一种稳定型智能压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及传感器技术领域，具体设及一种稳定型智能压力传感器。
【背景技术】
[0002] 传统的压力传感器系统中压力源与传感器相隔较远，信号线过长，易受干扰，本实 用新型针对上述缺点，设计稳定的智能压力传感器。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，克服传统的压力传感器系 统中压力源与传感器相隔较远，信号线过长的缺陷，将传感器、数据采集和微处理器模块集 成在一起，提高数据吞吐速率，模拟与数字信号分别设计，后期的数字信号远离模拟信号， 通过特殊的GND处理可大大增强系统的准确性和抗干扰性。
[0004] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种稳定型智能压力传感器，包 括传感器模块、模拟多路开关模块、AD转换模块、微处理器和输出显示模块组成;所述传感 器模块与模拟多路开关模块连接，AD转换模块一部分与微处理器连接，一部分与模拟多路 开关模块连接，微处理器与输出显示模块连接。
[0005] 作为本实用新型进一步改进的，所述模拟多路开关模块采用AD7501忍片。所述 AD7501忍片为4选1多路模拟开关，其引脚设置为EN=I,忍片使能;通过调节A1、A2选择需要 导通的通道，AlAO = OO,选通1通道;AlAO = Ol,选通2通道;AlAO = 10,选通3通道;AlAO = 11， 选通4通道;所述AD7501忍片的4个输入通道为:S1通道连接到传感器模块的地电位，用于零 点漂移校准；S2通道连接到W传感器地电位为参考通过稳压二极管设计的模拟稳压巧V电 源，用于增益误差校正;S3通道接测量信号，接受实际的压力测量信号。
[0006] 作为本实用新型进一步改进的，所述AD转换模块采用AD1674忍片。所述AD1674忍 片采用独立工作模式的控制引脚，其中，CE、12/訂妾高电平，1容和AO接低电平;AD1674设置 为12位A/D转换12位数据输出，其转换完全由R/亡控制：当R/7 =0时，启动12位A/D转换； A/D转换结束时，状态信号STS = 0，否则STS = 1;当R/石=1时，读取12位A/D转换数据。
[0007] 作为本实用新型进一步改进的，所述微处理器选用MN1(UEF57G单片机，是整个系 统的核屯、处理部分，其中STS，RC为控制单元外部接口，用于控制AD1674的工作时序和 AD7502的通道选择。所述MNlCUE巧7G单片机的输入端口 STS(管脚55)接收AD1674忍片的STS 状态信号;DBO-DB11(12位，管脚43-57)接收AD1674忍片并行12位转换输出；输出端口 R/C 接AD1674忍片的R/万端，控制AD转换器的启动和读数。
[000引作为本实用新型进一步改进的，所述输出显示模块采用UMNH-8649MD-F忍片完成 串口通讯及输出结果显示。
[0009] 由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
[0010] 本实用新型方案的稳定型智能压力传感器，克服了传统的压力传感器系统中压力 源与传感器相隔较远，信号线过长的弊端，将传感器、数据采集和微处理器模块集成在一 起，提高数据吞吐速率，模拟与数字信号分别设计，后期的数字信号远离模拟信号，通过特 殊的GND处理可大大增强系统的准确性和抗干扰性。
【附图说明】
[0011] 下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
[0012] 图1是本实用新型的结构原理框图；
[0013] 图2是本实用新型的稳压电源一原理图；
[0014] 图3是本实用新型的稳压电源二原理图；
[0015] 图4是本实用新型的稳压电源S原理图；
[0016] 图5是本实用新型的模拟多路开关模块结构原理图；
[0017]图6是本实用新型的AD转换模块结构原理图；
[0018] 图7是本实用新型的微处理器结构原理图；
[0019] 图8是本实用新型的输出显示模块结构原理图；
[0020] 图9是本实用新型的系统运行软件流程图。
[0021] 图中，1.传感器模块，2.模拟多路开关模块，3. AD转换模块，4.微处理器，5.输出显 示模块。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0023] 如图1中所示，一种稳定型智能压力传感器，包括传感器模块1、模拟多路开关模块 2、AD转换模块3、微处理器4和输出显示模块5组成;所述传感器模块1与模拟多路开关模块2 连接，AD转换模块3-部分与微处理器4连接，一部分与模拟多路开关模块2连接，微处理器4 与输出显示模块5连接。
[0024] 如图2中所示，稳压电源一，生成+12V与-12V电路模块，为图4模拟多路开关模块2 提供稳定电压。
[0025] 如图3中所示，稳压电源一，生成巧D电路模块，为图6中的AD转换模块3提供稳定电 压。
[0026] 如图4中所示，稳压电源一，利用LDO生成+3.3V电压，为微处理器4和输出显示模块 5供电。
[0027] 如图5中所示，模拟多路开关模块2选用AD7501忍片，其引脚设置为EN=I,忍片使 能信号;AlAO = 00，选通1通道;AlAO = 1，选通2通道;AlAO = 10，选通3通道;AlAO = 11，选通4 通道。AD7501忍片的4个输入通道：Sl通道接地，用于零点漂移校准；S2通道接+5V(1/ 2vmax，，vmax为AD1674的最大输入电压），用于增益误差校正；S3通道利用滑动变阻器模拟 压力传感器1的电压输出，通过一个高输入阻抗低输出阻抗的电压跟随器，稳定传感器的输 出电压和带负载能力，从而提高电压采集的稳定性，和抗干扰性。
[0028] 如图6、图7中所示，AD转换模块3采用AD1674忍片（图6)，完成模拟信号到数字信号 的转换。微处理器4是整个系统的核屯、，选用丽10化巧7G单片机（图7)dAD1674忍片的引脚2、 弓侧3、引脚4、引脚5、引脚6分别与MN1(UEF57G单片机的引脚56、引脚57、引脚58、引脚59、引 脚60相连。AD1674忍片的引脚16、引脚17、引脚18、引脚19、引脚20、引脚21、引脚22、引脚23、 弓侧24、引脚25、引脚26、引脚27,分别与MN1(UEF57G单片机的引脚43、引脚44、引脚45、引脚 46、引脚47、引脚48、引脚49、引脚50、引脚51、引脚52、引脚53、引脚54相连，MNlO 1EF57G单片 机的引脚43~54控制TTL电平转换，接收AD1674并行12位转换输出。AD1674忍片的引脚28与 MNlCUE巧7G单片机的引脚55相连，控制AD1674的工作时序。
[0029] MN101EF57G单片机的引脚76AD为输入接口，单片机随时采集该接口的电压值，如 有异常，则切断各电源模块电压，从而保证电路不会损坏。引脚11为外部Reset管脚。
[0030] 如附图8所示，输出显示模块5选用LCD Display,其型号为UMNH-8649MD-F，用于显 示压力传感器采集的数据。
[00川结合附图7和附图8可W看出，MNl(nEF57G单片机的引脚68、引脚69、引脚70、引脚 71、引脚72、引脚73分别与输出显示模块5的引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8和引脚10相 连，完成处理结果数据的输出显示。
[0032] 如图9中所示，系统接入电源，此时除输入电源和3.3M为MN1(UEF57G单片机供电外 其他电源皆未启动。单片机完成Reset后立即进入待机模式，处于待机模式下的系统消耗极 少的功率。一旦化wer_0N被触发（中断），系统开始正进入工作模式。首先开启其他模块的供 电电压，包括+3.3A，巧D，±12A。单片机会通过76号AD转换管脚采集由各电压组合分压得到 的电压值，如果任何一个电压出现异常，则该店电压就会偏离设定值，系统立刻进入保护模 式，切断所有电源。如果电压正常，则进入正常的工作状态。随后单片机会通过切换预设的 通道采集电压实现随机误差消除，零点漂移校准和增益误差校正的功能。最后单片机切换 回信号采集通道，通过AD转换模块3转换采集压力传感器1的电压，并通过数据处理降低误 差，的到最终的数据，通过LCD显示屏输出。
[0033] W上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限 审IJ。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种稳定型智能压力传感器，包括传感器模块、模拟多路开关模块、AD转换模块、微 处理器和输出显示模块组成;其特征在于:所述传感器模块与模拟多路开关模块连接，AD转 换模块一部分与微处理器连接，一部分与模拟多路开关模块连接，微处理器与输出显示模 块连接。2. 根据权利要求1所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于:所述模拟多路开关模块 采用AD7501芯片。3. 根据权利要求2所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于:所述AD7501芯片为4选1 多路模拟开关，其引脚设置为EN=I，芯片使能;通过调节A1、A2选择需要导通的通道，AlAO = 00,选通1通道;AlAO = Ol，选通2通道;AlAO = 10,选通3通道;AlAO = 11，选通4通道;所述 AD7501芯片的4个输入通道为：Sl通道连接到传感器模块的地电位，用于零点漂移校准；S2 通道连接到以传感器地电位为参考通过稳压二极管设计的模拟稳压+5V电源，用于增益误 差校正;S3通道接测量信号，接受实际的压力测量信号。4. 根据权利要求1所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于：所述AD转换模块采用 AD1674芯片。5. 根据权利要求4所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于:所述AD1674芯片采用独 立工作模式的控制引脚，其中，(:以/互接高电平，'^和AO接低电平;AD1674设置为12位 A/D转换12位数据输出，其转换完全由丨ΓT控制：当R/万=0时，启动12位A/D转换;A/D转 换结束时，状态信号STS = 0，否则STS = 1;当R/万=1时，读取12位A/D转换数据。6. 根据权利要求1、2或4所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于:所述微处理器选 用MN101EF57G单片机。7. 根据权利要求6所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于:所述MN101EF57G单片机 的输入端口 STS接收AD1674芯片的STS状态信号;DBO-DBll接收AD1674芯片并行12位转换 输出；输出端口 R/C接AD1674芯片的R/T端，控制AD转换器的启动和读数。8. 根据权利要求6所述的稳定型智能压力传感器，其特征在于:所述输出显示模块采用 UMNH-8649MD-F芯片完成串口通讯及输出结果显示。
【专利摘要】本实用新型涉及一种稳定型智能压力传感器，包括传感器模块、模拟多路开关模块、AD转换模块、微处理器和输出显示模块组成；所述传感器模块与模拟多路开关模块连接，AD转换模块一部分与微处理器连接，一部分与模拟多路开关模块连接，微处理器与输出显示模块连接，该传感器克服了传统的压力传感器系统中压力源与传感器相隔较远，信号线过长的弊端，将传感器、数据采集和微处理器模块集成在一起，提高数据吞吐速率，模拟与数字信号分别设计，后期的数字信号远离模拟信号，通过特殊的GND处理可大大增强系统的准确性和抗干扰性。
【IPC分类】G01L19/00
【公开号】CN205317400
【申请号】CN201620095559
【发明人】白梦如, 徐钊, 刘郑畅
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月29日