施例提供的压力感应电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种压力感应电路包括至少两个惠斯通电桥，其中两个惠斯通电桥构成惠斯通电桥组1，所述惠斯通电桥组1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6；所述第一电阻R1的第一端、所述第三电阻R3的第一端和所述第五电阻R5的第一端共接构成所述惠斯通电桥组1的第一电源输入端VCC，所述第二电阻R2的第一端、所述第四电阻R4的第一端和所述第六电阻R6的第一端共接构成所述惠斯通电桥组1的第二电源输入端GND，所述第一电阻R1的第二端和所述第二电阻R2的第二端共接构成所述惠斯通电桥组1的第一感应信号输出端V1，所述第三电阻R3的第二端和所述第四电阻R4的第二端共接构成所述惠斯通电桥组1的第二感应信号输出端V2，所述第五电阻R5的第二端和所述第六电阻R6的第二端共接构成所述惠斯通电桥组1的第三感应信号输出端V3。

在本实施例中，惠斯通电桥组1包含的两个惠斯通电桥共用第三电阻R3和第四电阻R4，第一惠斯通电桥包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第二惠斯通电桥包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第一感应信号输出端V1输出第1个感应信号，第二感应信号输出端V2输出第2个感应信号，第三感应信号输出端V3输出第3个感应信号，两个惠斯通电桥仅包含六个电阻，将感应面积的最小面积增加单位从一个惠斯通电桥占用面积减少为半个惠斯通电桥占用面积(传统的需要增加感应面积需要增加一个四个电阻的惠斯通电桥，而本申请方案是通过共用第三电阻R3和第四电阻R4，只增加了第五电阻R5和第六电阻R6即可实现增加感应面积，第五电阻R5和第六电阻R6在数量上相对于传统惠斯通电桥的四个电阻来说相当于半个惠斯通电桥)，当应力感应电路的需要的感应面积为1.5个单位(例如对于感应面积的长度要求为1.5个单位)，传统的是将四个电阻构成的惠斯通电桥作为单位构成的压力感应电路必须要两个惠斯通电桥才能够将需要的感应面积覆盖，即传统的方案须占用两个单位长度，而本申请的压力感应电路仅需一个惠斯通电桥组1既能够将需要的1.5个单位感应面积覆盖，相对于传统的方案来说减少0.5个单位感应面积，从而解决了传统技术中压力感应电路的实际的感应面积比需要的感应面积大、所用的元器件数量多和尺寸大的问题，使压力感应电路做得更微型化。

其中，请参阅图2，压力感应电路的其余惠斯通电桥可以全部为传统的单独四个电阻构成的惠斯通电桥；请参阅图3，压力感应电路的其余惠斯通电桥也可以部分或者全部为构成惠斯通电桥组1的惠斯通电桥；请参阅图4，惠斯通电桥组1之间可以共用电阻，两个惠斯通电桥组1由十个电阻构成。

在其中一实施例中，所述第一电阻R1、所述第四电阻R4和所述第五电阻R5均为应力电阻，其余电阻为非应力电阻。

在本实施例中，在受到压力的作用下，第一电阻R1、第四电阻R4和/或第五电阻R5的发生形变，而第二电阻R2、第三电阻R3和第六电阻R6的形变几乎为0，使第一感应信号输出端V1、第二感应信号输出端V2和/或第三感应信号输出端V3均输出一个感应信号。

在其中一实施例中，所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第六电阻R6为应力电阻，其余电阻为非应力电阻。

在本实施例中，在受到压力的作用下，第二电阻R2、第三电阻R3和/或第六电阻R6，而第一电阻R1、第四电阻R4和第五电阻R5的形变几乎为0，使第一感应信号输出端V1、第二感应信号输出端V2和/或第三感应信号输出端V3均输出一个感应信号。

在其中一实施例中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5以及所述第六电阻R6均为应力电阻。

在本实施例中，在受到压力的时候，第一电阻R1、第四电阻R4和/或第五电阻R5的发生正方向形变时，第二电阻R2、第三电阻R3和/或第六电阻R6发生反方向形变或者形变几乎为0，其中第二电阻R2、第三电阻R3和第六电阻R6是发生反方向形变还是形变几乎为0由外部的压力传导部件的具体结构决定，而压力传导部件的具体结构为本领域技术人员根据实际需要进行的相应设计，在此不作限定；第二电阻R2、第三电阻R3和/或第六电阻R6发生正方向形变时，第一电阻R1、第四电阻R4和/或第五电阻R5发生反方向形变或者形变几乎为0，其中第一电阻R1、第四电阻R4和第五电阻R5是发生反方向形变还是形变几乎为0由外部的压力传导部件的具体结构决定，而压力传导部件的具体结构为本领域技术人员根据实际需要进行的相应设计，在此不作限定。

请参阅图5，在其中一实施例中，所述压力感应电路还包括与所述惠斯通电桥组1并联的一个或多个感应组件2，所述感应组件2包括串联的第七电阻(图中用R7a、R7b…R7n表示)和第八电阻(图中用R8a、R8b…R8n表示)，所述第七电阻和所述第八电阻的共接节点为所述感应组件2的感应信号输出端，任意一个感应组件2与所述第一电阻R1和所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第四电阻R4或所述第五电阻R5和所述第六电阻R6构成惠斯通电桥，任意的两个感应组件2构成惠斯通电桥。

在本实施例中，任意一个感应组件2与所述第一电阻R1和所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第四电阻R4或所述第五电阻R5和所述第六电阻R6构成惠斯通电桥，任意的两个感应组件2构成惠斯通电桥，因此任意的惠斯通电桥均共用了两个电阻。

请参阅图5，在其中一实施例中，其中与所述惠斯通电桥组1相邻的感应组件2与所述第五电阻R5以及所述第六电阻R6构成惠斯通电桥，相邻的两个感应组件2构成惠斯通电桥。

在本实施例中，与所述惠斯通电桥组1相邻的感应组件2与惠斯通电桥组1的第五电阻R5和第六电阻R6构成惠斯通电桥以及相邻的两个感应组件2构成惠斯通电桥，因此相邻的惠斯通电桥均共用了两个电阻，相邻的惠斯通电桥共用两个电阻，惠斯通电桥的跨度小，其根据压力输出的感应信号精度高。

本申请实施例的还提了一种压力传感器，所述压力传感器包括如上列任一实施例的压力感应电路，因为本实施例包含了上列任一实施例的压力感应电路，因此本实施例的压力传感器至少具备压力感应电路对应实施例的有益效果，在此不再详述。

本申请实施例的还提了一种压力感应装置，包括压力传导部件、信号处理器和如上列任一实施例的压力传感器，所述压力传导部件与所述压力传感器连接，压力传导部件配置为将压力转换成形变，所述压力传感器配置为将所述形变转换成n个感应信号，所述信号处理器与所述压力传感器电连接，配置为根据n个感应信号输出按压信号。因为本实施例包含了上列任一实施例的压力传感器，因此本实施例的压力感应装置同时具备压力传感器对应实施例的有益效果，在此不再详述。

在其中一实施例中，所述信号处理器具体配置为根据n-1组惠斯通信号输出按压信号；其中，每组所述惠斯通信号包括相邻的2个感应信号。

在本实施例中，压力传导部件将外部的压力转换成形变并将该形变传递至压力传感器，压力传感器将形变转换成对应的n个感应信号并将n个感应信号传输至信号处理器，信号处理器将相邻的2个感应信号作为一组惠斯通信号得到n-1组惠斯通信号并根据n-1组惠斯通信号输出按压信号实现识别外部的压力施加处和/或外部压力的大小，信号处理器将n个感应信号转换成n-1组惠斯通信号能够在有限的感应信号下获得更多计算按压信号的数据，从而能够提高按压信号的计算精度。

在其中一实施例中，所述信号处理器具体配置为根据n*(n-1)/2组惠斯通信号输出按压信号；其中每组惠斯通信号包括任意2个感应信号。

在本实施例中，信号处理器将任意2个感应信号作为一组惠斯通信号得到n*(n-1)/2组惠斯通信号并根据n*(n-1)/2组惠斯通信号输出按压信号实现识别外部的压力施加处和/或外部压力的大小，能够在任意感应信号的通道损坏的情况下能够根据其它的惠斯通信号来输出按压信号实现识别外部的压力施加处和/或外部压力的大小，提高了压力感应的稳定性。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力感应电路，其特征在于，包括：

至少两个惠斯通电桥；其中两个惠斯通电桥构成惠斯通电桥组，所述惠斯通电桥组包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

所述第一电阻的第一端、所述第三电阻的第一端和所述第五电阻的第一端共接构成所述惠斯通电桥组的第一电源输入端，所述第二电阻的第一端、所述第四电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共接构成所述惠斯通电桥组的第二电源输入端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第二端共接构成所述惠斯通电桥组的第一感应信号输出端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接构成所述惠斯通电桥组的第二感应信号输出端，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端共接构成所述惠斯通电桥组的第三感应信号输出端。

2.如权利要求1所述的压力感应电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第四电阻和所述第五电阻均为应力电阻，其余电阻为非应力电阻。

3.如权利要求1所述的压力感应电路，其特征在于，所述第二电阻、所述第三电阻和所述第六电阻为应力电阻，其余电阻为非应力电阻。

4.如权利要求1所述的压力感应电路，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻以及所述第六电阻均为应力电阻。

5.如权利要求1所述的压力感应电路，其特征在于，所述压力感应电路还包括与所述惠斯通电桥组并联的一个或多个感应组件；

所述感应组件包括串联的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻和所述第八电阻的共接节点为所述感应组件的感应信号输出端；

任意一个感应组件与所述第一电阻和所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻或所述第五电阻和所述第六电阻构成惠斯通电桥，任意的两个感应组件构成惠斯通电桥。

6.如权利要求5所述的压力感应电路，其特征在于，与所述惠斯通电桥组相邻的感应组件与所述第五电阻以及所述第六电阻构成惠斯通电桥，相邻的两个感应组件构成惠斯通电桥。

7.一种压力传感器，其特征在于，所述压力传感器包括如权利要求1至6任一项所述的压力感应电路。

8.一种压力感应装置，其特征在于，包括压力传导部件、信号处理器和如权利要求7所述的压力传感器；

所述压力传导部件与所述压力传感器连接，配置为将压力转换成形变；

所述压力传感器配置为将所述形变转换成n个感应信号；

所述信号处理器与所述压力传感器电连接，配置为根据n个感应信号输出按压信号。

9.如权利要求8所述的压力感应装置，其特征在于，所述信号处理器具体配置为根据n-1组惠斯通信号输出按压信号；其中，每组所述惠斯通信号包括相邻的2个感应信号。

10.如权利要求8所述的压力感应装置，其特征在于，所述信号处理器具体配置为根据n*(n-1)/2组惠斯通信号输出按压信号；其中每组惠斯通信号包括任意2个感应信号。

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