基于usb传输的全数字传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种基于USB传输的全数字传感器。
【背景技术】
[0002]传感器是将物理信号转化成电信号以便于用电信号分析手段对物理信号进行分析得到有用的信息或者监控产生物理信号的装置或环境。常用的传感器是模拟传感器，即将物理信号转换成模拟电信号的传感器。但是随着科技的进步，数字化处理技术越来越先进，而且信息数字化更加方便高效，模拟信号处理方法已经无法满足数字化处理需求。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种基于USB传输的全数字传感器以实现全数字化传输，大大方便人们对信息分析的高效需求。
[0004]—种基于USB传输的全数字传感器，包括将物理信号转化成模拟电信号的模拟传感器，所述全数字传感器还包括与所述模拟传感器相连的对模拟传感器输出的模拟电信号进行初级调理、滤波和放大处理的模拟信号调理电路模块，把经所述模拟信号调理电路模块处理后的模拟电信号转换成数字信号的ADC模数转换器，对数字信号进行数字滤波、误差补偿和数据缓存处理的MCU，对外输出数字信号并输出5V/500mA电源为全数字传感器供电的USB接口模块，将所述USB接口模块提供的5V/500mA电源转换成所述全数字传感器需要的各种电压源的电路管理模块以及存储所述全数字传感器的系统参数并且备份存储经过处理后的传感器数据以防止突然掉电时丢失重要数据的E2PR0M。
[0005]其中，所述模拟信号调理电路模块包括对模拟传感器输出的电信号进行初级必要调理转换成电压信号的电信号调理电路模块、将电压信号的频谱限制在便于处理的频带内的Sallen-key 二阶滤波电路模块、对电压信号进行模拟放大的模拟放大电路模块以及将电压信号调理到便于数字化的等级并与ADC数模转换器相连的ADC模拟Buffer电路模块。
[0006]采用本发明的基于USB传输的全数字传感器，采用USB接口供电，方便使用，能够实现数字化传输，减少噪声污染，得到纯净数据，且能避免突然掉电而丢失数据。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的基于USB传输的全数字传感器的系统架构框图示意图；
[0008]图2是本发明的基于USB传输的全数字传感器采用的模拟信号调理电路模块的组成框图示意图；
[0009]图3是采用本发明的基于USB传输全数字传感器时所要进行的步骤示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，本发明的一种基于USB传输的全数字传感器，包括将物理信号转化成模拟电信号的模拟传感器，所述全数字传感器还包括与所述模拟传感器相连的对模拟传感器输出的模拟电信号进行初级调理、滤波和放大处理的模拟信号调理电路模块，把经所述模拟信号调理电路模块处理后的模拟电信号转换成数字信号的ADC模数转换器，对数字信号进行数字滤波、误差补偿和数据缓存处理的MCU，对外输出数字信号并输出5V/500mA电源为全数字传感器供电的USB接口模块，将所述USB接口模块提供的5V/500mA电源转换成所述全数字传感器需要的各种电压源的电路管理模块以及存储所述全数字传感器的系统参数并且备份存储经过处理后的传感器数据以防止突然掉电时丢失重要数据的E2PR0M。其中，如图2所示，所述模拟信号调理电路模块包括对模拟传感器输出的电信号进行初级必要调理转换成电压信号的电信号调理电路模块、将电压信号的频谱限制在便于处理的频带内的Sallen-key 二阶滤波电路模块、对电压信号进行模拟放大的模拟放大电路模块以及将电压信号调理到便于数字化的等级并与ADC数模转换器相连的ADC模拟Buffer电路模块。
[0011 ] 具体地说，本发明以USB接口实现数字化传输，主要组成部分包括:模拟信号调理电路模块、ADC模数转换器、MCU、E2PR0M、USB接口电路模块和电源管理模块。模拟信号调理电路模块对传感器输出的电信号进行初级调理、滤波和放大，经过ADC模/数转换器转化成数字信号，MCU将数字信号进行数字滤波、误差补偿和数据缓存，然后通过USB接口模块对外进行数据传输。整个系统都是由USB 5V/500mA供电。
[0012]其中，模拟传感器将物理信号转化成电信号。模拟信号调理电路模块负责对传感器输出的电信号，进行必要的调理，转换成电压信号，在经过Sallen-key 二阶模拟滤波器将信号的频谱限制在便于处理的频带内，模拟放大，然后通过ADC模拟Buffer电路将信号调理到便于数字化的等级，并与ADC模拟通道连接。ADC模/数转换器将调理后的模拟信号经过采样量化转成数字信号。MCU负者控制ADC模/数转换器进行数据采集，并且根据传感器的特点对其进行滤波，以去除不需要的噪声，以便信号链中后面的处理算法能够使用到相对干净的数据，根据信号的特点采用最小二乘原理的一元、多元线性回归技术对数据进行误差补偿，然后对预处理的数据进行缓存，并通过USB模块进行数据打包传输。USB接口电路模块实现USB物理层连接和接口配置，并输出5V/500mA电源为整个系统供电。电源管理模块将USB提供的5V/500mA电源，通过电压转换芯片，转换成系统需要的各种电压源。E2PR0M:存储系统参数，并且备份存储经过处理后的传感器数据，以防止突然掉电时丢失重要数据。
[0013]采用本发明的基于USB传输的全数字传感器，采用USB接口供电，方便使用，能够实现数字化传输，减少噪声污染，得到纯净数据，且能避免突然掉电而丢失数据，提高工作效率。
[0014]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于USB传输的全数字传感器，包括将物理信号转化成模拟电信号的模拟传感器，其特征在于，所述基于USB传输的全数字传感器还包括与所述模拟传感器相连的对模拟传感器输出的模拟电信号进行初级调理、滤波和放大处理的模拟信号调理电路模块，把经所述模拟信号调理电路模块处理后的模拟电信号转换成数字信号的ADC模数转换器，对数字信号进行数字滤波、误差补偿和数据缓存处理的MCU，对外输出数字信号并输出5V/500mA电源为全数字传感器供电的USB接口模块，将所述USB接口模块提供的5V/500mA电源转换成所述全数字传感器需要的各种电压源的电路管理模块以及存储所述全数字传感器的系统参数并且备份存储经过处理后的传感器数据以防止突然掉电时丢失重要数据的 E2PR0M。2.根据权利要求1所述的基于USB传输的全数字传感器，其特征在于，所述模拟信号调理电路模块包括对模拟传感器输出的电信号进行初级必要调理转换成电压信号的电信号调理电路模块、将电压信号的频谱限制在便于处理的频带内的Sallen-key 二阶滤波电路模块、对电压信号进行模拟放大的模拟放大电路模块以及将电压信号调理到便于数字化的等级并与ADC数模转换器相连的ADC模拟Buffer电路模块。
【专利摘要】一种基于USB传输的全数字传感器，包括模拟传感器，所述全数字传感器还包括与所述模拟传感器相连的对模拟传感器输出的模拟电信号进行初级调理、滤波和放大处理的模拟信号调理电路模块，把经所述模拟信号调理电路模块处理后的模拟电信号转换成数字信号的ADC模数转换器，对数字信号进行数字滤波、误差补偿和数据缓存处理的MCU,对外输出数字信号并输出5V/500mA电源为全数字传感器供电的USB接口模块，将所述USB接口模块提供的5V/500mA电源转换成所述全数字传感器需要的各种电压源的电路管理模块以及存储所述全数字传感器的系统参数并且备份存储经过处理后的传感器数据以防止突然掉电时丢失重要数据的E2PROM。
【IPC分类】G01D5/12
【公开号】CN204988304
【申请号】CN201520774164
【发明人】王振江, 陈磊, 喻建国, 杜龙强
【申请人】杭州锐达数字技术有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月7日