具有单个压力换能器元件的双输出压力传感器制造技术

双范围传感器设备包括单个压力换能器元件，其被耦合至两个离散信号调理模块的相应输入或者被耦合至被配置为调理两个换能器元件的输出信号的多输入信号调理模块的两个输入。所公开的传感器设备在受限压力范围内输出具有非常高精确度的压力信号，并且还在较宽的压力范围内提供具有与用传统压力传感器配置可以实现的精确度相同的精确度的压力信号。所述传感器设备可以在单个输出节点上以多路输出信号格式提供输出。所述多路输出信号格式可以包括若干数字输出格式，并且可以被提供在所述传感器设备的单个输出引脚上。

【技术实现步骤摘要】
具有单个压力换能器元件的双输出压力传感器
本公开涉及传感器领域，且更特别地涉及双范围压力传感器领域。
技术介绍
在某些机械系统中，期望在相同位置处在第一压力范围和第二压力范围内精确且快速地感测介质的压力。传统地，压力传感器一般包括被耦合至信号调理模块的单个压力换能器元件，诸如隔膜型压力换能器或压电式压力换能器。压力换能器元件产生与被施加到该压力换能器元件的压敏膜的压力成比例的输出信号。信号调理模块对压力换能器的输出电压进行线性化、放大和/或滤波以生成传感器输出信号。传统信号调理模块将压力换能器输出信号转换成范围从在认为的最小压力(Pmin)处的低状态到在认为的最大压力(Pmax)处的高状态的传感器输出信号。传感器的压力范围被定义为Pmax–Pmin。当传感器的压力范围增大时，在所定义的施加的压力处的传感器信号的最大输出误差通常增大。这可以与例如压力非线性误差、校准压力设定点分布和数字信号路径中的位分辨率有关。
技术实现思路
根据本公开的传感器设备包括单个压力换能器元件，其被耦合至两个离散信号调理模块的相应输入或者被耦合至多输入信号调理模块的两个输入，所述多输入信号调理模块被配置为调理两个换能器元件输出信号。根据本公开的方面的传感器设备的实施例可以与多种传感器类型(例如，包括用于监视内燃机上的微粒过滤器的差压传感器)一起使用。在内燃机微粒过滤器应用中，跨干净过滤器的压降在温和驾驶情况下是非常低的。在这些情况下，在小压力范围的低端中需要高精确度以确保实现车载诊断(OBD)要求。当过滤器被装载并且发动机满负荷运转时，跨过滤器大得多的压降可以产生。在这些情况下，压力传感器设备在较宽压力范围的高端处测量压力，以便检测其中跨过滤器的压降过大的状况。过大压力的情况可以表明应该降低发动机功率以避免例如着火、过滤器损坏或发动机损坏的风险。所公开的压力传感器设备能够使用单个感测换能器在窄的低压范围内以及在较宽的压力范围内操作，而无需在精确度或范围上做出妥协。例如，所公开的传感器设备在受限压力范围内输出具有非常高精确度的压力信号，同时在较宽压力范围内提供具有相同精确度(用传统的压力传感器配置可以实现)的压力信号。因为所公开的传感器设备仅需要单个压力连接，所以与专用的低范围和高范围压力传感器相比，其在成本上显著降低。例如这降低了油管的复杂性和成本。所公开的传感器设备的实施例可以在单个输出节点上以多路输出信号格式提供输出。多路输出信号格式可以包括若干数字输出格式，并且可以被提供在在传感器设备的单个输出引脚上。这通过降低例如接线的成本而进一步降低实现该传感器设备的成本。附图说明被并入且构成该说明书的一部分的附图示出本文描述的一个或多个实施例，并且与描述一起解释这些实施例。在附图中：图1是示出根据本公开的方面的压力感测设备的示例性实施例的框图。图2是示出根据本公开的另一方面的压力感测设备的示例性实施例的框图。图3是示出根据本公开的另一方面的压力感测设备的示例性实施例的框图。图4是示出根据本公开的方面的用于提供压力测量的方法的过程流程图。图5是示出根据本公开的方面的用于提供压力测量的方法的过程流程图。图6是示出根据本公开的方面的用于提供压力测量的方法的过程流程图。图7是示出根据本公开的方面的用于提供压力测量的方法的过程流程图。具体实施方式参照图1描述根据本公开的方面的压力传感器设备。压力传感器设备100包括第一压力换能器元件102，其包括第一输出路径104。包括第一输入路径108的第一信号调理电路106被耦合至第一压力换能器元件102的第一输出路径104。包括第二输入路径112的第二信号调理电路110也被耦合至第一压力换能器元件102的第一输出路径104。根据本公开的方面，基于第一压力范围来配置第一信号调理电路106，并且基于第二压力范围来配置第二信号调理电路110。第一信号调理电路106的输出表示由第一压力换能器元件102在第一压力范围内测量的压力，并且第二信号调理电路110的输出表示由第一压力换能器元件102在第二压力范围内测量的压力。所公开的压力传感器设备100的说明性实施例包括数字电路，其被配置生成表示第一信号调理电路106的输出和/或第二信号调理电路110的输出的数字输出。所述数字电路可以与第一信号调理电路106和/第二信号调理电路110分离或合并。在此说明性实施例中，数字输出可以是数字消息，其包括基于第一信号调理电路106的输出的第一测量并且包括基于第二信号调理电路110的输出的第二测量。参照图2，压力传感器设备100可以包括被耦合至第一压力换能器元件102的专用集成电路(ASIC)封装202，其中，ASIC封装包括第一信号调理电路106、第二信号调理电路110和数字电路。在另一说明性实施例中，压力传感器设备100可以包括模拟电路，其被配置为生成表示第一信号调理电路106的输出的第一模拟输出和表示第二信号调理电路110的输出的第二模拟输出。所述模拟电路可以与第一信号调理电路106和/或第二信号调理电路110分离或合并。在此说明性实施例中，被耦合至第一压力换能器元件102的专用集成电路(ASIC)封装202包括第一信号调理电路106、第二信号调理电路110和模拟电路。根据本公开的另一方面，压力传感器设备100可以包括第一模拟电路和第二模拟电路，所述第一模拟电路被配置为生成表示第一信号调理电路106的输出的第一模拟输出，所述第二模拟电路被配置为生成表示第二信号调理电路110的输出的第二模拟输出。第一模拟电路可以与第一信号调理电路106分离或合并。第二模拟电路可以与第二信号调理电路110分离或合并。参照图3，在说明性实施例中，根据本公开的此方面的设备100可以包括被耦合至第一压力换能器元件102的第一专用集成电路(ASIC)封装302和被耦合至第一压力换能器元件102的第二ASIC封装304，其中，第一ASIC封装包括第一信号调理电路106和第一模拟电路，其中，第二ASIC封装包括第二信号调理电路110和第二模拟电路。本公开的另一方面包括提供压力测量的方法。参照图4，方法400包括在框402处提供包括第一输出路径的第一压力换能器元件，在框404处将包括第一输入路径的第一信号调理电路耦合至第一压力换能器元件的第一输出路径，以及在框406处将包括第二输入路径的第二信号调理电路耦合至第一压力换能器元件的第一输出路径。根据所述方法400，基于第一压力范围来配置第一信号调理电路，并且其中基于第二压力范围来配置第二信号调理电路。所述方法还可以包括在框408处提供第一信号调理电路的输出，其表示由第一压力换能器元件在第一压力范围中测量的压力，和在框410处提供第二信号调理电路的输出，其表示由第一压力换能器元件在第二压力范围中测量的压力。参照图4和图5，在说明性实施例中，方法400可以包括在框502处生成表示第一信号调理电路的输出和/或第二信号调理电路的输出的数字输出。在此实施例中，数字输出可以是例如数字消息，其包括基于第一信号调理电路的输出的第一测量，并且包括基于第二信号调理电路的输出的第二测量。方法400还可以包括在框504处提供被耦合至第一压力换能器元件的专用集成电路(ASIC)封装，其中ASIC封装包括第一信号调理电路、第二信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器设备，其包括：包括第一输出路径的第一压力换能器元件；包括第一输入路径的第一信号调理电路，其被耦合至所述第一压力换能器元件的第一输出路径；以及包括第二输入路径的第二信号调理电路，其被耦合至所述第一压力换能器元件的第一输出路径；其中，基于第一压力范围来配置所述第一信号调理电路，并且其中，基于第二压力范围来配置所述第二信号调理电路。

【技术特征摘要】
2017.02.16 US 15/434,5011.一种压力传感器设备，其包括：包括第一输出路径的第一压力换能器元件；包括第一输入路径的第一信号调理电路，其被耦合至所述第一压力换能器元件的第一输出路径；以及包括第二输入路径的第二信号调理电路，其被耦合至所述第一压力换能器元件的第一输出路径；其中，基于第一压力范围来配置所述第一信号调理电路，并且其中，基于第二压力范围来配置所述第二信号调理电路。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一信号调理电路的输出表示由所述第一压力换能器元件在所述第一压力范围中测量的压力；并且其中，所述第二信号调理电路的输出表示由所述第一压力换能器元件在所述第二压力范围中测量的压力。3.根据权利要求2所述的设备，其包括：数字电路，其被配置为生成表示所述第一信号调理电路的输出和/或所述第二信号调理电路的输出的数字输出。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述数字输出包括消息，所述消息包括基于所述第一信号调理电路的输出的第一测量并且包括基于所述第二信号调理电路的输出的第二测量。5.根据权利要求3所述的设备，其包括被耦合至所述第一压力换能器元件的专用集成电路(ASIC)封装，其中，所述ASIC封装包括所述第一信号调理电路、所述第二信号调理电路和所述数字电路。6.根据权利要求2所述的设备，其包括模拟电路，所述模拟电路被配置为生成表示所述第一信号调理电路的输出的第一模拟输出和表示所述第二信号调理电路的输出的第二模拟输出。7.根据权利要求6所述的设备，其包括被耦合至所述第一压力换能器元件的专用集成电路(ASIC)封装，其中，所述ASIC封装包括所述第一信号调理电路、所述第二信号调理电路和所述模拟电路。8.根据权利要求2所述的设备，其包括：第一模拟电路，其被配置为生成表示所述第一信号调理电路的输出的第一模拟输出；和第二模拟电路，其被配置为生成表示所述第二信号调理电路的输出的第二模拟输出。9.根据权利要求8所述的设备，其包括：第一专用集成电路(ASIC)封装，其被耦合至所述第一压力换能器元件，其中，所述第一ASIC封装包括所述第一信号调理电路和所述第一模拟电路；和第二ASIC封装，其被耦合至所述第一压力换能器元件，其中，所述第二ASIC封装包括所述第二信号调理电路和所述第二模拟电路。10.一种提供压力测量的方法，其包括：提供包括第一输出路径的第一压力换能器元件；将包括第一输入路径的第一信号调理电路耦合至所述第一压力换能器元件的第一输出路径；和将包括第二输入路径的第二信号调理电路耦合至所述第一压力换能器元件的第一输出路...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·克罗门赫克，阿尔努·范登博斯，
申请(专利权)人：森萨塔科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US