实现垂直霍尔传感器分时工作的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，包括垂直霍尔元件、双采样放大器、迟滞比较器、输出模块、高频振荡器模块、低频振荡器模块、上电复位模块、分时开关控制模块，垂直霍尔元件接收固定的偏置电流，双采样放大器的输入端与垂直霍尔元件的输出端相连接，迟滞比较器的输入端与双采样放大器的输出端相连接，输出模块的输入端与迟滞比较器的输出端相连接。采用了本发明专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，具有特殊时钟控制和工作方式，通过独创的垂直霍尔传感器的分时工作方式，不但可以得到极低的平均功耗，而且在类似液位计这种采用大量霍尔磁传感器的应用方案中，也不会产生大的瞬态电流，保证方案系统能够精确工作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
实现垂直霍尔传感器分时工作的系统


[0001]本专利技术涉及传感器领域，尤其涉及工业液位计应用领域，具体是指一种实现垂直霍尔传感器分时工作的系统。

技术介绍

[0002]工业液位计的一个主要的实现方式是采用浮球液位计，可以用于化工，生化，医药，食品饮料，石油燃料，污水处理等存储测量。典型特征是由一个浮球，一个插杆组成。浮球里面包含一个磁铁，插杆里面包含一长串由电阻和传感器组成的选通电路。浮球液位计通过连接安装于容器顶部固定。当浮球随着容器液位变化而上下移动。插杆内的传感器受浮球内磁铁的作用而选通不同的接入电阻，从而产生电信号，显示液体的实际位置。这种液体储藏容器一般来说都非常大，为了精确指示液体位置，需要接入的传感器甚至有上百个。而给电阻串和传感器供电都是采用一定驱动能力的LDO。这就造成了对传感器的平均功耗和瞬态功耗都有非常高的要求。
[0003]浮球内的磁铁一般为上下充磁，所以磁力线方向是平行于插杆，这样做的好处是对插杆内的传感器的安装位置要求不严格。插杆内的传感器无论是放置在哪个位置，检测的平行于插杆的磁场都是几乎一致的。传统的浮球液位计电路实现方式大多都是采用有n个电阻组成的电阻串，磁开关和线性稳压器(LDO)以及微处理器(MCU)来实现，如图2所示。
[0004]所有电路都由LDO提供电源。传统方式是选用干簧管作为磁性开关来组成选通电路。但干簧管由于价格昂贵，近年来慢慢被磁开关传感器所替代。比较典型的代表有检测平行于芯片表面磁场的TMR磁开关(隧道磁阻开关)，但TMR开关的价格成本也很高，且对最大磁场有严格要求。此时更低成本的垂直型霍尔就更有优势了。垂直型霍尔检测的也是平行于芯片表面的磁场，且更加有利于低成本的芯片集成。但霍尔技术因为灵敏度低，通常信号调理电路更复杂，且需要消耗比较大的电流。那么分时开启工作的技术就能达到极低的平均功耗。如下图，在10Hz的低频时钟控制下，芯片工作的时间与芯片关闭的时间之比是1:499，那么如果这个芯片正常工作时间是2mA，那么近似地，这个芯片的平均功耗只有2mA/500＝4uA。假设选通电路里面需要用到100个霍尔磁开关传感器，那么总的平均功耗也只有400uA，这对LDO的供电系统没有任何问题。但是当系统上电后，这些芯片几乎是同时上电并且同时进行分时开启工作的，所以会造成上电瞬间和工作过程中的瞬态功耗特别大。假设这100个霍尔磁开关同时上电工作，那么瞬态电流高达2mA*100＝200mA，这对一般的LDO供电系统来说是不可以接收的。会造成LDO被瞬间下拉，从而引起液位计的读数出错。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足稳定性、精确工作、适用范围较为广泛的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统如下：
[0007]该实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，其主要特点是，所述的系统包括垂直霍
尔元件、双采样放大器、迟滞比较器、输出模块、高频振荡器模块、低频振荡器模块、上电复位模块、分时开关控制模块，
[0008]所述的垂直霍尔元件接收固定的偏置电流，所述的双采样放大器的输入端与垂直霍尔元件的输出端相连接，用于放大和滤波霍尔器件的输出信号，所述的迟滞比较器的输入端与双采样放大器的输出端相连接，所述的输出模块的输入端与迟滞比较器的输出端相连接，用于处理迟滞比较器的输出信号并作为传感器输出；
[0009]所述的高频振荡器模块提供所有电路模块的高频工作时钟，所述的分时开关控制模块接收低频振荡器模块的输出时钟和上电复位模块的输出信号，所述的分时开关控制模块的输出时钟控制信号用于分别控制高频振荡器模块、垂直霍尔元件、双采样放大器和迟滞比较器。
[0010]较佳地，所述的系统还包括随机配置模块，所述的随机配置模块的输出端与分时开关控制模块的输入端相连接，用于配置分时工作点，通过写入不同数值来改变时钟控制信号从低电平变为高电平的第一个跳变沿的时间点，进而控制所有受控电路的开启时间点。
[0011]较佳地，所述的时钟控制信号从低电平变为高电平时，所有电路模块开始上电工作；所述的时钟控制信号从高电平变为低电平时，所有电路模块关闭。
[0012]较佳地，所述的系统还包括编程单元和一线协议模块，所述的编程单元的输入端与一线协议模块相连接，所述的一线协议模块通过传感器芯片的输出端进行通信编程，对编程单元写入随机值。
[0013]较佳地，所述的系统还包括延迟单元，输入端与低频振荡器模块的输出端、上电复位模块的输出端和编程单元的输出端相连接，由一组触发器组成，按照编程单元的数据产生延迟信号。
[0014]较佳地，所述的系统还包括延迟运算单元，输入端与延迟单元的输出端和分时开关控制模块的输出端相连接，用于产生信号延迟输出来控制整个芯片的唤醒工作和睡眠模式。
[0015]较佳地，所述的高频振荡器模块的输入端与延迟运算单元的输出端相连接，用于产生高频时钟信号，受延迟运算单元的输出信号的控制在唤醒工作和睡眠模式之间切换。
[0016]较佳地，所述的系统还包括控制信号生成器和模拟信号处理模块，所述的控制信号生成器的输入端与高频振荡器模块的输出端相连接，所述的模拟信号处理模块的输入端与控制信号生成器的输出端和延迟运算单元的输出端相连接，所述的控制信号生成器用于在高频振荡器模块的输出信号有效时，生成四相旋转工作时钟组和比较器工作时钟组，所述的模拟信号处理模块在四相旋转工作时钟组、比较器工作时钟组和延迟单元输出信号的协同工作下对采集到的霍尔信号进行放大处理，得到芯片的输出。
[0017]采用了本专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，具有特殊时钟控制和工作方式，让采用大量垂直霍尔传感器的液位计应用方案不会产生极大的瞬态功耗。本专利技术通过独创的垂直霍尔传感器的分时工作方式，不但可以得到极低的平均功耗，而且在类似液位计这种采用大量霍尔磁传感器的应用方案中，也不会产生大的瞬态电流，保证方案系统能够精确工作。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统的垂直霍尔传感器芯片功能框图。
[0019]图2为现有技术的液位计应用框图。
[0020]图3为本专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统的垂直霍尔传感器芯片模块框图。
[0021]图4为本专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统的芯片时序控制框图。
[0022]图5为本专利技术的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统的芯片工作时序图。
具体实施方式
[0023]为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0024]本专利技术的该实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，其中包括垂直霍尔元件、双采样放大器、迟滞比较器、输出模块、高频振荡器模块、低频振荡器模块、上电复位模块、分时开关控制模块，
[0025]所述的垂直霍尔元件接收固定的偏置电流，所述的双采样放大器的输入端与垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，其特征在于，所述的系统包括垂直霍尔元件、双采样放大器、迟滞比较器、输出模块、高频振荡器模块、低频振荡器模块、上电复位模块、分时开关控制模块，所述的垂直霍尔元件接收固定的偏置电流，所述的双采样放大器的输入端与垂直霍尔元件的输出端相连接，用于放大和滤波霍尔器件的输出信号，所述的迟滞比较器的输入端与双采样放大器的输出端相连接，所述的输出模块的输入端与迟滞比较器的输出端相连接，用于处理迟滞比较器的输出信号并作为传感器输出；所述的高频振荡器模块提供所有电路模块的高频工作时钟，所述的分时开关控制模块接收低频振荡器模块的输出时钟和上电复位模块的输出信号，所述的分时开关控制模块的输出时钟控制信号用于分别控制高频振荡器模块、垂直霍尔元件、双采样放大器和迟滞比较器。2.根据权利要求1所述的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，其特征在于，所述的系统还包括随机配置模块，所述的随机配置模块的输出端与分时开关控制模块的输入端相连接，用于配置分时工作点，通过写入不同数值来改变时钟控制信号从低电平变为高电平的第一个跳变沿的时间点，进而控制所有受控电路的开启时间点。3.根据权利要求1所述的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，其特征在于，所述的时钟控制信号从低电平变为高电平时，所有电路模块开始上电工作；所述的时钟控制信号从高电平变为低电平时，所有电路模块关闭。4.根据权利要求1所述的实现垂直霍尔传感器分时工作的系统，其特征在于，所述的系统还包括编程单元和一线协议模...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳忠明，郎君，田剑彪，
申请(专利权)人：绍兴光大芯业微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：