一种压力传感器电流输出装置的制作方法

本实用新型属于传感器领域，尤其涉及一种压力传感器电流输出装置。

背景技术：

硅压力传感器主要通过应变电阻的变化感受压力变化，应变片输出电压较小，需要放大、调整零点和补偿温度漂移。输出信号在一些应用场景需要转换成电流输出。

传统的压力传感器电流输出装置包括硅压敏元件和差动式放大器，放大器输出端增设一输出耦合电阻；在硅压敏元件的外表面上或附近设置一热敏电阻，热敏电阻的温度系数与硅压敏元件的温度系数正好正负相反，热敏电阻与输出耦合电阻并联；能抵消硅压敏元件所受温度的影响，达到温度补偿的目的，提高传感器的测量精度；由于热敏电阻的温度系数与硅压敏元件的温度系数必须为正负相反的相同数值，故热敏电阻和压力传感器的选型条件非常苛刻，器件选型困难，导致压力传感器电流输出装置的参数选择的灵活性和实用性低。

传统的压力传感器电流输出装置存在热敏电阻的温度系数与硅压敏元件的温度系数必须为正负相反的相同数值，从而导致的压力传感器电流输出装置的参数选择的灵活性和实用性低的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种压力传感器电流输出装置，旨在解决传统技术压力传感器电流输出装置中存在热敏电阻的温度系数与硅压敏元件的温度系数必须为正负相反的相同数值，从而导致的压力传感器电流输出装置的参数选择的灵活性和实用性低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种压力传感器电流输出装置，所述压力传感器电流输出装置包括：

用于对温度进行检测并生成温度检测电压的温度检测模块；

与所述温度检测模块连接，用于对所述温度检测电压进行放大以生成驱动电压的驱动电压生成模块；

与所述驱动电压生成模块连接，用于根据所述驱动电压和外部输入的压力生成原始压力检测电压的压力检测模块；

与所述压力检测模块连接，用于根据所述原始压力检测电压和参考电压生成目标检测电压的放大模块；

与所述放大模块连接，用于对所述目标检测电压进行等比例转换以生成检测电流的电压电流转换模块。

在其中一个实施例中，所述温度检测模块包括热敏电阻、第一电阻以及第二电阻；

所述第一电阻第一端为所述温度检测模块的电源端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端共同构成所述温度检测模块的输出端，所述第二电阻的第二端与所述热敏电阻的第一端连接，所述热敏电阻的第二端与信号地连接。

在其中一个实施例中，所述驱动电压生成模块包括第一运算放大器、第三电阻以及第四电阻；

所述第一运算放大器的反相输入端为所述驱动电压生成模块的输入端，所述第一运算放大器的正相输入端与所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端连接，所述第一运算放大器的输出端和所述第四电阻的第二端共同构成所述驱动电压生成模块的输出端，所述第三电阻的第二端与信号地连接。

在其中一个实施例中，所述放大模块包括第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一电容、第二电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻；

所述第二运算放大器的正相输入端为所述放大模块的第一输入端，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第五电阻的第二端和所述第八电阻的第一端连接，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第六电阻的第二端和所述第七电阻的第一端连接，所述第三运算放大器的正相输入端为所述放大模块的第二输入端，所述第三运算放大器的输出端与所述第七电阻的第二端和所述第九电阻的第一端连接，所述第四运算放大器的反相输入端与所述第八电阻的第二端、所述第一电容的第一端以及所述第十电阻的第一端连接，所述第四运算放大器的正相输入端与所述第九电阻的第二端、所述第十一电阻的第一端、所述第十二电阻的第一端以及所述第二电容的第一端连接，所述第十二电阻的第二端为所述放大模块的参考电压输入端，所述第四运算放大器的输出端、所述第十电阻的第二端以及所述第一电容的第二端共同构成所述放大模块的输出端，所述第十一电阻的第二端和所述第二电容的第二端共接于信号地。

在其中一个实施例中，所述电压电流转换模块包括第五运算放大器、三极管、第三电容、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻以及第十六电阻；

所述第五运算放大器的反相输入端为所述电压电流转换模块的目标检测电压输入端，所述第五运算放大器的正相输入端与所述第十三电阻的第一端、所述第十四电阻的第一端以及所述第三电容的第一端连接，所述第十三电阻的第二端为所述电压电流转换模块的参考电压输入端，所述第五运算放大器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极为所述电压电流转换模块的电源端和所述电压电流转换模块的输出端，所述三极管的发射极与所述第十五电阻的第一端连接，所述第十五电阻的第二端和所述第十六电阻的第一端共接于信号地，所述第十六电阻的第二端、所述第十四电阻的第二端以及所述第三电容的第二端共接于电源地。

在其中一个实施例中，所述压力传感器电流输出装置还包括：

与所述放大模块连接，用于根据输入直流电生成所述参考电压的电源模块。

在其中一个实施例中，所述电源模块包括稳压器和第四电容；

所述稳压器的输入端为所述电源模块的输入端，所述稳压器的输出端和所述第四电容的第一端共同构成所述电源模块的输出端，所述第四电容的第二端和所述稳压器的接地端共接于信号地。

在其中一个实施例中，所述压力传感器电流输出装置还包括：

与所述电源模块连接，用于抑制所述输入直流电的电磁干扰的抑制模块；

电源模块具体用于根据抑制电磁干扰后的所述输入直流电生成所述参考电压。

在其中一个实施例中，所述抑制模块包括稳压管、电感、二极管以及第五电容；

所述稳压管的负极和所述电感的第一端共同构成所述抑制模块的输入端，所述电感的第二端与所述二极管的正极和所述第五电容的第一端连接，所述二极管的负极为所述抑制模块的输出端，所述稳压管的正极和所述第五电容的第二端共同构成所述抑制模块的输入输出端。

本实用新型实施例包括温度检测模块、驱动电压生成模块、压力检测模块、放大模块以及电压电流转换模块；温度检测模块对温度进行检测并生成温度检测电压；驱动电压生成模块对温度检测电压进行放大以生成驱动电压；压力检测模块根据驱动电压和外部输入的压力生成原始压力检测电压；放大模块根据原始压力检测电压和参考电压生成目标检测电压；电压电流转换模块对目标检测电压进行等比例转换以生成检测电流；故温度检测模块的电压随温度的变化补偿了压力检测模块的温度漂移，且可以通过调节温度检测模块中电阻的阻值以满足压力传感器的温度系数，放宽了热敏电阻和压力传感器的选型条件，提高了压力传感器电流输出装置的参数选择的灵活性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术实用新型，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的压力传感器电流输出装置的一种模块原理框图；

图2为本实用新型实施例提供的压力传感器电流输出装置的另一种模块原理框图；

图3为本实用新型实施例提供的压力传感器电流输出装置的另一种模块原理框图；

图4为本实用新型实施例提供的压力传感器电流输出装置的示例电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本实用新型实施例提供的压力传感器电流输出装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

压力传感器电流输出装置包括温度检测模块01、驱动电压生成模块02、压力检测模块03、放大模块04以及电压电流转换模块05。

温度检测模块01用于对温度进行检测并生成温度检测电压；驱动电压生成模块02与温度检测模块01连接，用于对温度检测电压进行放大以生成驱动电压；压力检测模块03与驱动电压生成模块02连接，用于根据驱动电压和外部输入的压力生成原始压力检测电压；放大模块04与压力检测模块03连接，用于根据原始压力检测电压和参考电压生成目标检测电压；电压电流转换模块05与放大模块04连接，用于对目标检测电压进行等比例转换以生成检测电流。

其中，温度检测电压的电压与温度具有第一斜率，压力检测模块03的输出电压与温度具有第二斜率，第一斜率和第二斜率互为相反数。故温度检测模块01的电压随温度的变化补偿了压力检测模块03的温度漂移。

如图2所示，压力传感器电流输出装置还包括电源模块06。

电源模块06与放大模块04连接，用于根据输入直流电VCC生成参考电压。电压电流转换模块05具体用于根据参考电压对目标检测电压进行等比例转换以生成检测电流。

压力检测模块03输出的原始压力检测电压有可能大于0，也有可能小于0，故通过电源模块06生成正的参考电压以作为放大模块04的零点参考电压，避免了电流电压转换模块使用负电源，简化了电路设计。

如图3所示，压力传感器电流输出装置还包括抑制模块07。

抑制模块07与电源模块06连接，用于抑制输入直流电VCC的电磁干扰；电源模块06具体用于根据抑制电磁干扰后的输入直流电VCC生成参考电压。

通过抑制输入直流电VCC的电磁干扰，提高了各个功能模块的供电电源的稳定性。

图4示出了本实用新型实施例提供的压力传感器电流输出装置的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

压力检测模块03包括压力传感器U7。

温度检测模块01包括热敏电阻RT、第一电阻R1以及第二电阻R2。

第一电阻R1第一端为温度检测模块01的电源端，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端共同构成温度检测模块01的输出端，第二电阻R2的第二端与热敏电阻RT的第一端连接，热敏电阻RT的第二端与信号地连接。

具体实施中，温度检测电压的电压与温度具有的第一斜率，压力检测模块03的输出电压与温度具有第二斜率，可以调节第一电阻R1的阻值以及第二电阻R2的阻值，以使第一斜率和第二斜率互为相反数，从而实现温度检测模块01的电压随温度的变化补偿压力检测模块03的温度漂移。

驱动电压生成模块02包括第一运算放大器U1、第三电阻R3以及第四电阻R4。

第一运算放大器U1的反相输入端为驱动电压生成模块02的输入端，第一运算放大器U1的正相输入端与第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端连接，第一运算放大器U1的输出端和第四电阻R4的第二端共同构成驱动电压生成模块02的输出端，第三电阻R3的第二端与信号地连接。

具体实施中，可以通过调节第三电阻R3的阻值以及第四电阻R4的阻值配置第一运算放大器U1的增益，以使驱动电压位于压力传感器U7的工作电压区间。

放大模块04包括第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第一电容C1、第二电容C2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11以及第十二电阻R12。

第二运算放大器U2的正相输入端为放大模块04的第一输入端，第二运算放大器U2的反相输入端与第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端连接，第二运算放大器U2的输出端与第五电阻R5的第二端和第八电阻R8的第一端连接，第三运算放大器U3的反相输入端与第六电阻R6的第二端和第七电阻R7的第一端连接，第三运算放大器U3的正相输入端为放大模块04的第二输入端，第三运算放大器U3的输出端与第七电阻R7的第二端和第九电阻R9的第一端连接，第四运算放大器U4的反相输入端与第八电阻R8的第二端、第一电容C1的第一端以及第十电阻R10的第一端连接，第四运算放大器U4的正相输入端与第九电阻R9的第二端、第十一电阻R11的第一端、第十二电阻R12的第一端以及第二电容C2的第一端连接，第十二电阻R12的第二端为放大模块04的参考电压输入端，第四运算放大器U4的输出端、第十电阻R10的第二端以及第一电容C1的第二端共同构成放大模块04的输出端，第十一电阻R11的第二端和第二电容C2的第二端共接于信号地。

电压电流转换模块05包括第五运算放大器U5、三极管Q1、第三电容C3、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15以及第十六电阻R16。

第五运算放大器U5的反相输入端为电压电流转换模块05的目标检测电压输入端，第五运算放大器U5的正相输入端与第十三电阻R13的第一端、第十四电阻R14的第一端以及第三电容C3的第一端连接，第十三电阻R13的第二端为电压电流转换模块05的参考电压输入端，第五运算放大器U5的输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极为电压电流转换模块05的电源端和电压电流转换模块05的输出端，三极管Q1的发射极与第十五电阻R15的第一端连接，第十五电阻R15的第二端和第十六电阻R16的第一端共接于信号地，第十六电阻R16的第二端、第十四电阻R14的第二端以及第三电容C3的第二端共接于电源地。

通过在电源地和信号地之间串接检测电流的第十六电阻R16，同时加载在第十六电阻R16的电压作为三极管Q1的负反馈，进一步提高了检测电流的稳定性。

电源模块06包括稳压器U6和第四电容C4。

稳压器U6的输入端IN为电源模块06的输入端，稳压器U6的输出端OUT和第四电容C4的第一端共同构成电源模块06的输出端，第四电容C4的第二端和稳压器U6的接地端GND共接于信号地。

抑制模块07包括稳压管Z1、电感L1、二极管D1以及第五电容C5。

稳压管Z1的负极和电感L1的第一端共同构成抑制模块07的输入端，电感L1的第二端与二极管D1的正极和第五电容C5的第一端连接，二极管D1的负极为抑制模块07的输出端，稳压管Z1的正极和第五电容C5的第二端共同构成抑制模块07的输入输出端。

以下结合工作原理对图4所示的作进一步说明：

在具体实施过程中，温度检测模块01对温度进行检测并生成温度检测电压；温度检测电压的电压与温度具有的第一斜率，压力检测模块03的输出电压与温度具有第二斜率，可以调节第一电阻R1的阻值以及第二电阻R2的阻值，以使第一斜率和第二斜率互为相反数，第一运算放大器U1对温度检测电压进行放大以生成驱动电压；通过调节第三电阻R3的阻值以及第四电阻R4的阻值配置第一运算放大器U1的增益，故驱动电压位于压力传感器U7的工作电压区间；压力传感器U7根据驱动电压和外部输入的压力生成原始压力检测电压；稳压器U6根据抑制电磁干扰后的输入直流电VCC生成参考电压并输出至第四运算放大器U4，第二运算放大器U2至第四运算放大器U根据原始压力检测电压和参考电压生成目标检测电压；第五运算放大器U5和三极管Q1对目标检测电压进行等比例转换以生成检测电流。

本实用新型实施例通过包括温度检测模块、驱动电压生成模块、压力检测模块、放大模块以及电压电流转换模块；温度检测模块对温度进行检测并生成温度检测电压；驱动电压生成模块对温度检测电压进行放大以生成驱动电压；压力检测模块根据驱动电压和外部输入的压力生成原始压力检测电压；放大模块根据原始压力检测电压和参考电压生成目标检测电压；电压电流转换模块对目标检测电压进行等比例转换以生成检测电流；故温度检测模块的电压随温度的变化补偿了压力检测模块的温度漂移，且可以通过调节温度检测模块中电阻的阻值以满足压力传感器的温度系数，放宽了热敏电阻和压力传感器的选型条件，提高了压力传感器电流输出装置的参数选择的灵活性和实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。