传感系统及所适用的感应信息确定方法与流程
本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种传感系统及所适用的感应信息确定方法。
背景技术：
传感器是一种检测装置，它能将感受到被测信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。由于传感器中的器件可能受的被测环境影响，具有输出信号不准确等问题。因此，在设计时，传感器中内置有校准电路，来消除上述干扰。这导致传感器中的硬件电路和计算方式都很复杂。
例如，温度传感器中不仅包含用于测量温度变化的测量器件，还包括用于校准时钟信号生成器的器件。在测试过程中，需分别对校准器件和测量器件进行测量，以便根据所得到的两组数据计算所感应的温度值。显然，上述方式需要较长的测量时间，同时，传感器中的硬件电路和计算方式都很复杂。
因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现要素：
本发明提供一种传感系统及所适用的感应信息确定方法，用于解决现有技术中传感器中的硬件电路和计算方式都过于复杂的问题。
基于上述目的，本发明提供一种传感装置，包括：由敏感电阻和电容串联构成的rc电路，所述rc电路的一端连接受控开关、另一端接地；其中，所述受控开关受控的在预设电压和地线之间切换；各输入端分别与所述rc电路的信号输出端和所述受控开关的接地线路侧的受控引脚相连的信号监测电路，用于监测在所述rc电路充电期间输出复位信号，监测在所述rc电路放电期间不予复位；与所述信号监测电路的输出端相连的计数电路，用于在未接收到所述复位信号期间对所接收的时钟信号的周期进行计数；与所述计数电路的时钟端相连的、用于输出所述时钟信号的晶体振荡器。
优选地，所述信号监测电路包括：负输入端连接所述参考电压，正输入端连接所述rc电路的信号输出端的比较器；逻辑器，其一输入端与所述比较器的输出端相连、另一输入端连接所述受控开关的接地线路侧的受控引脚；所述逻辑器在所接收的两电信号电压不同时，输出复位信号；在所接收的两电信号电压相同时，不予输出所述复位信号。
优选地，所述敏感电阻为热敏电阻。
基于上述目的，本发明还提供一种感应信息确定方法，用于检测如上任一所述的传感装置所感应的感应信息，包括：控制所述受控开关与预设电压导通，并监测所述rc电路在电容充电期间所输出的电压；当所监测的所述电容充电完成时，控制所述受控开关与地线导通，以使电容放电；在放电期间，根据预先标定的与量程相关的周期数，计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
优选地，所述标定的与量程相关的周期数包括：所述最小值所对应的周期数、和所述最大值所对应的周期数。
优选地，所述根据预先标定的精度单位、标定的与量程相关的周期数，计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息的方式包括：以所述预先标定的与量程相关的周期数为参数所构建的感应信息-周期数的线性关系，计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
优选地，所述计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息的方式包括：以所述最小值所对应的周期数为起点、预设的精度单位为步长，对所述最小值所对应的周期数进行累加，直至所累加的结果大于等于所述最小值所对应的周期数与所述计数电路所提供的周期数量的差值；将所累加的次数代入预设的感应信息-累加次数的线性函数，得到所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
基于上述目的，本发明还提供一种感应信息确定装置，用于检测如上任一所述的传感装置所感应的感应信息，包括：与所述受控开关和rc电路的信号输出端相连的控制单元，用于控制所述受控开关与预设电压导通，并监测所述rc电路在电容充电期间所输出的电压；以及用于当所监测的所述电容充电完成时，控制所述受控开关与地线导通，以使电容放电；与所述计数电路相连的感应信息确定单元，用于在放电期间，根据预先标定的与量程相关的周期数，计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
优选地，所述标定的与量程相关的周期数包括：预设量程中最小值所对应的周期数、和预设量程中最大值所对应的周期数。
优选地，所述感应信息确定单元用于以所述标定的与量程相关的周期数为参数所构建的感应信息-周期数的线性关系，计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
优选地，所述感应信息确定单元用于以所述最小值所对应的周期数为起点、预设标定的精度单位为步长，对所述最小值所对应的周期数进行累加，直至所累加的结果大于等于所述最小值所对应的周期数与所述计数电路所提供的周期数量的差值；再将所累加的次数代入预设的感应信息-累加次数的线性函数，得到所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
基于上述目的，本发明还提供一种传感系统，包括：如上任一所述的传感装置；以及如上任一所述的确定装置。
如上所述，本发明的传感系统及所适用的感应信息确定方法，具有以下有益效果：由于采用了晶体振荡器，无需在传感装置中设置参考电阻来对时钟信号进行校正，极大的简化了传感装置的结构；另外，利用比较器和逻辑器来监测放电过程，以便计数器正确计数放电期间的时钟信号周期数量，能够为确定装置提供准确的周期数，明显提高了检测精度；还有，利用出厂时标定的周期数来计算感应信息，有效减少了测量参数，简化了计算过程；还有，利用加法运算来替代部分除法运算，能有效减少硬件运算过程中的资源占用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的传感装置的一个实施例的结构方框图。
图2是本发明的传感装置的又一个实施例的结构方框图。
图3是本发明的传感系统的一个实施例的结构方框图。
图4是本发明的感应信息确定方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种传感装置。所述传感装置利用敏感电阻随所感应的信息的变化而改变阻值的方式，来输出与所感应到的信息相对应的数据。所述传感装置可以为一集成芯片。具体地，所述传感装置1包括：rc电路11、信号监测电路12、计数电路13、晶体振荡器14。
所述rc电路11由敏感电阻和电容串联构成。所述rc电路11的一端连接受控开关、另一端接地；其中，所述受控开关受控的在预设电压和地线之间切换。
其中，所述受控开关可以包括：一刀双掷开关器件、或两个独立开关器件。例如，所述受控开关包括两个独立开关器件m1和m2，该两个开关器件m1和m2受控的交替导通和断开。如图2所示。
所述敏感电阻可以是受压力变化而改变阻值的压力敏感电阻。优选地，所述敏感电阻为随温度变化而改变阻值的热敏电阻rntc。
所述电容为一标准电容，其选取方式可与敏感电阻相关。所述rc电路11由所述敏感电阻和电容的连接处引出一信号输出端。
所述信号监测电路12包含多个输入端和一个输出端。其中，一个输入端连接参考电压、一个输入端连接所述信号输出端。所述信号监测电路12的输出端连接所述计数电路13的输入端。
在此，所述信号监测电路12用于监测在所述rc电路11充电期间输出复位信号，监测在所述rc电路11放电期间不予复位。
其中，所述信号监测电路12可通过数字电路对rc电路11的充放电时间进行监测，进而确定在充电期间输出复位信号，在放电期间不予复位。
优选地，所述信号监测电路12包括：比较器121、逻辑器122。如图2所示。
所述比较器121的负输入端连接所述参考电压，正输入端连接所述rc电路11的信号输出端。其中，所述参考电压可略大于0。例如，所述参考电压为0.25vcc，其中vcc为预设电压。
当所述rc电路11中的受控开关将敏感电阻和电容与预设电压导通时，电容充电，在此期间，所述rc电路11的信号输出端的电压上升。当所述信号输出端的电压小于等于参考电压时，所述比较器121输出低电平。当所述信号输出端的电压大于参考电压时，所述比较器121输出高电平。
所述比较器121将所输出的电平信号输至所述逻辑器122。所述逻辑器122的另一输入端连接所述受控开关的接地线路侧的受控引脚。
例如，所述逻辑器122的另一端连接开关器件m2的受控引脚。
所述逻辑器122在所接收的两电信号电压不同时，输出复位信号；在所接收的两电信号电压相同时，不予输出所述复位信号。例如，所述逻辑器122为与门器件、或由多个逻辑器122件构成的与门电路。
所述逻辑器122的输出端连接计数电路13的使能端。所述计数电路13还包括：时钟端。所述计数电路13在所述使能端接收到复位信号时，执行复位操作；在所述使能端未接收到复位信号时，所述计数电路13对所述时钟端所接收的时钟信号的周期进行计数，并将所记周期数予以输出。
在此，所述时钟端连接晶体振荡器14。所述晶体振荡器14在上电稳定后输出时钟信号。所述晶体振荡器14的优点在于其材质受温度、湿度、酸碱度等外界影响较少，能够输出稳定的时钟信号。
在此，所述计数电路13由包含存储功能的触发器和一些控制门等器件所组成。
如图3所示，本发明还提供一种感应信息确定装置2，用于检测所述传感装置1所感应的感应信息。所述感应信息确定装置2与所述传感装置1相连，用于控制所述传感装置1中的rc电路11充放电，以及根据先设定的运算规则，计算所述计数电路13所输出的周期数所对应的感应信息。其中，所述感应信息确定装置2为包含cpu的电子装置，其包括但不限于：单片机、嵌入式设备、移动设备、计算机设备等。
在此，所述感应信息确定装置2在出厂前先对所述传感装置1进行标定处理，以得到与量程相关的周期数等参数。其中，所述量程为所感应的感应信息的量程。例如，所述传感装置1用于感应温度，则所述量程为温度量程。又如，所述传感装置1用于感应压力，则所述量程为压力量程。所述与量程相关的周期数是指时钟信号的周期数量。
在此，所述与量程相关的周期数包括：预设量程中最小值所对应的周期数、和预设量程中最大值所对应的周期数。
以热敏电阻为例，所述传感装置1利用所述热敏电阻测量体温。预设所述传感装置1的量程在[37,40℃]，通过标定测试，所述感应信息确定装置2得到在37℃时计数电路13所输出的周期数n37，在40℃时计数电路13所述出的周期数n40，并予以保存。
另外，所述感应信息确定装置2可以与所述传感装置1共同内置于一传感系统中。所述传感系统安装在如嵌入式设备、移动设备、专用检测设备等电子设备中。
所述感应信息确定装置2包括：控制单元21、感应信息确定单元22。
所述控制单元21与所述受控开关和rc电路11的信号输出端相连，用于控制所述受控开关与预设电压导通，并监测所述rc电路11在电容充电期间所输出的电压；以及用于当所监测的所述电容充电完成时，控制所述受控开关与地线导通。
具体地，所述控制单元21包含数模转换器和处理器。用户或上位机向所述控制单元21发送测试指令，则所述控制单元21将所述测试指令转换成所述受控开关所能识别的电平信号，并输至所述受控开关，以便所述受控开关与预设电压导通。接着，所述控制单元21中的数模转换器实时的将所述rc电路11的信号输出端所输出的电信号转换成数字电压值，并传递给所述处理器。所述处理器通过执行监测程序，监测所接收的数字电压值是否趋于稳定，若是，则向所述受控开关输出与地线导通的电平信号，并启动感应信息确定单元22，若否，则继续监测。
所述感应信息确定单元22与所述计数电路13相连，用于根据预先标定的与量程相关的周期数，计算所述计数电路13所提供的周期数量所对应的感应信息。
具体地，所述感应信息确定单元22在接收到计数电路13输出周期数量后，利用根据预设的与量程相关的周期数所构建的计算公式、或计算模型，实时的计算所接收到的周期数量所对应的感应信息。
以所述传感装置1为体温传感器为例，所述感应信息确定单元22中预设有公式：
对于专用温度计来说，需要尽量降低硬件成本，并能够快速计算温度值。所述感应信息确定单元22用于以所述最小值所对应的周期数为起点、预设标定的精度单位为步长，对所述最小值所对应的周期数进行累加，直至所累加的结果大于等于所述最小值所对应的周期数与所述计数电路13所提供的周期数量的差值；再将所累加的次数代入预设的感应信息-累加次数的线性函数，得到所述计数电路13所提供的周期数量所对应的感应信息。
在此，所述精度单位是根据预设量程的最小值和最大值各自所对应的周期数而确定的。
例如，若测量体温，则所述精度单位为0.1℃。此处，所述精度单位可通过
所述感应信息确定单元22逐步增加公式
需要说明的是，上述计算温度值的方式仅为举例。本领域技术人员可根据上述示例将本发明所述思想引申到如压力感应信息的确定场景等。
本发明以利用热敏电阻来测量体温为例，描述上述传感系统的工作过程：
所述感应信息确定装置2中的控制单元21首先向传感装置1发出用于控制所述受控开关与预设电压导通的电平信号，所述受控开关导通rc电路11与预设电压之间的通路，所述rc电路11中的电容进入充电过程。由于所述传感装置1中的逻辑器122与所述受控开关的接地线路侧的受控引脚为低电平，则所述逻辑器122在整个充电期间始终输出复位信号。在此期间，所述控制单元21监测所述rc电路11的信号输出端的电压，当所述电压趋于稳定时(如，连续多次监测的电压值的偏差小于预设值)，所述控制单元21再输出用于控制所述受控开关与地线导通的电平信号，所述受控开关导通rc电路11与地线之间的通路，所述rc电路11中的电容进入放电过程。
在放电过程的rc电路11的信号输出端的电压大于比较器121的参考电压期间，所述比较器121输出高电平。同时，由于所述逻辑器122的另一输入端连接所述受控开关的接地线路侧的受控引脚也输出高电平，所述逻辑器122中止输出复位信号。此时，计数电路13开始计数晶体振荡器14所输出的时钟信号周期，直至信号输出端所输出的电压小于等于参考电压。所述比较器121输出低电平导致逻辑器122再次输出复位信号。所述计数电路13基于所述复位信号将所计数的周期数量传输给感应信息确定单元22，并执行复位操作。
所述感应信息确定单元22根据预先标定的与量程相关的周期数n37、n40，标定的精度单位
如图4所示，本发明还提供一种感应信息确定方法，用于检测所述传感装置所感应的感应信息。所述感应信息确定方法主要由上述感应信息确定装置来执行。其中，所述感应信息确定装置与所述传感装置相连，用于控制所述传感装置中的rc电路充放电，以及根据先设定的运算规则，计算所述计数电路所输出的周期数所对应的感应信息。其中，所述感应信息确定装置为包含cpu的电子装置，其包括但不限于：单片机、嵌入式设备、移动设备、计算机设备等。
在此，所述感应信息确定装置在出厂前先对所述传感装置进行标定处理，以得到与量程相关的周期数等参数。其中，所述量程为所感应的感应信息的量程。例如，所述传感装置用于感应温度，则所述量程为温度量程。又如，所述传感装置用于感应压力，则所述量程为压力量程。所述与量程相关的周期数是指时钟信号的周期数量。
在此，所述与量程相关的周期数包括：预设量程中最小值所对应的周期数、和预设量程中最大值所对应的周期数。
以热敏电阻为例，所述传感装置利用所述热敏电阻测量体温。预设所述传感装置的量程在[37,40℃]，通过标定测试，所述感应信息确定装置得到在37℃时计数电路所输出的周期数n37，在40℃时计数电路所述出的周期数n40，并予以保存。
另外，所述感应信息确定装置可以与所述传感装置共同内置于一传感系统中。所述传感系统安装在如嵌入式设备、移动设备、专用检测设备等电子设备中。
所述感应信息确定装置具体执行以下步骤。
在步骤s1中，所述感应信息确定装置控制所述受控开关与预设电压导通，并监测所述rc电路在电容充电期间所输出的电压。
具体地，所述感应信息确定装置与所述受控开关和rc电路的信号输出端相连。用户或上位机向所述感应信息确定装置发送测试指令。则所述感应信息确定装置将所述测试指令转换成所述受控开关所能识别的电平信号，并输至所述受控开关，以便所述受控开关与预设电压导通。接着，所述感应信息确定装置实时的将所述rc电路的信号输出端所输出的电信号转换成数字电压值，并监测所接收的数字电压值是否趋于稳定；若是，则确定所监测的所述电容充电完成，并执行步骤s2；若否，则继续监测。
在步骤s2中，所述感应信息确定装置控制所述受控开关与地线导通，以使电容放电。
具体地，所述感应信息确定装置向所述受控开关输出用于表示受控开关与地线导通的电平信号，使得所述rc电路中的电容开始放电。同时，所述感应信息确定装置执行步骤s3。
在步骤s3中，所述感应信息确定装置根据预先标定的与量程相关的周期数，计算所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
具体地，所述感应信息确定装置在接收到计数电路输出周期数量后，利用根据预设的与量程相关的周期数所构建的计算公式、或计算模型，实时的计算所接收到的周期数量所对应的感应信息。
以所述传感装置为体温传感器为例，所述感应信息确定装置中预设有公式：
对于专用温度计来说，需要尽量降低硬件成本，并能够快速计算温度值。所述感应信息确定装置还以所述最小值所对应的周期数为起点、预设标定的精度单位为步长，对所述最小值所对应的周期数进行累加，直至所累加的结果大于等于所述最小值所对应的周期数与所述计数电路所提供的周期数量的差值；再将所累加的次数代入预设的感应信息-累加次数的线性函数，得到所述计数电路所提供的周期数量所对应的感应信息。
在此，所述精度单位是根据预设量程的最小值和最大值各自所对应的周期数而确定的。
例如，若测量体温，则所述精度单位为0.1℃。此处，所述精度单位可通过
所述感应信息确定装置逐步增加公式
需要说明的是，上述计算温度值的方式仅为举例。本领域技术人员可根据上述示例将本发明所述思想引申到如压力感应信息的确定场景等。
综上所述，本发明的传感系统及所适用的感应信息确定方法，由于采用了晶体振荡器，无需在传感装置中设置参考电阻来对时钟信号进行校正，极大的简化了传感装置的结构；另外，利用比较器和逻辑器来监测放电过程，以便计数器正确计数放电期间的时钟信号周期数量，能够为确定装置提供准确的周期数，明显提高了检测精度；还有，利用出厂时标定的周期数来计算感应信息，有效减少了测量参数，简化了计算过程；还有，利用加法运算来替代部分除法运算，能有效减少硬件运算过程中的资源占用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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