传感器模组的制作方法

本实用新型涉及一种传感器模组。

背景技术：

现有技术是将传感器直接焊接在PCB上，每种传感器的通讯协议、接口定义和结构封装都各不相同，每种传感器对接PCB板上的端子基本都具有唯一性和独立性的。传感器模组通讯接口独立性较强，一般不可与其他传感器共用接口。传感器模组通讯接口以及端口封装各不一致且繁杂，对接难度高。

另现有技术将传感器模组直接焊接在PCB上或者用接线端子，传感器模组使用损坏或者寿命到期后，更换需要较高的技术基础。传感器模组更换时需要进行断电，否则会给传感器模组造成不同程序的损伤。且更换时需要断电，降低了产品的灵活性和可操作性。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能提高通用性的传感器模组。

一种传感器模组，包括：一个或多个模组单元，所述模组单元包括：通用底板、传感器、与所述传感器连接并接收传感器检测数据且进行转换的转换装置、与转换装置连接并接收该转换装置转换数据的通用接口，所述通用底板承载传感器及转换装置，每个模组单元的通用接口都为统一的标准协议的通用接口。

在优选的实施例中，所述通用接口为接收所述转换装置转换的标准协议数据的热插拔通用接口，所述模组单元还包括：设置在所述通用底板上并通断所述传感器供电用的供电电路、及设置在所述通用底板上与所述转换装置连接的参考电压电路。

在优选的实施例中，所述传感器包括：甲醛检测传感器，所述转换装置包括与所述甲醛检测传感器连接并接收该甲醛检测传感器检测数据的转换芯片U8，所述通用接口包括：与所述转换芯片U8连接并接收所述转换芯片U8的传输数据的通用接口J17，所述通用底板包括：承载所述甲醛检测传感器与转换芯片U8的甲醛检测通用底板。

在优选的实施例中，所述供电电路包括设置在所述甲醛检测通用底板上并通断甲醛检测传感器供电用的甲醛检测传感器供电电路,所述甲醛检测传感器供电电路包括：控制通断所述甲醛检测传感器供电的MOS管Q11、及用于所述MOS管Q11的前级放大驱动的三极管Q13。

在优选的实施例中，所述甲醛检测传感器供电电路还包括：用于限流三极管Q13的限流电阻R67、用于上拉作用于所述MOS管Q11的栅极的上拉电阻R59、用于限流作用于所述MOS管Q11的栅极的限流电阻R65、及用于滤波输出电源的滤波电容C29及C31，所述三极管Q13基极通过限流电阻R67接入到所述转换芯片U8的14脚，所述上拉电阻R59设置在所述MOS管Q11的漏极与栅极之间，所述上拉电阻R59与所述MOS管Q11的漏极的公共端接入电源；所述滤波电容C29与C31并联、其公共端一端接地，另一端的一条支路接入所述MOS管Q11的源极、另一条支路接入所述甲醛检测传感器的电压输入端。

在优选的实施例中，所述参考电压电路包括设置在所述甲醛检测通用底板上的第一参考电压电路,所述第一参考电压电路包括：可控精密稳压源U10、用于分压限流的分压限流电阻R60、用于分压所述可控精密稳压源U10的输入电压的分压电阻R63与R69、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C27，所述可控精密稳压源U10的阴极通过分压限流电阻R60接入电源，所述可控精密稳压源U10的阴极与滤波电容C27的公共端接入到所述转换芯片U8的25脚，所述可控精密稳压源U10的阳极与分压电阻R69的公共端接地，所述滤波电容C27并联在所述可控精密稳压源U10的阳极与阴极之间；所述甲醛检测传感器、转换芯片U8、通用接口J17、甲醛检测传感器供电电路、第一参考电压电路、甲醛检测通用底板形成甲醛检测模组单元并形成为一个模组单元。

在优选的实施例中，所述传感器包括：一氧化碳检测传感器，所述转换装置包括与所述一氧化碳检测传感器连接并接收该一氧化碳检测传感器检测数据的转换芯片U9，所述通用接口包括：与所述转换芯片U9连接并接收所述转换芯片U9的传输数据的通用接口J18，所述通用底板包括：承载所述一氧化碳检测传感器及转换芯片U9的一氧化碳检测通用底板。

在优选的实施例中，所述供电电路包括设置在所述一氧化碳检测通用底板上并通断一氧化碳检测传感器供电用的一氧化碳检测传感器供电电路，所述参考电压电路包括：与所述转换芯片U9连接的第二参考电压电路，所述一氧化碳检测传感器供电电路包括：控制通断所述一氧化碳检测传感器供电的MOS管Q12、及用于所述MOS管Q12的前级放大驱动的三极管Q14、用于限流三极管Q14的限流电阻R68、用于上拉作用于所述MOS管Q12的栅极的上拉电阻R61、用于限流作用于所述MOS管Q12的栅极的限流电阻R66、及用于滤波输出电源的滤波电容C30及C32，所述第二参考电压电路包括：可控精密稳压源U11、用于分压限流的分压限流电阻R62、用于分压所述可控精密稳压源U11的分压电阻R64与R70、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C28；所述一氧化碳检测传感器、转换芯片U9、通用接口J18、一氧化碳检测传感器供电电路、一氧化碳检测通用底板、第二参考电压电路形成一氧化碳检测模组单元并为一个模组单元。

在优选的实施例中，所述传感器包括：二氧化碳检测传感器，所述转换装置包括与所述二氧化碳检测传感器连接并接收该二氧化碳检测传感器检测数据的转换芯片U12，所述通用接口包括：与所述转换芯片U12连接并接收所述转换芯片U12的传输数据的通用接口J21，所述通用底板包括：承载所述二氧化碳检测传感器及转换芯片U12的二氧化碳检测通用底板；所述供电电路包括设置在所述二氧化碳检测通用底板上并通断二氧化碳检测传感器供电用的二氧化碳检测传感器供电电路，所述参考电压电路包括：接入所述转换芯片U12的参考电压端的第三参考电压电路，所述二氧化碳检测传感器供电电路包括：控制通断所述二氧化碳检测传感器供电的MOS管Q15、及用于所述MOS管Q15的前级放大驱动的三极管Q17、用于限流三极管Q17的限流电阻R89、用于上拉作用于所述MOS管Q15的栅极的上拉电阻R81、用于限流作用于所述MOS管Q15的栅极的限流电阻R87、及用于滤波输出电源的滤波电容C41及C43，所述第三参考电压电路包括：可控精密稳压源U14、用于分压限流的分压限流电阻R82、用于分压所述可控精密稳压源U11的输入电压的分压电阻R85与R91、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C39；所述二氧化碳检测传感器、转换芯片U12、通用接口J21、二氧化碳检测传感器供电电路、第三参考电压电路及二氧化碳检测通用底板形成二氧化碳检测模组单元并为一个模组单元。

在优选的实施例中，所述模组单元包括：氧气检测模组单元，所述传感器包括：氧气检测传感器，所述转换装置包括与所述氧气检测传感器连接并接收该氧气检测传感器检测数据的转换芯片U13，所述通用接口包括：与所述转换芯片U13连接并接收所述转换芯片U13的传输数据的通用接口J22，所述通用底板包括：承载所述氧气检测传感器及转换芯片U13的氧气检测通用底板；所述供电电路包括设置在所述氧气检测通用底板上并通断氧气检测传感器供电用的氧气检测传感器供电电路，所述参考电压电路包括：接入所述转换芯片U13的参考电压端的第四参考电压电路，所述氧气检测传感器供电电路包括：控制通断所述氧气检测传感器供电的MOS管Q16、及用于所述MOS管Q16的前级放大驱动的三极管Q18、用于限流三极管Q18的限流电阻R90、用于上拉作用于所述MOS管Q16的栅极的上拉电阻R83、用于限流作用于所述MOS管Q16的栅极的限流电阻R88、及用于滤波输出电源的滤波电容C42及C44，所述第四参考电压电路包括：可控精密稳压源U15、用于分压限流的分压限流电阻R84、用于分压所述可控精密稳压源U15的输入电压的分压电阻R86与R92、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C40；所述氧气检测传感器、转换芯片U13、通用接口J22、氧气检测传感器供电电路、第四参考电压电路及氧气检测通用底板形成氧气检测模组单元并为一个模组单元；所述通用接口J22、通用接口J21、通用接口J18、通用接口J17为统一协议的通用接口。

上述的传感器模组的转换装置，其输入数据为传感器采集的数据，输出数据为转换成为标准协议的传感器数据。通用底板用于承载传感器和转换装置，通用接口用于接收转换装置发来的数据，通用接口可带电支持插拔，从而传感器模组可带电实现即插即拔，减少频繁断电带来的不变。传感器模组通过转换装置转换为通用接口提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性。传感器模组将繁杂的传感器接口通过转换芯片转换成统一接口，传感器模块可任意对接每一个匹配的对接接口，提高对接的通用性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的传感器模组的示意图；

图2为本实用新型一实施例的甲醛检测模组单元的部分电路原理图；

图3为本实用新型一实施例的一氧化碳检测模组单元的部分电路原理图；

图4为本实用新型一实施例的二氧化碳检测模组单元的部分电路原理图；

图5为本实用新型一实施例的氧气检测模组单元的部分电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一实施例的传感器模组100，包括：一个或多个模组单元20。模组单元20包括：通用底板22、传感器24、与传感器24连接并接收传感器24检测数据且进行转换的转换装置26、与转换装置26连接并接收该转换装置26转换数据的通用接口28。通用底板22承载传感器24及转换装置26。每个模组单元的通用接口都为统一的标准协议的通用接口。

在优选的实施例中，本实施例的通用接口28为接收转换装置26转换的标准协议数据的热插拔通用接口。进一步，优选的，本实施例的通用接口28为SPI总线协议接口。

SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线协议接口可实现一主多从的通讯方式，即插即拔，总线可扩展等多种优点。

进一步，本实施例的模组单元还包括：设置在通用底板上并用于通断传感器供电的供电电路、及设置在通用底板22上并接入转换装置26中的参考电压电路。

如图2所示，进一步，本实施例的传感器24包括：甲醛检测传感器。本实施例的转换装置26包括：与甲醛检测传感器连接并接收该甲醛检测传感器检测数据的转换芯片U8。通用接口28包括：与转换芯片U8连接并接收转换芯片U8的传输数据的通用接口J17。通用底板22包括：承载所述甲醛检测传感器与转换芯片U8的甲醛检测通用底板。

本实施例的转换芯片U8优选的采用松翰8BitMCU，型号为SN8P27E65。转换芯片U8的5、6、7、8脚为SPI总线端口。其中，转换芯片U8的5脚即P1.7/SCS接入通用接口J17的13及14脚，转换芯片U8的6脚即P1.6/SCK接入通用接口J17的11及12脚，转换芯片U8的7脚即P1.5/SDI接入通用接口J17的9及10脚，转换芯片U8的8脚即P1.4/SDO接入通用接口J17的7及8脚。转换芯片U8的11脚及12脚即P1.1/EIDA与P1.0/EICK为仿真调试接口，用于仿真调试。

转换芯片U8的14脚即P5.2用于控制甲醛传感器的电源供电通断，高电平模组通电，低电平模组断电。转换芯片U8的16脚即P5.0用于检测甲醛检测传感器的电压输出口。转换芯片U8的17脚即P4.7用于模块测试口。转换芯片U8的24脚即P4.0用于甲醛传感器校准。转换芯片U8的25脚即AVREFH脚是+3V参考电压，接入到第一参考电压电路。

如图2所示，本实施例的甲醛检测传感器的接口JP2，其1脚为校验端，其通过电阻R47接入转换芯片U8的校正位P4.0即24脚。甲醛检测传感器的接口JP2的2脚为模数转换端口，其接入到转换芯片U8的16脚。甲醛检测传感器的接口JP2的3脚为接地端，接地。甲醛检测传感器的接口JP2的4脚为电压输入端，器接入到供电电路；甲醛检测传感器的接口JP2的5脚为数据输入端、通过R49接入到转换芯片U8的1脚；甲醛检测传感器的接口JP2的6脚为数据输出端、其通过电阻R54接入到转换芯片U8的2脚；甲醛检测传感器的接口JP2的7脚为PWM(脉冲宽度调制)端，接入到转换芯片U8的15脚。

进一步，本实施例的供电电路包括设置在甲醛检测通用底板上并通断甲醛检测传感器供电用的甲醛检测传感器供电电路。甲醛检测传感器供电电路包括：控制通断甲醛检测传感器供电的MOS管Q11、及用于MOS管Q11的前级放大驱动的三极管Q13。

进一步，本实施例的甲醛检测传感器供电电路还包括：用于限流三极管Q13的限流电阻R67、用于上拉作用于MOS管Q11的栅极的上拉电阻R59、用于限流作用于所述MOS管Q11的栅极的限流电阻R65、及用于滤波输出电源的滤波电容C29及C31。

进一步，本实施例的三极管Q13基极通过限流电阻R67接入到转换芯片U8的14脚，上拉电阻R59设置在MOS管Q11的漏极与栅极之间，上拉电阻R59与MOS管Q11的漏极的公共端接入5V供电电源中。滤波电容C29与C31并联、其公共端一端接地，另一端的一条支路接入所述MOS管Q11的源极、另一条支路接入甲醛检测传感器的电压输入端即接口JP2的4脚。

进一步，本实施例的参考电压包括设置在甲醛检测通用底板上的第一参考电压电路。本实施例的第一参考电压电路包括：可控精密稳压源U10、用于分压限流的分压限流电阻R60、用于分压可控精密稳压源U10的分压电阻R63与R69、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C27。

本实施例的可控精密稳压源U10的阴极通过分压限流电阻R60接入供电电源。可控精密稳压源U10的阴极与滤波电容C27的公共端接入到转换芯片U8的25脚，可控精密稳压源U10的阳极与分压电阻R69的公共端接地，滤波电容C27并联在可控精密稳压源U10的阳极与阴极之间。

本实施例的甲醛检测传感器、转换芯片U8、通用接口J17、甲醛检测传感器供电电路、第一参考电压电路、甲醛检测通用底板形成甲醛检测模组单元并形成为一个模组单元。

如图3所示，进一步，本实施例的传感器24包括：一氧化碳检测传感器。转换装置包括与一氧化碳检测传感器连接并接收该一氧化碳检测传感器检测数据的转换芯片U9。通用接口28包括：与转换芯片U9连接并接收转换芯片U9的传输数据的通用接口J18。通用底板包括：承载一氧化碳检测传感器及转换芯片U9的一氧化碳检测通用底板。

进一步，本实施例的供电电路还包括设置在一氧化碳检测通用底板上并通断一氧化碳检测传感器供电用的一氧化碳检测传感器供电电路。参考电压电路包括第二参考电压电路。

本实施例的转换芯片U9优选的采用松翰8BitMCU，型号为SN8P27E65。转换芯片U9的5、6、7、8脚为SPI总线端口。其中，转换芯片U9的5脚即P1.7/SCS接入通用接口J18的13及14脚，转换芯片U9的6脚即P1.6/SCK端接入通用接口J18的11及12脚，转换芯片U9的7脚即P1.5/SDI接入通用接口J18的9及10脚，转换芯片U9的8脚即P1.4/SDO接入通用接口J18的7及8脚。转换芯片U9的11脚及12脚即P1.1/EIDA与P1.0/EICK为仿真调试接口，用于仿真调试。

转换芯片U9的14脚即P5.2用于控制一氧化碳检测传感器的电源供电通断，高电平模组通电，低电平模组断电。转换芯片U9的16脚即P5.0接入到一氧化碳检测传感器供电电路。转换芯片U8的17脚即P4.7用于模块测试口。转换芯片U9的25脚即AVREFH端是+3V参考电压，接入到第二参考电压电路中。

本实施例的一氧化碳检测传感器供电电路包括：控制通断一氧化碳检测传感器供电的MOS管Q12、及用于MOS管Q12的前级放大驱动的三极管Q14、用于限流三极管Q14的限流电阻R68、用于上拉作用于所述MOS管Q12的栅极的上拉电阻R61、用于限流作用于MOS管Q12的栅极的限流电阻R66、及用于滤波输出电源的滤波电容C30及C32。

本实施例的第二参考电压电路包括：可控精密稳压源U11、用于分压限流的分压限流电阻R62、用于分压可控精密稳压源U11的分压电阻R64与R70、及用于滤波所输出的参考电压的滤波电容C28。

本实施例的一氧化碳检测传感器、转换芯片U9、通用接口J18、一氧化碳检测传感器供电电路、一氧化碳检测通用底板、第二参考电压电路形成一氧化碳检测模组单元并形成一个模组单元。

如图4所示，进一步，本实施例的传感器24包括：二氧化碳检测传感器。转换装置26包括：与二氧化碳检测传感器连接并接收该二氧化碳检测传感器检测数据的转换芯片U12。通用接口28包括：与转换芯片U12连接并接收转换芯片U12的传输数据的通用接口J21。

本实施例的通用底板22包括：承载二氧化碳检测传感器及转换芯片U12的二氧化碳检测通用底板。

本实施例的供电电路包括设置在二氧化碳检测通用底板上并通断二氧化碳检测传感器供电用的二氧化碳检测传感器供电电路。本实施例的参考电压电路包括：第三参考电压电路。二氧化碳检测传感器供电电路包括：控制通断所述二氧化碳检测传感器供电的MOS管Q15、及用于MOS管Q15的前级放大驱动的三极管Q17、用于限流三极管Q17的限流电阻R89、用于上拉作用于所述MOS管Q15的栅极的上拉电阻R81、用于限流作用于所述MOS管Q15的栅极的限流电阻R87、及用于滤波输出电源的滤波电容C41及C43。

本实施例的第三参考电压电路包括：可控精密稳压源U14、用于分压限流的分压限流电阻R82、用于分压所述可控精密稳压源U11的输入电压的分压电阻R85与R91、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C39。

本实施例的二氧化碳检测传感器、转换芯片U12、通用接口J21、二氧化碳检测传感器供电电路、第三参考电压电路及二氧化碳检测通用底板形成二氧化碳检测模组单元并形成一个模组单元。

如图5所示，进一步，本实施例的传感器24包括：氧气检测传感器。本实施例的转换装置26包括与所述氧气检测传感器连接并接收该氧气检测传感器检测数据的转换芯片U13。通用接口28包括：与转换芯片U13连接并接收转换芯片U13的传输数据的通用接口J22。通用底板22包括：承载氧气检测传感器及转换芯片U13的氧气检测通用底板。本实施例的供电电路还包括设置在氧气检测通用底板上并通断氧气检测传感器供电用的氧气检测传感器供电电路。本实施例的参考电压电路包括：第四参考电压电流。氧气检测传感器供电电路包括：控制通断氧气检测传感器供电的MOS管Q16、及用于MOS管Q16的前级放大驱动的三极管Q18、用于限流三极管Q18的限流电阻R90、用于上拉作用于MOS管Q16的栅极的上拉电阻R83、用于限流作用于MOS管Q16的栅极的限流电阻R88、及用于滤波输出电源的滤波电容C42及C44。第四参考电压电路包括：可控精密稳压源U15、用于分压限流的分压限流电阻R84、用于分压所述可控精密稳压源U15的输入电压的分压电阻R86与R92、及用于滤波输出的参考电压的滤波电容C40。

本实施例的氧气检测传感器、转换芯片U13、通用接口J22、氧气检测传感器供电电路、第四参考电压电路及氧气检测通用底板形成氧气检测模组单元并形成为一个模组单元。

本实施例的通用接口J22、通用接口J21、通用接口J18、通用接口J17为统一的标准协议的通用接口。优选的，本实施例通用接口J22、通用接口J21、通用接口J18、通用接口J17为SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线协议接口。

本实施例的转换装置而言，其输入数据为传感器采集的数据，输出数据为转换成为标准协议的传感器数据。通用底板用于承载传感器和转换装置；热插拔通用接口用于接收转换装置发来的数据，热插拔通用接口可带电支持插拔，从而传感器模组可带电实现即插即拔，减少频繁断电带来的不变。传感器模组热插拔提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等。本实用新型的传感器模组将繁杂的传感器接口通过转换芯片转换成统一接口。且由于采用热插拔通用接口，传感器模组可带电实现即插即拔。

本实施例的传感器模组将传感器的接口转换成通用接口后，提高了通用性、扩展性和灵活性等。传感器增加通用接口转换装置之后，可任意对接任何一个该协议的通用接口。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。