全文摘要
本实用新型提出了一种压力传感器状态检测电路，通过设置仪表放大器可以抑制传感器输出信号中的工频、静电和电磁耦合等共模干扰，使传感器输出的信号更贴近测量值，减少测量误差，提高测量精度；通过设置第一电压比较器，可以检测压力传感器是否出现短路故障，在压力传感器出现故障时，第一电压比较器输出故障信号经A\/D转换芯片转换后输入至成单片机，方便工作人员检测传感器状态，并且在出现短路故障时，还可以使电源线路上的继电器形成自锁，起到保护电路的作用，降低设备运行存在的安全隐患；通过设置第二电压比较电路，可以检测压力传感器是否出现开路故障，当出现开路故障时，可以将故障信号经A\/D转换后输入至单片机中进行报警。
主设计要求
1.一种压力传感器状态检测电路，其包括压力传感器、电源和单片机，其特征在于：还包括仪表放大器、第一电压比较电路、第二电压比较电路、第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片；所述电源、压力传感器、仪表放大器、第一电压比较电路、第一A\/D转换芯片和单片机顺次电性连接，第二电压比较电路的输入端与仪表放大器的输出端电性连接，第二电压比较电路的输出端与第二A\/D转换芯片电性连接，第二A\/D转换芯片与单片机电性连接。
设计方案
1.一种压力传感器状态检测电路，其包括压力传感器、电源和单片机，其特征在于：还包括仪表放大器、第一电压比较电路、第二电压比较电路、第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片；
所述电源、压力传感器、仪表放大器、第一电压比较电路、第一A\/D转换芯片和单片机顺次电性连接，第二电压比较电路的输入端与仪表放大器的输出端电性连接，第二电压比较电路的输出端与第二A\/D转换芯片电性连接，第二A\/D转换芯片与单片机电性连接。
2.如权利要求1所述的一种压力传感器状态检测电路，其特征在于：所述仪表放大器包括运算放大器U5-U7和电阻R14-R20；
所述运算放大器U5的同向输入端与压力传感器的C点电性连接，运算放大器U5的反向输入端分别与电阻R16的一端和电阻R17的一端电性连接，电阻R16的另一端分别与运算放大器U5的输出端和电阻R14的一端电性连接，电阻R17的另一端分别与电阻R18的一端和运算放大器U6的反向输入端电性连接，运算放大器U6的同向输入端与压力传感器的D点电性连接，电阻R18的另一端分别与运算放大器U6的输出端和电阻R19的一端电性连接，电阻R19的另一端分别与电阻R20的一端和运算放大器U7的同向输入端电性连接，电阻R20的另一端接地，运算放大器U7的反向输入端分别与电阻R14的另一端和电阻R15的一端电性连接，电阻R15的另一端与运算放大器U7的输出端电性连接。
3.如权利要求2所述的一种压力传感器状态检测电路，其特征在于：所述第一电压比较电路包括LM393芯片、电阻R23、电阻R24、二极管D8-D10、稳压二极管D11、电容C15和有极性电容C14；
所述运算放大器U7的输出端与LM393芯片的3引脚电性连接，LM393芯片的2引脚分别与稳压管D11的负极、电容C15的一端和电阻R24的一端电性连接，稳压二极管D11的正极和电容C15的另一端均接地，电阻R24的另一端与电源电性连接，LM393芯片的1引脚与二极管D10的正极电性连接，二极管D10的负极与LM393芯片的3引脚电性连接。
4.如权利要求2所述的一种压力传感器状态检测电路，其特征在于：所述第二电压比较电路包括LM393芯片、电阻R25、电阻R26和电阻R28；
所述LM393芯片的5引脚通过电阻R28接地，LM393芯片的6引脚分别与电阻R26的一端和电阻R25的一端电性连接，电阻R26的另一端与运算放大器U7的输出端电性连接，电阻R25的另一端与LM393芯片的7引脚电性连接。
5.如权利要求3或4所述的一种压力传感器状态检测电路，其特征在于：所述第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片均为ICL7107；
所述第一A\/D转换芯片的INHI引脚与LM393的1引脚电性连接；
所述第二A\/D转换芯片的INHI引脚与LM393的7引脚电性连接。
6.如权利要求5所述的一种压力传感器状态检测电路，其特征在于：所述单片机为带有I\/O口的单片机。
7.如权利要求1所述的一种压力传感器状态检测电路，其特征在于：还包括第一显示器和第二显示器；
所述第一显示器和第一A\/D转换芯片电性连接，第二显示器与第二A\/D转换芯片电性连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种压力传感器状态检测电路。
背景技术
目前传感器按工作原理可分为电感式、电容式、霍尔式等；根据所使用的电源区别又可分为交流型和直流型；按工作分为三线式和两线式，三线式的供电和输出信号是分开的，两线式供电与信号共用。压力传感器无差压时，其电桥两臂平等，有压差信号时，差压信号加到4个陶瓷压敏电阻上，压敏电阻的阻值随差压而变化，引起电桥失衡，使其输出的电流变化。当传感器或线路发生开路、短路时，控制端无法判断是正常的信号还是传感器故障，现有技术中通过工作人员对传感器的工作状态和连接线路的性能状况进行分析和故障诊断，其实际操作困难，且效率低，容易发生误判而造成的最终结果不可以作为准确的采集数据。因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种方便检测并且检测精度高的压力传感器状态检测电路。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种方便检测并且检测精度高的压力传感器状态检测电路。
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种压力传感器状态检测电路，其包括压力传感器、电源和单片机，还包括仪表放大器、第一电压比较电路、第二电压比较电路、第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片；
电源、压力传感器、仪表放大器、第一电压比较电路、第一A\/D转换芯片和单片机顺次电性连接，第二电压比较电路的输入端与仪表放大器的输出端电性连接，第二电压比较电路的输出端与第二A\/D转换芯片电性连接，第二A\/D转换芯片与单片机电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，仪表放大器包括运算放大器U5-U7和电阻R14-R20；
运算放大器U5的同向输入端与压力传感器的C点电性连接，运算放大器U5的反向输入端分别与电阻R16的一端和电阻R17的一端电性连接，电阻R16的另一端分别与运算放大器U5的输出端和电阻R14的一端电性连接，电阻R17的另一端分别与电阻R18的一端和运算放大器U6的反向输入端电性连接，运算放大器U6的同向输入端与压力传感器的D点电性连接，电阻R18的另一端分别与运算放大器U6的输出端和电阻R19的一端电性连接，电阻R19的另一端分别与电阻R20的一端和运算放大器U7的同向输入端电性连接，电阻R20的另一端接地，运算放大器U7的反向输入端分别与电阻R14的另一端和电阻R15的一端电性连接，电阻R15的另一端与运算放大器U7的输出端电性连接。
进一步优选的，第一电压比较电路包括LM393芯片、电阻R23、电阻R24、二极管D8-D10、稳压二极管D11、电容C15和有极性电容C14；
运算放大器U7的输出端与LM393芯片的3引脚电性连接，LM393芯片的2引脚分别与稳压管D11的负极、电容C15的一端和电阻R24的一端电性连接，稳压二极管D11的正极和电容C15的另一端均接地，电阻R24的另一端与电源电性连接，LM393芯片的1引脚与二极管D10的正极电性连接，二极管D10的负极与LM393芯片的3引脚电性连接。
进一步优选的，第二电压比较电路包括LM393芯片、电阻R25、电阻R26和电阻R28；
LM393芯片的5引脚通过电阻R28接地，LM393芯片的6引脚分别与电阻R26的一端和电阻R25的一端电性连接，电阻R26的另一端与运算放大器U7的输出端电性连接，电阻R25的另一端与LM393芯片的7引脚电性连接。
进一步优选的，第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片均为ICL7107；
第一A\/D转换芯片的INHI引脚与LM393的1引脚电性连接；
第二A\/D转换芯片的INHI引脚与LM393的7引脚电性连接。
进一步优选的，单片机为带有I\/O口的单片机。
在以上技术方案的基础上，优选的，第一显示器和第二显示器；
第一显示器和第一A\/D转换芯片电性连接，第二显示器与第二A\/D转换芯片电性连接。
本实用新型的一种压力传感器状态检测电路相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过设置仪表放大器，将压力传感器输出的微小信号进行放大，并抑制传感器输出信号中的工频、静电和电磁耦合等共模干扰，使传感器输出的信号更贴近测量值，减少测量误差，提高测量精度；
(2)通过设置第一电压比较器，可以检测压力传感器是否出现短路故障，在压力传感器出现故障时，第一电压比较器输出故障信号至A\/D转换芯片中，转换成单片机可以处理的数字信号，方便工作人员检测传感器状态，并且在出现短路故障时，第一电压比较器还可以使电源线路上的继电器形成自锁，起到保护电路的作用，降低设备运行存在的安全隐患；
(3)通过设置第二电压比较电路，可以检测压力传感器是否出现开路故障，当出现开路故障时，可以将故障信号经A\/D转换后输入至单片机中进行报警；
(4)整个装置可以检测压力传感器是否发生故障，并在出现短路故障时，保护电路。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型一种压力传感器状态检测电路的结构图；
图2为本实用新型一种压力传感器状态检测电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种压力传感器状态检测电路，其包括压力传感器、电源、单片机、第一显示器、第二显示器、仪表放大器、检波电路、第一电压比较电路、第二电压比较电路、第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片。
仪表放大器，具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗，减少传感器输出信号中的工频、静电和电磁耦合等共模干扰。在本实施例中，仪表放大器包括：运算放大器U5-U7和电阻R14-R20；具体的，运算放大器U5的同向输入端与压力传感器的C点电性连接，运算放大器U5的反向输入端分别与电阻R16的一端和电阻R17的一端电性连接，电阻R16的另一端分别与运算放大器U5的输出端和电阻R14的一端电性连接，电阻R17的另一端分别与电阻R18的一端和运算放大器U6的反向输入端电性连接，运算放大器U6的同向输入端与压力传感器的D点电性连接，电阻R18的另一端分别与运算放大器U6的输出端和电阻R19的一端电性连接，电阻R19的另一端分别与电阻R20的一端和运算放大器U7的同向输入端电性连接，电阻R20的另一端接地，运算放大器U7的反向输入端分别与电阻R14的另一端和电阻R15的一端电性连接，电阻R15的另一端与运算放大器U7的输出端电性连接。其中，运算放大器U5和运算放大器U6的同相输入端分别是仪表放大器的差动输入端，因此仪表放大器的输入阻抗很高，如图2所示，仪表放大器采用对称电路结构，并且压力传感器输出信号直接加在仪表放大器的差动输入端上，从而保证了较强的抑制共模信号的能力，运算放大器U5和运算放大器U6的主要输入阻抗和电压增益对称，其漂移将大大减小，具有高输入阻抗，高共模抑制比，对微小的差模电压很敏感，并且适用于测量远距离传输过来的信号，运算放大器U7在本实施例中是一个差动跟随器，其增益近似为1。其中电阻R17用来调整放大倍数，在本实施例中，电阻R17是多圈电位器。
第一电压比较电路，将经过放大后的信号与正常值比较，判断压力传感器是否出现短路故障。如图2所示，第一电压比较器包括LM393芯片、电阻R23、电阻R24、二极管D8-D10、稳压二极管D11、电容C15和有极性电容C14；具体的，运算放大器U7的输出端与LM393芯片的3引脚电性连接，LM393芯片的2引脚分别与稳压管D11的负极、电容C15的一端和电阻R24的一端电性连接，稳压二极管D11的正极和电容C15的另一端均接地，电阻R24的另一端与电源电性连接，LM393芯片的1引脚与二极管D10的正极电性连接，二极管D10的负极与LM393芯片的3引脚电性连接。其中，压力传感器输出信号经仪表放大器放大后，将该信号送至LM393组成的电压比较器的同相输入端，同相输入端的电平设置为5.1V，由电阻R24和稳压管D11组成的直流电压值略小于该电平；传感器正常工作时，输出电流的最大电流幅度为100mA，传感器上最大压降为150mV，经仪表放大器后输出电压值为4.5V，检波后输送到LM393的3脚，3脚电平低于2脚电压，LM393输出低电平；当传感器出现短路时，传感器输出的电流、电压增大，经过仪表放大器放大后，大于LM393芯片的反相输入端电压，LM393输出高电平，使电源线路上的继电器形成自锁。为了防止接通电源的瞬间LM393芯片自锁，增加了由电阻R23、有极性电容C14、二极管D8和二极管D9组成延时电路，D9的作用是保证断电后，有极性电容C14上的电压能快速放掉，以保证再通电时有极性电容C14的起始电压为零。
第二电压比较电路，检测传感器是否无工作电流或电流变小超过正常电流范围，若是，输出故障信号。在本实施例中，如图2所示，第二电压比较电路包括，包括LM393芯片、电阻R25、电阻R26和电阻R28；具体的，LM393芯片的5引脚通过电阻R28接地，LM393芯片的6引脚分别与电阻R26的一端和电阻R25的一端电性连接，电阻R26的另一端与运算放大器U7的输出端电性连接，电阻R25的另一端与LM393芯片的7引脚电性连接。当压力传感器出现开路故障时，传感器输出并非真正的开路，而是输出几毫安的电流，经仪表放大器放大和检波电路检波后，输入到LM393的6引脚，LM393输出高电平，LM393输出信号至A\/D转换芯片中进行转换，并显示。
第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片，将LM393输出的模拟信号转变成数字信号，并通过显示器显示测量结果。在本实施例中，如图2所示，第一A\/D转换芯片和第二A\/D转换芯片为ICL7107。ICL7107包含31\/2位双积分型A\/D转换器，其输入阻抗高，对输入信号无衰减作用；噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长，并且能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，因此，本实施例还可以增加第一显示器和第二显示器。
单片机，接收A\/D转换芯片输送的信号，并在压力传感器出现故障进行报警。在本实施例中，只要是具有I\/O口的单片机均可运用到本实用新型中，在本实施例中，单片机选用AT89c51单片机。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920122866.8
申请日:2019-01-24
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:83(武汉)
授权编号:CN209541989U
授权时间:20191025
主分类号:G01L 25/00
专利分类号:G01L25/00;G01L27/00;G01R31/02
范畴分类:31J;31P;
申请人:湖北旭志信息技术有限公司
第一申请人:湖北旭志信息技术有限公司
申请人地址:430000 湖北省武汉市武汉经济技术开发区建银商务公馆B、C幢12层1号房
发明人:王晓光;熊亮
第一发明人:王晓光
当前权利人:湖北旭志信息技术有限公司
代理人:李季
代理机构:42247
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类型名称:外观设计