一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置。

背景技术：

随着科技发展，越来越多的场景需要实时监控和检测，不可避免的使用到各种检测器件。以传感器为例，很多传感器受环境和使用方式的限制，需要通过延长线和控制线路板进行连接。这样就有可能在运输或者震动的情况下导致传感器连接脱落，而监测人员无法直接随时了解传感器的连接状态。这样会造成采集上的数据错误，给监测人员提供错误的信息。

因此有必要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置，以解决现有探测设备不能检测器件连接状态是否脱落的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置，与MCU连接，其包括接口、偏压电路和运放电路；

所述接口用于传输待测器件的检测信号，所述检测信号的电压值根据待测器件的连接状态对应变化；所述偏压电路用于根据不同的待测器件输出对应的偏置电压信号；所述运放电路将检测信号与偏置电压信号进行比较，输出压值对应变化的输出信号给MCU以判断待测器件的连接状态；

所述接口连接待测器件和运放电路，偏压电路连接运放电路和待测器件，运放电路连接MCU。

所述的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置中，所述待测器件为传感器，传感器由检测元件和补偿元件封装组成。

所述的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置中，所述接口的电源脚连接第二电源端、补偿元件的另一端和偏压电路；接口的信号脚连接运放电路、检测元件的一端和补偿元件的一端；接口的地脚连接检测元件的另一端、偏压电路和地。

所述的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置中，所述偏压电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和可调电阻；所述第一运算放大器的同相输入端连接第一电阻的一端、第二电阻的一端和可调电阻的控制端；第一电阻的另一端连接可调电阻的一端和第二电源端，第二电阻的另一端连接可调电阻的另一端和地，第一运算放大器的反相输入端连接第三电阻的一端，第一运算放大器的输出端连接第三电阻的另一端和运放电路，第一运算放大器的正电源脚连接第一电源端，第一运算放大器的负电源脚接地；

所述第一电阻的另一端还连接补偿元件的另一端，第二电阻的另一端还连接检测元件的另一端。

所述的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置中，所述偏压电路还包括第一电容和第二电容；所述第一电容的一端连接可调电阻的一端和第二电源端，第一电容的另一端连接可调电阻的另一端和地，第二电容的一端连接第一运算放大器的正电源脚和第一电源端，第二电容的另一端接地。

所述的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置中，所述运放电路包括第二运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第三电容；所述第二运算放大器的同相输入端连接第四电阻的一端和第七电阻的一端，第四电阻的另一端连接接口的信号脚，第七电阻的另一端接地，第三电容与第七电阻并联，第二运算放大器的反相输入端连接第五电阻的一端和第六电阻的一端，第五电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端连接第六电阻的另一端和MCU。

所述的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置中，所述运放电路还包括第八电阻和第四电容；所述第八电阻的一端连接第二运算放大器的输出端，第八电阻的另一端连接第四电容的一端和MCU，第四电容的另一端接地。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置，通过接口传输待测器件的检测信号，所述检测信号的电压值根据待测器件的连接状态对应变化；所述偏压电路用于根据不同的待测器件输出对应的偏置电压信号；所述运放电路将检测信号与偏置电压信号进行比较，输出压值对应变化的输出信号给MCU以判断待测器件的连接状态。从而解决了现有探测设备不能检测器件连接状态是否脱落的问题。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置的结构框图。

图2为本实用新型提供的用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置，不仅能正常检测各检测器件（如传感器）采集的信号，还可以检测各检测器件是否脱落或故障。适用于仪器仪表、变送器、可燃气体探测器等需要通过检测器件采集数据的设备中。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种用于检测器件连接状态是否脱落的检测装置，设置在仪器仪表、变送器、可燃气体探测器等设备主机的电路板上，与MCU连接。所述检测装置根据待测器件的连接状态输出对应的检测电压，MCU根据检测电压的大小即可判断待测器件是否脱落。在具体实施时，一个待测器件配对一个检测装置，所有检测装置输出的检测电压均传输至MCU中进行判断。

所述检测装置包括接口10、偏压电路20和运放电路30；接口10连接待测器件40和运放电路30，偏压电路20连接运放电路30和待测器件40，运放电路30连接MCU（型号为stm32）。所述接口10用于传输待测器件40的检测信号。所述检测信号的电压值根据待测器件40的连接状态对应变化。所述偏压电路20用于根据不同的待测器件输出对应的偏置电压信号。图片右下角部分电路为偏压电路，也是进行配置正常信号和脱落信号的电压区别的电路，也是组成传感器脱落或故障重要组成部分。所述运放电路30将检测信号与偏置电压信号进行比较，输出压值对应变化的输出信号给MCU。MCU根据输出信号的电压值即可判断出待测器件40的连接状态。

需要理解的是，本实施例中的待测器件以传感器为例。传感器为常用的催化燃烧传感器，请一并参阅图2，40表示催化燃烧传感器的等效电路,其包括检测元件41和补偿元件42（用作温度补偿）。这两个元件封装在一起组成催化燃烧传感器，用于测量可燃气的浓度。

请继续参阅图2，所述接口10的电源脚VCC连接第二电源端VCC2、补偿元件42的另一端和偏压电路20；接口10的信号脚D连接运放电路30、检测元件41的一端和补偿元件42的一端；接口10的地脚GND连接检测元件41的另一端、偏压电路20和地。

其中，待测器件输出的检测信号通过接口10的信号脚D传输至运放电路30，当待测器件40脱落时，信号脚D为悬空状态。同时，检测元件41和补偿元件42可等效为两个电阻，通过第二电源端VCC2和地与偏压电路20连接。根据检测元件41和补偿元件42的连接状态控制偏压电路20的输入信号。

所述偏压电路20包括第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和可调电阻RP；所述第一运算放大器U1的同相输入端连接第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和可调电阻RP的控制端；第一电阻R1的另一端连接可调电阻RP的一端和第二电源端VCC2，第二电阻R2的另一端连接可调电阻RP的另一端和地，第一运算放大器U1的反相输入端连接第三电阻R3的一端，第一运算放大器U1的输出端连接第三电阻R3的另一端和运放电路30，第一运算放大器U1的正电源脚连接第一电源端VCC1，第一运算放大器U1的负电源脚接地。

其中，偏压电路20根据不同的待测器件输出对应的电压值来匹配出相应的偏置电压。检测元件41和补偿元件42等效为两个电阻，通过第二电源端VCC2和地的连接，与第一电阻R1和第二电阻R2组成电桥电路；即第一电阻R1的另一端连接第二电源端VCC2和补偿元件42的另一端，第二电阻R2的另一端连接地和检测元件41的另一端。当待测器件40脱落（检测元件41和补偿元件42均断开），则接口10的信号脚D悬空。若补偿元件42断开但检测元件41正常，则电桥失恒，检测信号被拉低，第一运算放大器U1的同相输入端上的电压（即输入信号的电压）也被检测元件41拉低到地。若补偿元件42正常但检测元件41断开，则电桥失恒，检测信号被第二电源端VCC2拉高，第一运算放大器U1的同相输入端上的电压也被补偿元件42拉高。偏压电路20的前级通过可调电阻RP进行电压的调节以适应不同的待测器件和应用电路。第一运算放大器U1在此处作为电压跟随器，偏压电路20的后级通过第一运算放大器U1（为电压跟随器，放大倍数为1，提高带负载能力）将分压（第一电阻R1、第二电阻R2和可调电阻RP的分压）后的电压（输入信号）进行跟随，放到运放电路中第二运算放大器的反相输入端；进一步稳压和增强，提高分压后电平的稳定性。

进一步实施例中，所述偏压电路20还包括第一电容C1和第二电容C2；所述第一电容C1的一端连接可调电阻RP的一端和第二电源端VCC2，第一电容C1的另一端连接可调电阻RP的另一端和地，第二电容C2的一端连接第一运算放大器U1的正电源脚和第一电源端VCC1，第二电容C2的另一端接地。第一电容C1用于滤波以保证输入信号的稳定性，第二电容C2用于滤波为第一运算放大器U1提供稳定的电源电压。

所述运放电路30包括第二运算放大器U2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3；所述第二运算放大器U2的同相输入端连接第四电阻R4的一端和第七电阻R7的一端，第四电阻R4的另一端连接接口10的信号脚D，第七电阻R7的另一端接地，第三电容C3与第七电阻R7并联，第二运算放大器U2的反相输入端连接第五电阻R5的一端和第六电阻R6的一端，第五电阻R5的另一端连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2的输出端连接第六电阻R6的另一端和MCU。

其中，第二运算放大器U2及其外围器件组成放大电路，将第一运算放大器U1输出的电平信号与接口10传输的待测器件的检测信号进行比较。当待测器件未脱落，则输出第二运算放大器U2的输出信号SIG_GAS是一个和待测器件的浓度值对应的区间值；当脱落时，输出信号SIG_GAS是一个区间外的值。这样MCU就能根据区间值识别出待测器件检测到的浓度值；根据区间外的值识别为异常值，判断出待测器件连接有问题。在具体实施时，也可在区间值的范围外设置一个固定的电压值，当MCU检测到这个固定的电压值即可确定待测器件已经脱落，避免输出错误的检测值。

进一步实施例中，所述运放电路30还包括第八电阻R8和第四电容C4；所述第八电阻R8的一端连接第二运算放大器U2的输出端，第八电阻R8的另一端连接第四电容C4的一端和MCU，第四电容C4的另一端接地。第八电阻R8和第四电容C4组成的滤波电路能使输出信号SIG_GAS更加平滑稳定，以便MCU识别出更加准确的浓度值。

本实施例中，检测元件41和补偿元件42的热电阻值接近，较佳地两者相等；在样检测环境变化时，不至于电压值偏高或偏低，即起到温度补偿作用；一个随温度变化时，别一个也跟着同样的变化，这样输出端的电位不变。第四电阻R4和第五电阻R5的电阻值接近，较佳地两者相等。第六电阻R6和第七电阻R7的电阻值接近，较佳地两者相等。

请继续参阅图2，以待测器件为传感器为例，所述检测装置的工作原理如下：

正常工作之前通电，让传感器在干净空气中预热一定的时间，然后调节可调电阻RP来改变第一运算放大器U1的同相输入端上的电压，该电压通过第一运算放大器U1跟随，输出到第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器输出一个大于零V的输出信号SIG_GAS（电压为V1，如0.5V ）。

当传感器检测到目标气体时，检测元件41的等效电阻值会发生相应的变化，检测信号的压值也相应变化并通过第四电阻R4进入第二运算放大器U2的同相输入端，输出信号SIG_GAS也跟着变化，变化正常范围一般为0.5V~2V。电路正常工作。输出信号SIG_GAS的电压值可以用MCU 的模拟转数字转换单元进行转换测量，MCU直接在屏幕上显示对应的浓度值。

当传感器出现故障时，分三种情况：

1、传感器脱落，此时输入到第四电阻R4的检测信号为悬空状态，第七电阻R7将第二运算放大器U2的同相输入端上的电压拉低，此时第二运算放大器U2的输出信号SIG_GAS的电压远小于V1（0.5V）。MCU通过判断该电压小于0.5V，即可识别为传感器脱落。

2、补偿元件42断开，检测元件41正常，电桥（由第一电阻R1、第二电阻R2、检测元件41和补偿元件42组成）失恒。第二运算放大器U2的同相输入端上的检测信号被检测元件41拉低到地，第二运算放大器U2的同相输入端上的电压也相当为零，原理同上1，即输出信号SIG_GAS的电压远小于V1（0.5V）。MCU通过判断该电压小于0.5V，即可识别为传感器脱落，可采用声光报警等方式进行提醒。

3、补偿元件42正常，检测元件41断开，电桥失恒。这时检测信号被补偿元件42拉高到第二电源端VCC2的电压，第二运算放大器U2的同相输入端上的电压为最大值。则输出信号SIG_GAS的电压也达到最大值。该值与传感器正常工作范围的值要大很多，通过检测该点的电压就可以判断为传感器脱落故障。

需要理解的是，还可以采用其他报警方式、或者数值显示方式，此处不作限制。

综上所述，本实用新型提供的检测装置，在待测器件正常连接时输出检测信号对应的浓度值，根据待测器件脱落的三种状态输出对应电压，MCU判断该电压不在正常范围内即可检测出待测器件脱落并提示，使监测人员能随时了解待测器件的连接状态，让监测人员更好的根据事实情况作出相应的措施，避免造成采集上的数据错误。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。