一种基于IEPE接口的加速度和温度的复合传感器电路的制作方法

一种基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路
技术领域
1.本实用新型涉及电子技术领域，具体的说，是涉及一种基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路。


背景技术：

2.机电设备运行时存在振动现象，因此需要加速度传感器对振动进行监测，现有的加速度传感器，多采用iepe（integral electronic piezoelectric）接口的传感器，用恒流源供电，同时在供电回路上输出电压，是压电原理加速度传感器的一种标准接口，广泛应用在振动、加速度测量领域。
3.机电设备运行时除了振动还存在器件发热、温度升高，因此还需要对温度进行监测，而温度传感器集成芯片的电路工作方式是电压源供电，有电源正极端、信号输出端以及电源负极端，因而不能直接用于工业iepe接口上，故现有的设备还需单独采用温度传感器。
4.如何设计一款电路进行电源转换和输出衡接，以满足将二种传感器复合为一体，实现同时监测设备的振动和温升，是业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的问题，本实用新型提供一种基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路。
6.本实用新型技术方案如下所述：
7.一种基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路，其特征在于，包括加速度传感器检测电路、温度传感器集成芯片、晶体三极管和稳压集成电路，所述加速度传感器检测电路的输出端并联所述温度传感器集成芯片，所述加速度传感器检测电路、所述晶体三极管和所述稳压集成电路并联连接，所述晶体三极管的发射极连接加速度检测输出端，所述温度传感器集成芯片的第三引脚连接温度检测输出端。
8.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述加速度传感器检测电路包括压电式加速度传感器和电荷放大器，所述压电式加速度传感器和所述电荷放大器连接。
9.进一步的，所述电荷放大器包括场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，
10.所述第二电阻一端接地，另一端连接所述第一电阻和所述第四电阻，所述第一电阻另一端连接所述第一电容、所述第二电容、所述第六电阻、所述第四电容和所述晶体三极管的发射极，
11.所述第四电阻、所述第一电容和所述第二电容均连接在所述第三电阻和所述第五电阻之间，
12.所述第三电阻另一端连接所述压电式加速度传感器，所述第五电阻另一端连接所述第三电容和所述场效应管的栅极，所述压电式加速度传感器的另一端、所述第三电容的另一端和所述场效应管的源极均接地，
13.所述第六电阻和所述第四电容并联，且该并联电路一端连接所述晶体三极管的发射极，另一端连接所述晶体三极管的栅极和所述场效应管的漏极。
14.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述稳压集成电路包括稳压集成芯片、第七电阻和第五电容，所述稳压集成芯片的第一引脚连接所述第七电阻、所述温度传感器集成芯片的第四引脚，所述第七电阻的另一端连接所述晶体三极管的发射极，所述稳压集成芯片的第二引脚连接所述第五电容，所述第五电容的另一端与所述稳压集成芯片的第三引脚连接并与所述晶体三极管的集电极连接。
15.优选的，所述稳压集成芯片的型号为atl431。
16.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述晶体三极管和所述稳压集成电路之间并联一个瞬态电压抑制二极管，所述瞬态电压抑制二极管的阳极连接所述晶体三极管的集电极，所述瞬态电压抑制二极管的阴极连接所述晶体三极管的发射极。
17.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述温度传感器集成芯片的第一引脚、第二引脚和第五引脚接地。
18.优选的，所述温度传感器集成芯片的型号为tmp235。
19.根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于：
20.本实用新型通过基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路，实现将压电加速度传感器和温度传感器复合在一起，满足同时监测机电设备的运行振动和温度物理量，另一方面，复合为一体的加速度温度传感器体积小、质量轻、成本低、功耗低，也使得制作工艺简易，设备安装简易，从而提升了设备可靠性。
附图说明
21.图1为本实用新型的电路连接框图；
22.图2为本实用新型的电路图。
具体实施方式
23.为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
25.术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。
26.如图1和图2所示，一种基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路，包括加速度传感器检测电路、温度传感器集成芯片、晶体三极管和稳压集成电路，加速度传感器检测电路的输出端并联温度传感器集成芯片u2，加速度传感器检测电路、晶体三极管q2和稳压集成电路并联连接，晶体三极管q2的发射极连接加速度检测输出端，即图中ab端，温度传感器集成芯片u2的第三引脚连接温度检测输出端，即图中cb端。
27.本实施例通过加速度和温度的复合传感器电路，完成电源转换和输出衡接，实现
将温度加速度传感器集成芯片应用在基于iepe接口的加速度传感器上，在其他实施例中，也可以应用在icp接口上，原理相同，仅需更换接口类型。
28.在本实施例中，加速度传感器检测电路包括压电式加速度传感器pz和电荷放大器，压电式加速度传感器pz和电荷放大器连接。
29.在一个可选实施例中，电荷放大器包括场效应管q1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4，第二电阻r2一端接地，另一端连接第一电阻r1和第四电阻r4，第一电阻r1另一端连接第一电容c1、第二电容c2、第六电阻r6、第四电容c4和晶体三极管q2的发射极，第四电阻r4、第一电容c1和第二电容c2均连接在第三电阻r3和第五电阻r5之间，第三电阻r3另一端连接压电式加速度传感器pz，第五电阻r5另一端连接第三电容c3和场效应管q1的栅极，压电式加速度传感器pz的另一端、第三电容c3的另一端和场效应管q1的源极均接地，第六电阻r6和第四电容c4并联，且该并联电路一端连接晶体三极管q2的发射极，另一端连接晶体三极管q2的栅极和场效应管q1的漏极。
30.压电式加速度传感器pz将机械振动转换为电信号，电荷放大器将该电信号比例放大，并由晶体三极管q2传输iepe接口上，实现供电转换和信号输出的衡接。晶体三极管q2是电源转换和信号耦合传输的关键器件。
31.在一个可选实施例中，稳压集成电路包括稳压集成芯片u1、第七电阻r7和第五电容c5，稳压集成芯片u1的第一引脚连接第七电阻r7、温度传感器集成芯片u2的第四引脚，第七电阻r7的另一端连接晶体三极管q2的发射极，稳压集成芯片u1的第二引脚连接第五电容c5，第五电容c5的另一端与稳压集成芯片u1的第三引脚连接并与晶体三极管q2的集电极连接。
32.优选的，稳压集成芯片u1的型号为atl431。
33.晶体三极管q2和稳压集成电路之间并联一个瞬态电压抑制二极管d1，瞬态电压抑制二极管d1的阳极连接晶体三极管q2的集电极，瞬态电压抑制二极管d1的阴极连接晶体三极管q2的发射极。温度传感器集成芯片u2的第一引脚、第二引脚和第五引脚接地。
34.优选的，温度传感器集成芯片u2的型号为tmp235。
35.综上所述，本实用新型通过基于iepe接口的加速度和温度的复合传感器电路，实现将压电加速度传感器和温度传感器复合在一起，满足同时监测机电设备的运行振动和温度物理量。
36.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
37.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。