一种传感器功能自检电路的制作方法

本发明属于惯性仪表，具体涉及一种传感器功能自检电路，适用于具有电模拟频响功能的传感器。

背景技术：

1、在某些特殊场合，应用系统对产品提出了地面功能自检要求，即产品在执行飞行任务之前，上位机先向产品发出功能自检指令，要求产品按自身的功能正常与否输出对应的检测电压，进而了解产品的健康状态。现有技术中采用数字电路进行传感器功能自检，具有体积大，功耗高，检测准确性低，环境适应性差，检测不可靠的缺点。因此有必要提出改进。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题：提供一种传感器功能自检电路，本发明利用纯模拟电路实现传感器功能自检的功能，当上位机向产品发出检测控制信号后，本电路响应上位机的自检要求，输出表征加计功能正常与否的检测电压信号，即：当检测电压信号为要求值vt时，说明产品功能正常，当其值为0时，说明产品故障；当检测控制信号置零后，检测电压信号也将置零。较数字电路具有体积小、功耗低、检测准确、环境适应性强、可靠性高的突出优势，具有推广价值。

2、本发明采用的技术方案：一种传感器功能自检电路，包括波形发生电路、半波整流电路和检测输出电路3个分电路；所述波形发生电路输入端连接上位机的检测控制信号端，所述波形发生电路输出端连接传感器的电模拟频响输入端；所述半波整流电路的输入端连接传感器信号输出端，所述半波整流电路的输出端与检测输出电路的输入端连接，所述检测输出电路的输出为检测电压信号端。

3、对上述技术方案的进一步限定，所述波形发生电路包括由电阻r1、电阻r2、电阻r3、光耦p1和p-mos管q1组成的电源控制部分以及由电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2和lm555计时器组成的方波发生部分；其中，所述电阻r1串联于上位机的检测控制信号端与光耦p1的1端口，所述光耦p1的2端口与电源地相连，所述电阻r3串联于光耦p1的3端口与电源地之间，所述电阻r2串联于光耦p1的4端口与电源+之间，所述p-mos管q1的源极接电源+、栅极接光耦p1的4端口、漏极接lm555计时器的8引脚，所述电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2和lm555计时器的连接与典型的555方波发生电路一致。

4、对上述技术方案的进一步限定，所述半波整流电路包括由电容c3、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器a1组成的信号隔直放大部分以及由二极管d1、电阻r9、电容c4和运算放大器a2组成的半波整流部分；其中，所述电容c3串联于传感器输出信号端与电阻r6之间，所述电阻r6的另一端与运算放大器a1的反向输入端相连，所述电阻r8串联于运算放大器a1的正向输入端与电源地之间，所述电阻r7串联于运算放大器a1的反向输入端与输出端之间，所述二极管d1的正极接运算放大器a1的输出端，所述电阻r9串联于二极管d1的负极与运算放大器a2的正向输入端之间，所述电容c4串联于运算放大器a2的正向输入端与电源地之间，所述运算放大器a2的反向输入端与输出端短接。

5、对上述技术方案的进一步限定，所述检测输出电路包括由电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、n-mos管q2和p-mos管q3组成的电源控制部分以及由电阻r14、电阻r15和运算放大器a3组成的分压跟随部分；其中，所述电阻r10串联于半波整流电路中运算放大器a2的输出端与n-mos管q2的栅极之间，所述电阻r11串联于n-mos管q2的栅极与电源地之间，所述电阻r13串联于n-mos管q2的源极与电源地之间，所述n-mos管q2的漏极与p-mos管q3的栅极相连，所述电阻r12串联于p-mos管q3的栅极与电源+之间，所述p-mos管q3的源极接电源+、漏极接电阻r14，所述电阻r14的另一端接运算放大器a3的正向输入端，所述电阻r15串联于运算放大器a3的正向输入端与电源地之间，所述运算放大器a3的反向输入端与输出端短接，所述运算放大器a3的输出端即为检测电压信号端。

6、对上述技术方案的进一步限定，所述电阻r14、电阻r15均为低温漂电阻，所述电阻r14、电阻r15的阻值的温漂系数小于50ppm/℃而保证检测电压信号在环境温度变化时电压值的稳定。

7、本发明与现有技术相比的优点：

8、1、本方案使用纯模拟电路实现了一种传感器功能自检的功能，可响应检测控制信号，进而输出一个表征传感器功能正常与否的检测电压信号，当检测电压信号为要求值vt时，说明产品功能正常，当其值为0时，说明产品故障。上位机可操作检测控制信号并采集检测电压信号，获得传感器功能正常与否的状态信息。本电路较以数字电路实现功能自检等其他方案具有体积小、功耗低、检测准确、环境适应性强、可靠性高的优点；

9、2、本方案设计原理简洁清晰，结构简单，元器件均可选用国产器件，摆脱进口器件限制，降低制造成本；适用于具有电模拟频响功能的传感器。

技术特征：

1.一种传感器功能自检电路，其特征在于：包括波形发生电路、半波整流电路和检测输出电路3个分电路；所述波形发生电路输入端连接上位机的检测控制信号端，所述波形发生电路输出端连接传感器的电模拟频响输入端；所述半波整流电路的输入端连接传感器信号输出端，所述半波整流电路的输出端与检测输出电路的输入端连接，所述检测输出电路的输出为检测电压信号端。

2.根据权利要求1所述的一种传感器功能自检电路，其特征在于：所述波形发生电路包括由电阻r1、电阻r2、电阻r3、光耦p1和p-mos管q1组成的电源控制部分以及由电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2和lm555计时器组成的方波发生部分；其中，所述电阻r1串联于上位机的检测控制信号端与光耦p1的1端口，所述光耦p1的2端口与电源地相连，所述电阻r3串联于光耦p1的3端口与电源地之间，所述电阻r2串联于光耦p1的4端口与电源+之间，所述p-mos管q1的源极接电源+、栅极接光耦p1的4端口、漏极接lm555计时器的8引脚，所述电阻r4、电阻r5、电容c1、电容c2和lm555计时器的连接与典型的555方波发生电路一致。

3.根据权利要求2所述的一种传感器功能自检电路，其特征在于：所述半波整流电路包括由电容c3、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运算放大器a1组成的信号隔直放大部分以及由二极管d1、电阻r9、电容c4和运算放大器a2组成的半波整流部分；其中，所述电容c3串联于传感器输出信号端与电阻r6之间，所述电阻r6的另一端与运算放大器a1的反向输入端相连，所述电阻r8串联于运算放大器a1的正向输入端与电源地之间，所述电阻r7串联于运算放大器a1的反向输入端与输出端之间，所述二极管d1的正极接运算放大器a1的输出端，所述电阻r9串联于二极管d1的负极与运算放大器a2的正向输入端之间，所述电容c4串联于运算放大器a2的正向输入端与电源地之间，所述运算放大器a2的反向输入端与输出端短接。

4.根据权利要求3所述的一种传感器功能自检电路，其特征在于：所述检测输出电路包括由电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、n-mos管q2和p-mos管q3组成的电源控制部分以及由电阻r14、电阻r15和运算放大器a3组成的分压跟随部分；其中，所述电阻r10串联于半波整流电路中运算放大器a2的输出端与n-mos管q2的栅极之间，所述电阻r11串联于n-mos管q2的栅极与电源地之间，所述电阻r13串联于n-mos管q2的源极与电源地之间，所述n-mos管q2的漏极与p-mos管q3的栅极相连，所述电阻r12串联于p-mos管q3的栅极与电源+之间，所述p-mos管q3的源极接电源+、漏极接电阻r14，所述电阻r14的另一端接运算放大器a3的正向输入端，所述电阻r15串联于运算放大器a3的正向输入端与电源地之间，所述运算放大器a3的反向输入端与输出端短接，所述运算放大器a3的输出端即为检测电压信号端。

5.根据权利要求4所述的一种传感器功能自检电路，其特征在于：所述电阻r14、电阻r15均为低温漂电阻，所述电阻r14、电阻r15的阻值的温漂系数小于50ppm/℃而保证检测电压信号在环境温度变化时电压值的稳定。

技术总结
提供一种传感器功能自检电路，属于惯性仪表技术领域，包括波形发生电路、半波整流电路和检测输出电路3个分电路；所述波形发生电路输入端连接上位机的检测控制信号端，所述波形发生电路输出端连接传感器的电模拟频响输入端；所述半波整流电路的输入端连接传感器信号输出端，所述半波整流电路的输出端与检测输出电路的输入端连接，所述检测输出电路的输出为检测电压信号端。本电路较现用数字电路具有体积小、功耗低、检测准确、环境适应性强、可靠性高的突出优势，具有推广价值。

技术研发人员：刘敬涛,张蔚,姚世珩
受保护的技术使用者：陕西宝成航空仪表有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13