分布式压力测量系统的采集设备的控制电路技术方案

本实用新型专利技术涉及一种分布式压力测量系统的采集设备的控制电路，该控制电路与薄膜压力传感器相连；包括主控模块、电源模块、通讯模块、数模转换模块、模拟开关模块、信号调理放大模块和模数转换模块；主控模块的两个输出端分别通过数模转换模块、信号调理放大模块后均连接至模拟开关模块，另一输出端直接与模拟开关模块相连；模拟开关模块的两个输出端分别连接至薄膜压力传感器和模数转换模块；薄膜压力传感器通过信号调理放大模块连接至模拟开关模块；通讯模块与主控模块双向通信，并与外接设备相连；电源模块为该控制电路供电。本实用新型专利技术可以做到传感器型号可选、灵敏度可调、采样率可设，且提供了传输方式选择功能，可以方便用户外接扩展模块。用户外接扩展模块。用户外接扩展模块。

【技术实现步骤摘要】
分布式压力测量系统的采集设备的控制电路


[0001]本技术涉及通信
，特别涉及一种分布式压力测量系统的采集设备的控制电路。

技术介绍

[0002]国内现有这类设备存在以下弊端：1.一款采集设备不能匹配多种型号的传感器，难以适应不同的用户需求。2.系统软件只能做到压力和压强的显示，缺少数据校准、数据存储以及数据分析等功能。3.没有灵敏度、采样频率以及色彩空间设置功能。国际上现有这类设备则由于价格昂贵，无法普及应用。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种灵敏度可调、采样率可设的分布式压力测量系统的采集设备的控制电路。
[0004]实现本技术目的的技术方案是：一种分布式压力测量系统的采集设备的控制电路，该控制电路与薄膜压力传感器相连；包括主控模块、电源模块、通讯模块、数模转换模块、模拟开关模块、信号调理放大模块和模数转换模块；所述主控模块的两个输出端分别通过数模转换模块、信号调理放大模块后均连接至模拟开关模块，另一输出端直接与模拟开关模块相连；所述模拟开关模块的两个输出端分别连接至薄膜压力传感器和模数转换模块；所述薄膜压力传感器通过信号调理放大模块连接至模拟开关模块；所述通讯模块与主控模块双向通信，并与外接设备相连；所述电源模块为该控制电路供电。
[0005]上述技术方案还具有指示灯；所述指示灯与主控模块双向通信。
[0006]上述技术方案所述电源模块包括负5V电源输出模块、3.3V电源输出模块和1.2V电源输出模块。
[0007]上述技术方案所述通讯模块包括USB
‑
USART通讯模块、TTL串口通讯，以及通讯方式选择模块。
[0008]上述技术方案所述通讯模块为USB通讯模块。
[0009]上述技术方案所述通讯方式选择模块具有关断保护和ESD保护功能的低电容双通道2:1开关。
[0010]上述技术方案所述薄膜压力传感器为矩阵式薄膜压力传感器。
[0011]采用上述技术方案后，本技术具有以下积极的效果：可以做到传感器型号可选、灵敏度可调、采样率可设，并且还提供了传输方式选择功能，可以方便用户外接扩展模块，如wifi模块、SD卡模块等。
附图说明
[0012]为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中：
[0013]图1为本技术的结构示意图；
[0014]图2为本技术的数模转换模块的电路图。
[0015]附图中标号为：薄膜压力传感器1、主控模块2、电源模块3、通讯模块4、数模转换模块5、模拟开关模块6、信号调理放大模块7、模数转换模块8、指示灯9。
具体实施方式
[0016]见图1至图2，本技术涉及一种分布式压力测量系统的采集设备的控制电路，该控制电路与薄膜压力传感器1相连；包括主控模块2、电源模块3、通讯模块4、数模转换模块5、模拟开关模块6、信号调理放大模块7、模数转换模块8、指示灯9；主控模块2使用的是Xilinx公司的FPGA芯片XC6SLX25，主控模块2的两个输出端分别通过数模转换模块5、信号调理放大模块7后均连接至模拟开关模块6，另一输出端直接与模拟开关模块6相连；数模转换模块5使用TI公司的TLV5627芯片，该芯片是8位4通道数模转换器。通过FPGA控制其模拟电压输出的大小，以实现传感器灵敏度微调功能，模拟输出端A经过反向电路后转换为负电压作为信号调理电路的模拟输入；模拟输出端B经过跟随电路后作为模数转换电路的参考电压，TLV5627芯片的参考电压为2.048V，选择REF3020芯片，可实现传感器灵敏度微调功能，模拟开关模块分为三个部分。第一部分使用7片TI公司的CD74HC4051芯片，用于切换薄膜压力传感器的行信号；第二部分使用1片ADI公司的ADG601芯片，分时复用薄膜压力传感器上的两个接触点，用于判断传感器是否已与采集器连接；第三部分使用6片CD74HC4051芯片，用于切换薄膜压力传感器的列信号。模拟开关模块6用于切换接入采集电路的传感器感测点，模拟开关模块6的两个输出端分别连接至薄膜压力传感器1和模数转换模块8；薄膜压力传感器1为矩阵式薄膜压力传感器，薄膜压力传感器1通过信号调理放大模块7连接至模拟开关模块6，信号调理放大模块使用11片ADI公司的运算放大器ADA4807
‑
4芯片，其作用是将薄膜压力传感器的电阻信号转换为模拟电压信号；并且模块中使用6片Microchip公司的MCP6S21芯片，用于可调模拟电压信号放大，可以实现传感器灵敏度粗调功能。
[0017]信号调理放大模块7实现电阻信号到电压信号的转换，以及转换后的电压信号的放大和滤波，主要使用一一对应的三极管放大器实现；通讯模块4与主控模块2双向通信，并与外接设备相连；模数转换模块8使用ADI公司的AD7908芯片，用于将模拟电压信号转换为数字信号，实现分布式压力采集功能。鉴于AD7918芯片(10位采样)、AD7928芯片(12位采样)与AD7908芯片(8位采样)的管脚兼容，可以在不改变硬件电路的基础上实现采样位数的增加，提高采样分辨率。主要目的是将模拟电压信号转换为数字信号，实现信号采样。
[0018]电源模块3为该控制电路供电，指示灯9与主控模块2双向通信，用于指示采集器的使用状态，以及特殊功能选择。指示灯9包括采集设备与PC连接指示灯、系统指示灯、传感器与采集设备连接指示灯、特殊功能按键。此电路使用柔性电路板，与设计标签一起粘贴于采集设备外壳上，并使用6芯FPC接插件与采集设备内部电路板连接。特殊功能按键可用作通讯方式选择按键，并且系统指示灯会相应变化。
[0019]电源模块3适用于外部USB供电，电源模块3包括负5V电源输出模块、3.3V电源输出模块和1.2V电源输出模块，3.3V电源和1.2V电源输出电路使用的是TI公司的TPS563201芯片，通过反馈端的电阻分压将5V输入电压转换为3.3V和1.2V输出，1.2V给FPGA的内部供电；3.3V给电路板上数字信号端供电，负5V电源输出电路使用的是MAXIM公司的MAX889芯片，其
具有200mA的输出电流。
[0020]通讯模块4包括USB
‑
USART通讯模块、TTL串口通讯，以及通讯方式选择模块，USB
‑
USART通讯模块使用的是FTDI公司的FT232R芯片，其作用是将USB通讯转为串口通讯，在实际使用中，设置串口通讯波特率为3Mbaud，并用硬件流控方式防止数据丢失。通讯方式选择模块使用的是TI公司的TMUX154ED芯片，该芯片是具有关断保护和ESD保护功能的低电容双通道2:1开关。可以通过FPGA控制开关的闭合方向来选通讯方式。
[0021]通讯模块4为USB通讯模块，USB通讯模块使用的是FTDI公司的FT232H芯片，采用USB 2.0通讯协议，以提高传输速率。
[0022]以上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式压力测量系统的采集设备的控制电路，该控制电路与薄膜压力传感器(1)相连；其特征在于：包括主控模块(2)、电源模块(3)、通讯模块(4)、数模转换模块(5)、模拟开关模块(6)、信号调理放大模块(7)和模数转换模块(8)；所述主控模块(2)的两个输出端分别通过数模转换模块(5)、信号调理放大模块(7)后均连接至模拟开关模块(6)，另一输出端直接与模拟开关模块(6)相连；所述模拟开关模块(6)的两个输出端分别连接至薄膜压力传感器(1)和模数转换模块(8)；所述薄膜压力传感器(1)通过信号调理放大模块(7)连接至模拟开关模块(6)；所述通讯模块(4)与主控模块(2)双向通信，并与外接设备相连；所述电源模块(3)为该控制电路供电。2.根据权利要求1所述的分布式压力测量系统的采集设备的控制电路，其特征在于：还具有指示灯(9)；所述指示灯(9)与主控模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，
申请(专利权)人：常州天策电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：