CN220270495U - 一种振弦式传感器的信号采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种振弦式传感器的信号采集电路，包括状态采集模块、电源驱动模块、扫频驱动模块以及信号处理模块；所述状态采集模块的输入端用于连接振弦式传感器，所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值；所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器。通过状态采集模块、电源驱动模块、扫频驱动模块以及信号处理模块分别连接振弦式传感器，使得信号采集电路能够根据不同的振弦式传感器输出不同的驱动电压，从而实现信号采集。

Description

一种振弦式传感器的信号采集电路

技术领域

本实用新型涉及信号采集技术领域，尤其涉及一种振弦式传感器的信号采集电路。

背景技术

目前振弦式传感器的信号采集电路多采用瞬间高压脉冲的激励方式，一般通过继电器切换传感器驱动(或叫做激励)和采集状态，且高压部分需要一颗大容量的电解电容，这种电路在物料成本和元器件占用面积上没有优势。而且现有的信号采集电路设计方案所支持的振弦传感器的电阻范围和频率范围均较窄，只能用于特定的振弦传感器。此外，其采集电路对振弦传感器的有效性不具备分析能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种振弦式传感器的信号采集电路，降低电路物料成本的同时，兼容不同的振弦传感器，并实时监测传感器状态。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种振弦式传感器的信号采集电路，包括状态采集模块、电源驱动模块、扫频驱动模块以及信号处理模块；

所述状态采集模块的输入端用于连接振弦式传感器，所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值；所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述电源驱动模块的输出端还连接所述扫频驱动模块的第一输入端，所述扫频驱动模块的第二输入端用于输入驱动脉冲，所述扫频驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述信号处理模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述信号处理模块的输出端用于输出信号。

进一步的，所述状态采集模块包括第一MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一二极管；

所述第一MOS管的源极用于连接供电电压，所述第一MOS管的栅极用于输入预设的检测电压值，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一二极管的正极以及所述第二电阻的一端，所述第一二极管的负极作为所述状态采集模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述第二电阻的另一端作为所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值。

进一步的，所述电源驱动模块包括第二MOS管、第一升压芯片、第三电阻、第四电阻、第二二极管以及第一比较器；

所述第二MOS管的源极用于输入供电电压，所述第二MOS管的栅极作为所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述第二MOS管的漏极连接所述第一升压芯片的电压输入端；

所述第一升压芯片的电压输出端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极作为所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述第二二极管的负极还连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接所述第四电阻的一端以及所述第一比较器的反相输入端，所述第一比较器的同相输入端用于输入参考电压，所述第一比较器的输出端连接所述第一升压芯片的电压反馈端，所述第四电阻的另一端接地。

进一步的，所述扫频驱动模块包括第三MOS管；

所述第三MOS管的源极作为所述扫频驱动模块的第一输入端连接所述电源驱动模块的输出端，所述第三MOS管的栅极作为所述扫频驱动模块的第二输入端用于输入驱动脉冲，所述第三MOS管的漏极作为所述扫频驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器。

进一步的，所述信号处理模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一放大器、第二放大器以及第二比较器；

所述第一电容的一端作为所述信号处理模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述第一电容的另一端连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述第一放大器的同相输入端，所述第一放大器的输出端分别连接所述第一放大器的反相输入端以及所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述第二放大器的反相输入端，所述第二放大器的输出端分别连接所述第七电阻的一端以及所述第二比较器的反相输入端；

所述第七电阻的另一端以及所述第二比较器的输出端作为所述信号处理模块的输出端用于输出信号。

进一步的，所述参考电压为0V～2V。

进一步的，还包括主控芯片；

所述主控芯片的电压采集端连接所述状态采集模块的输出端，所述主控芯片的电压输出端连接所述电源驱动模块的输入端；所述主控芯片的脉冲输出端连接所述扫频驱动模块的第二输入端；所述主控芯片的信号采集四端连接所述信号处理模块的输出端。

本实用新型的有益效果在于：通过状态采集模块连接振弦式传感器，并输出状态电压值以实时获取传感器的连接情况，并判断传感器是否发生故障，实现对传感器的有效性分析。通过电源驱动模块连接预设电压值，从而控制振弦式传感器的驱动电压稳定输出，电源驱动模块连接扫频驱动模块，则振弦式传感器的驱动电压稳定后，再通过扫频驱动模块连接驱动脉冲，从而控制振弦式传感器从低频到高频的驱动，以此拓宽振弦式传感器所适用的电阻范围以及频率范围；最后通过信号处理模块对振弦式传感器的信号进行采集并处理后，完成振弦式传感器的信号采集。通过状态采集模块、电源驱动模块、扫频驱动模块以及信号处理模块分别连接振弦式传感器，使得信号采集电路能够根据不同的振弦式传感器输出不同的驱动电压，从而实现信号采集。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种振弦式传感器的信号采集电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种状态采集模块的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电源驱动模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种扫频驱动模块的电路原路图；

图5为本实用新型实施例提供的一种信号处理模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种正弦信号SIG1的波形图；

图7为本实用新型实施例提供的一种正弦信号SIG2的波形图；

标号说明：

1、状态采集模块；11、状态采集模块的输入端；12、状态采集模块的输出端；2、电源驱动模块；21、电源驱动模块的输入端；22、电源驱动模块的输出端；3、扫频驱动模块；311、扫频驱动模块的第一输入端；312、扫频驱动模块的第二输入端；32、扫频驱动模块的输出端；4、信号处理模块；41、信号处理模块的输入端；42、信号处理模块的输出端；5、振弦式传感器。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种振弦式传感器的信号采集电路，包括状态采集模块、电源驱动模块、扫频驱动模块以及信号处理模块；

所述状态采集模块的输入端用于连接振弦式传感器，所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值；所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述电源驱动模块的输出端还连接所述扫频驱动模块的第一输入端，所述扫频驱动模块的第二输入端用于输入驱动脉冲，所述扫频驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述信号处理模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述信号处理模块的输出端用于输出信号。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过状态采集模块连接振弦式传感器，并输出状态电压值以实时获取传感器的连接情况，并判断传感器是否发生故障，实现对传感器的有效性分析。通过电源驱动模块连接预设电压值，从而控制振弦式传感器的驱动电压稳定输出，振弦式传感器的驱动电压稳定后，再通过扫频驱动模块连接驱动脉冲，从而控制振弦式传感器从低频到高频的驱动，以此拓宽振弦式传感器所适用的电阻范围以及频率范围；最后通过信号处理模块对振弦式传感器的信号进行采集并处理后，完成振弦式传感器的信号采集。

进一步的，所述状态采集模块包括第一MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一二极管；

所述第一MOS管的源极用于输入供电电压，所述第一MOS管的栅极用于输入预设的检测电压值，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一二极管的正极以及所述第二电阻的一端，所述第一二极管的负极作为所述状态采集模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述第二电阻的另一端作为所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值。

由上述描述可知，第一MOS管通过供电电压与检测电压值之间的关系，控制供电电压是否驱动状态采集模块，以实现电路开关。同时通过采集到的状态电压值判断传感器是否连接，并通过状态电压值可计算传感器的电阻值，通过电阻值判断传感器是否损坏，保证振弦式传感器的有效性。

进一步的，所述电源驱动模块包括第二MOS管、第一升压芯片、第三电阻、第四电阻、第二二极管以及第一比较器；

所述第二MOS管的源极用于输入供电电压，所述第二MOS管的栅极作为所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述第二MOS管的漏极连接所述第一升压芯片的电压输入端；

所述第一升压芯片的电压输出端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极作为所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述第二二极管的负极还连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接所述第四电阻的一端以及所述第一比较器的反相输入端，所述第一比较器的同相输入端用于输入参考电压，所述第一比较器的输出端连接所述第一升压芯片的电压反馈端，所述第四电阻的另一端接地。

由上述描述可知，第二MOS管通过供电电压与预设电压值之间的关系，控制供电电压是否驱动电源驱动模块，以实现电路开关。同时通过第一升压芯片处理电压，使得第一升压芯片通过第三电阻和第四电阻形成反馈电压后，通过第一比较器将反馈电压与参考电压比对，以此控制第一升压芯片的输出，从而保证传感器驱动电压的稳定输出；通过设置参考电压的方式，可对参考电压进行调整，拓宽了采集电路所适用的传感器电阻范围。

进一步的，所述扫频驱动模块包括第三MOS管；

所述第三MOS管的源极作为所述扫频驱动模块的第一输入端连接所述电源驱动模块的输出端，所述第三MOS管的栅极作为所述扫频驱动模块的第二输入端用于输入驱动脉冲，所述第三MOS管的漏极作为所述扫频驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器。

由上述描述可知，第三MOS管通过电源驱动模块的驱动电压与驱动脉冲之间的关系，以实现扫频驱动模块的开关，通过对驱动脉冲的调整，拓宽了采集电路所适用的传感器频率范围。

进一步的，所述信号处理模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一放大器、第二放大器以及第二比较器；

所述第一电容的一端作为所述信号处理模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述第一电容的另一端连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述第一放大器的同相输入端，所述第一放大器的输出端分别连接所述第一放大器的反相输入端以及所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述第二放大器的反相输入端，所述第二放大器的输出端分别连接所述第七电阻的一端以及所述第二比较器的反相输入端；

所述第七电阻的另一端以及所述第二比较器的输出端作为所述信号处理模块的输出端用于输出信号。

由上述描述可知，信号处理模块将从振弦式传感器所采集到的信号通过第一放大器和第二放大器处理后，得到对应的正弦信号；同时通过第二比较器处理后得到对应的脉冲信号，从而实现信号滤波处理，滤除无效信息，以此完成传感器的信号采集。

进一步的，所述参考电压为0V～2V。

由上述描述可知，根据传感器的电阻范围设置合适的参考电压，以保证振弦式传感器的适用性，同时实现电源驱动模块输出稳定电压。

进一步的，还包括主控芯片；

所述主控芯片的电压采集端连接所述状态采集模块的输出端，所述主控芯片的电压输出端连接所述电源驱动模块的输入端；所述主控芯片的脉冲输出端连接所述扫频驱动模块的第二输入端；所述主控芯片的信号采集端连接所述信号处理模块的输出端。

由上述描述可知，主控芯片用于采集各个模块的输出值进行逻辑计算的同时，向各个模块输出指定电压值，以控制各个模块实现对应的功能，使得信号采集电路能够独立完成逻辑计算和模块控制。

本实用新型实施例提供了一种振弦式传感器的信号采集电路，从传感器状态检测、传感器驱动和传感器信号采集等电路进行设计，以降低电路物料成本的同时，兼容不同电阻范围和频率范围的振弦传感器，并实时监测传感器状态，以下通过具体实施例来说明：

请参照图1至图7，本实用新型的实施例一为：

一种振弦式传感器的信号采集电路，包括状态采集模块1、电源驱动模块2、扫频驱动模块3以及信号处理模块4；具体的，状态采集模块1的输入端11用于连接振弦式传感器5，状态采集模块1的输出端12用于输出状态电压值；电源驱动模块2的输入端21用于输入预设电压值，电源驱动模块2的输出端22用于连接振弦式传感器5；电源驱动模块2的输出端22还连接扫频驱动模块3的第一输入端311，扫频驱动模块3的第二输入端312用于输入驱动脉冲，扫频驱动模块3的输出端32用于连接振弦式传感器5；信号处理模块4的输入端41用于连接振弦式传感器5，信号处理模块4的输出端42用于输出信号。

在一种可选的实施方式中，所述电路还包括主控芯片；具体的，主控芯片的电压采集端连接状态采集模块1的输出端12，主控芯片的电压输出端连接电源驱动模块2的输入端21；主控芯片的脉冲输出端连接扫频驱动模块3的第二输入端312；主控芯片的信号采集端连接信号处理模块4的输出端42。图中并未示出。

需要说明的是，主控芯片的电压采集端即用于采集状态电压值，主控芯片的电压输出端即用于输出预设电压值，主控芯片的脉冲输出端即用于输出驱动脉冲，主控芯片的信号采集端即用于采集信号。

需要说明的是，主控芯片的电压采集端通过状态采集模块1获取传感器5的状态电压值后，根据状态电压值计算传感器的电阻值；同时主控芯片通过软件设定传感器的电阻范围的下阈值为10Ω，上阈值为10KΩ；当主控芯片计算得到的传感器的电阻值不在预设的电阻范围内时，则主控芯片判定传感器为故障传感器，则不进行信号采集，以此实现采集电路兼容电阻范围为10Ω-10KΩ的振弦式传感器。此外，主控芯片的信号采集端通过信号处理模块中的RC滤波电路滤除100Hz以下的无效信号，再通过一阶高通滤波器进一步放大100Hz以上的频率信号。而目前市面上常见的传感器最高频率不超过6000Hz，因此本实用新型通过主控芯片的软件结合信号处理模块滤除6000Hz以上的无效信号，以此实现采集电路兼容频率范围为100Hz-6KHz的振弦式传感器。即实现兼容绝大多数振弦式传感器。

以下对上述状态采集模块1、电源驱动模块2、扫频驱动模块3以及信号处理模块4的一种电路结构实现进行说明：

参照图2，状态采集模块1包括第一MOS管Q3、第一电阻R6、第二电阻R7以及第一二极管D2；具体的，第一MOS管Q3的源极用于输入供电电压，第一MOS管Q3的栅极用于输入预设的检测电压值，第一MOS管Q3的漏极连接第一电阻R6的一端，第一电阻R6的另一端分别连接第一二极管D2的正极以及第二电阻R7的一端，第一二极管D2的负极作为状态采集模块1的输入端11用于连接振弦式传感器5，第二电阻R7的另一端作为状态采集模块1的输出端12用于输出状态电压值。

在本实施例中，图2中VCC端口用于输入供电电压，CHECKRES端口用于输入预设的检测电压值，FREQ端口用于连接振弦式传感器，RESADC端口用于输出状态电压值。

在本实施例中，状态采集模块1还包括电阻R5，电阻R5的一端连接第一MOS管Q3的源极，电阻R5的另一端连接第一MOS管Q3的栅极。

在本实施例中，可通过状态电压值计算振弦式传感器的线圈电阻，具体为：预设两个固值电阻所对应的ADC值，即固值电阻1的电阻为RES1，ADC值为ADC1；固值电阻2的电阻为RES2，ADC值为ADC2；将上述数据代入欧姆定律的线性化公式y＝kx+b；即得到方程组：RES1＝k×ADC1+b，RES2＝k×ADC2+b；求解上述方程组得到k与b的值，再将状态采集模块获取到的状态电压值RESADC代入线性化公式求得传感器的线圈电阻RSEN＝k×RESADC+b。最后通过传感器的线圈电阻的值判断传感器是否发生故障/损坏。

参照图3，电源驱动模块2包括第二MOS管Q1、第一升压芯片U1、第三电阻R2、第四电阻R3、第二二极管D1以及第一比较器U2.2；具体的，第二MOS管Q1的源极用于输入供电电压，第二MOS管Q1的栅极作为电源驱动模块2的输入端21用于输入预设电压值，第二MOS管Q1的漏极连接第一升压芯片U1的电压输入端；

第一升压芯片U1的电压输出端连接第二二极管D1的正极，第二二极管D1的负极作为电源驱动模块2的输出端22用于连接振弦式传感器5；第二二极管D1的负极还连接第三电阻R2的一端，第三电阻R2的另一端分别连接第四电阻R3的一端以及第一比较器U2.2的反相输入端，第一比较器U2.2的同相输入端用于输入参考电压，第一比较器U2.2的输出端连接第一升压芯片U1的电压反馈端，第四电阻R3的另一端接地。

具体的，参考电压为0V～2V。

在本实施例中，第一升压芯片U1的电压输入端包括EN端和VIN端，第一升压芯片U1的电压输出端包括SW端，第一升压芯片U1的电压反馈端包括FB端，第一升压芯片U1还包括接地端GND。

在本实施例中，图3中PWRVSEN端口用于输入预设电压值，VCC端口用于输入供电电压，VSEN端口用于连接振弦式传感器，VREF端口用于输入参考电压。

在本实施例中，电源驱动模块2还包括电阻R1、电容C3、电容C4以及电感L1；电阻R1的一端连接第二MOS管Q1的源极，电阻R1的另一端连接第二MOS管Q1的栅极；电容C3的一端分别连接第二MOS管Q1的漏极、第一升压芯片U1的电压输入端(EN端和VIN端)以及电感L1的一端，电容C3的另一端接地；电感L1的另一端连接第一升压芯片U1的电压输出端(SW端)；电容C4的一端连接第二二极管D1的负极，电容C4的另一端接地。

参照图4，扫频驱动模块3包括第三MOS管Q2；具体的，第三MOS管Q2的源极作为扫频驱动模块3的第一输入端311连接电源驱动模块2的输出端22，第三MOS管Q2的栅极作为扫频驱动模块3的第二输入端312用于输入驱动脉冲，第三MOS管Q2的漏极作为扫频驱动模块3的输出端32用于连接振弦式传感器5。

在本实施例中，扫频驱动模块3还包括电阻R4，电阻R4的一端连接第三MOS管Q2的源极，电阻R4的另一端连接第三MOS管Q2的栅极。

在本实施例中，图4中VSEN端口用于连接电源驱动模块的输出端，PWM端口用于输入驱动脉冲，FREQ端口用于连接振弦式传感器。

需要说明的是，上述第一MOS管、第二MOS管以及第三MOS管均为P型MOS管。

参照图5，信号处理模块4包括第一电容C6、第二电容C7、第三电容C9、第五电阻R8、第六电阻R12、第七电阻R16、第一放大器U2.1、第二放大器U2.3以及第二比较器U3.4；具体的，第一电容C6的一端作为信号处理模块4的输入端41用于连接振弦式传感器5，第一电容C6的另一端连接第五电阻R8的一端，第五电阻R8的另一端连接第二电容C7的一端，第二电容C7的另一端连接第一放大器U2.1的同相输入端，第一放大器U2.1的输出端分别连接第一放大器U2.1的反相输入端以及第三电容C9的一端，第三电容C9的另一端连接第六电阻R12的一端，第六电阻R12的另一端连接第二放大器U2.3的反相输入端，第二放大器U2.3的输出端分别连接第七电阻R16的一端以及第二比较器U3.4的反相输入端；第七电阻R16的另一端以及第二比较器U3.4的输出端作为信号处理模块4的输出端42用于输出信号。

需要说明的是，第七电阻R16的另一端作为信号处理模块4的第一输出端用于输出正弦信号；第二比较器U3.4的输出端作为信号处理模块4的第二输出端用于输出以正弦波为频率的脉冲信号。

在本实施例中，图5中FREQ端口用于连接振弦式传感器，SIGADC端口用于输出正弦信号，SIGPLUSE用于输出脉冲信号。

在本实施例中，信号处理模块4还包括电容C5、二极管D3、二极管D4、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C8、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C10、电阻R17。电容C5的一端连接第一电容C6的一端，电容C5的另一端接地。二极管D3的负极连接第五电阻R8的所述另一端，二极管D3的正极接地。二极管D4的正极连接第五电阻R8的所述另一端，二极管D4的负极接地。电阻R9的一端连接第一放大器U2.1的同相输入端。电阻R10的一端分别连接第一放大器U2.1的反相输入端以及电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接第一放大器U2.1的输出端，电阻R10的另一端连接电容C8的一端，电容C8的另一端接地。电阻R13的一端分别连接电阻R14的一端以及第二放大器U2.3的同相输入端，电阻R13的另一端接地，电阻R14的另一端用于输入供电电压。电阻R15的一端连接第二放大器U2.3的反相输入端，电阻R15的另一端连接第二放大器U2.3的输出端。电容C10的一端连接第二放大器U2.3的输出端，电容C10的另一端连接第二比较器U3.4的反相输入端。电阻R17的一端分别连接第二放大器U2.3的同相输入端以及第二比较器U3.4的同相输入端，电阻R17的另一端连接第二比较器U3.4的反相输入端。

在本实施例中，所述一种振弦式传感器的信号采集电路的工作原理具体为：

将振弦式传感器的一端连接FREQ端口，振弦式传感器的另一端接地。

在状态采集模块1中，先将检测电压值设置为0V并从CHECKRES端口输入，供电电压VCC通过第一MOS管Q3、第一电阻R6以及第一二极管D2输入振弦式传感器的线圈，同时RESADC端口将采集到的状态电压值V1输出，通过判断状态电压值V1即可判断传感器是否连接，同时基于欧姆定律的线性化公式，根据状态电压值V1计算出振弦式传感器的线圈电阻RSEN，并根据电阻RSEN的值判断传感器是否损坏。

在电源驱动模块2中，当传感器连接正常，且并未发生损坏，则先通过VREF端口输入一个适当的电压值(电压范围为0V-2V)，再将预设电压值设置为0V并从PWRVSEN端口输入，此时第一升压芯片U1开始升压，并通过第三电阻R2和第四电阻R4形成反馈电压，反馈电压通过第一比较器U2.2和参考电压进行对比：当第一比较器U2.2反相输入端的电压超过其同相输入端的参考电压时，第一比较器U2.2输出端则输出低电平，从而控制第一升压芯片U1自动降低输出电压；当第一比较器U2.2反相输入端的电压低于其同相输入端的参考电压时，第一比较器U2.2输出端则输出高电平，从而控制第一升压芯片U1自动升高输出的电压；通过第一比较器U2.2输出端实时输出反馈信号，使第一升压芯片U1的输出电压达到稳定态，即得到一个稳定的驱动电压，并从VSEN端口输出。

在扫频驱动模块3中，当驱动电压稳定后，通过PWM端口输入多组频率与传感器频率范围一致的驱动脉冲，频率输出间隔为5Hz，通过计算需要输出的频率值，并配置主控芯片的定时器产生中断驱动PWM端口实现驱动信号的产生；主控芯片每输出一个频率周期，则频率值加5Hz，直到输出频率大于传感器频率上限，以此实现传感器从低频到高频的驱动。

在信号处理模块4中，当传感器驱动完成后，传感器开始自由震荡，震荡信号由FREQ端口输入，并通过第一电容C6、第五电阻R8以及第二电容C7后输入第一放大器U2.1的同相输入端，经过第一放大器U2.1进行信号放大后，得到以0V为参考点的正弦信号SIG1(如图6所示)，正弦信号SIG1经过第三电容C9和第六电阻R12后，输入第二放大器U2.3的反相输入端，经过第二放大器U2.3进行信号放大后，得到全波形在0V以上的正弦信号SIG2(如图7所示)，正弦信号SIG2通过第七电阻R16后由SIGADC端口输出为最终的正弦信号。同时，将正弦信号SIG2输入第二比较器U2.3后，由SIGPLUS端口输出以正弦波为频率的脉冲信号。

综上所述，本实用新型提供的一种振弦式传感器的信号采集电路，通过状态采集模块连接振弦式传感器，并输出状态电压值以实时获取传感器的连接情况、故障情况以及工作情况，实现对传感器的有效性分析。通过电源驱动模块连接预设电压值，从而控制振弦式传感器的驱动电压稳定输出，振弦式传感器的驱动电压稳定后，再通过扫频驱动模块连接驱动脉冲，从而控制振弦式传感器从低频到高频的驱动，以此实现低压扫频驱动传感器，不仅降低了物料成本，而且很大程度上节约了电路板面积，同时拓宽振弦式传感器所适用的电阻范围以及频率范围；最后通过信号处理模块对振弦式传感器的信号进行采集并处理后，完成振弦式传感器的信号采集。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，包括状态采集模块、电源驱动模块、扫频驱动模块以及信号处理模块；

所述状态采集模块的输入端用于连接振弦式传感器，所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值；所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述电源驱动模块的输出端还连接所述扫频驱动模块的第一输入端，所述扫频驱动模块的第二输入端用于输入驱动脉冲，所述扫频驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述信号处理模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述信号处理模块的输出端用于输出信号。

2.根据权利要求1所述的一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，所述状态采集模块包括第一MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一二极管；

所述第一MOS管的源极用于输入供电电压，所述第一MOS管的栅极用于输入预设的检测电压值，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一二极管的正极以及所述第二电阻的一端，所述第一二极管的负极作为所述状态采集模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述第二电阻的另一端作为所述状态采集模块的输出端用于输出状态电压值。

3.根据权利要求1所述的一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，所述电源驱动模块包括第二MOS管、第一升压芯片、第三电阻、第四电阻、第二二极管以及第一比较器；

所述第二MOS管的源极用于输入供电电压，所述第二MOS管的栅极作为所述电源驱动模块的输入端用于输入预设电压值，所述第二MOS管的漏极连接所述第一升压芯片的电压输入端；

所述第一升压芯片的电压输出端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极作为所述电源驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器；所述第二二极管的负极还连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接所述第四电阻的一端以及所述第一比较器的反相输入端，所述第一比较器的同相输入端用于输入参考电压，所述第一比较器的输出端连接所述第一升压芯片的电压反馈端，所述第四电阻的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，所述扫频驱动模块包括第三MOS管；

所述第三MOS管的源极所述扫频驱动模块的第一输入端连接所述电源驱动模块的输出端，所述第三MOS管的栅极作为所述扫频驱动模块的第二输入端用于输入驱动脉冲，所述第三MOS管的漏极作为所述扫频驱动模块的输出端用于连接所述振弦式传感器。

5.根据权利要求1所述的一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，所述信号处理模块包括第一电容、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一放大器、第二放大器以及第二比较器；

所述第一电容的一端作为所述信号处理模块的输入端用于连接所述振弦式传感器，所述第一电容的另一端连接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述第一放大器的同相输入端，所述第一放大器的输出端分别连接所述第一放大器的反相输入端以及所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接所述第二放大器的反相输入端，所述第二放大器的输出端分别连接所述第七电阻的一端以及所述第二比较器的反相输入端；

所述第七电阻的另一端以及所述第二比较器的输出端作为所述信号处理模块的输出端用于输出信号。

6.根据权利要求3所述的一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，所述参考电压为0V～2V。

7.根据权利要求1所述的一种振弦式传感器的信号采集电路，其特征在于，还包括主控芯片；

所述主控芯片的电压采集端连接所述状态采集模块的输出端，所述主控芯片的电压输出端连接所述电源驱动模块的输入端；所述主控芯片的脉冲输出端连接所述扫频驱动模块的第二输入端；所述主控芯片的信号采集端连接所述信号处理模块的输出端。