一種傳感器老化補(bǔ)償電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種傳感器老化補(bǔ)償電路。在本實(shí)用新型中，通過采用包括電流驅(qū)動(dòng)模塊、限流模塊、采樣模塊、轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊及控制模塊的傳感器老化補(bǔ)償電路，使得電流驅(qū)動(dòng)模塊向傳感器提供電流，傳感器在電流的作用下通過限流模塊接收外部電源提供的電壓，采樣模塊對傳感器接收端電壓進(jìn)行采樣并輸出至轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)接收端電壓計(jì)算傳感器接收端電流值，并將電流值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至處理模塊，處理模塊在編碼值小于目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信息至控制模塊，控制模塊根據(jù)傳感器老化信息控制處理模塊將目標(biāo)值減小至編碼值，解決了現(xiàn)有技術(shù)在對傳感器的老化問題進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)存在調(diào)節(jié)過程復(fù)雜且精度低的問題。
【專利說明】
一種傳感器老化補(bǔ)償電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感器老化補(bǔ)償電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化和智能化的發(fā)展，越來越多的傳感器被應(yīng)用于實(shí)踐，隨著使 用時(shí)間的增加，傳感器老化問題顯得尤為突出，而傳感器老化將會(huì)對后端判定電路或者信 號處理電路造成影響，因此，傳感器老化補(bǔ)償已成為現(xiàn)今傳感器應(yīng)用的重要問題。
[0003] 目前，現(xiàn)有技術(shù)主要采用圖1所示的傳感器老化補(bǔ)償電路對傳感器的老化問題進(jìn) 行補(bǔ)償。如圖1所示，現(xiàn)有的傳感器老化補(bǔ)償電路包括傳感器U1 (圖中以NPN型對射光電傳感 器為例）、比較器U2、可調(diào)電阻W，電阻R11、電阻R12以及電阻R13。其中，A與K分別代表傳感器 U1的正極與負(fù)極，C、E分別為傳感器U1的PN結(jié)的集電極與發(fā)射極，而傳感器U1的基極在光電 效應(yīng)下使集電極和發(fā)射極導(dǎo)通或斷開，進(jìn)而使得傳感器U1的輸出端電壓即3點(diǎn)處的電壓發(fā) 生變化，比較器U2采集傳感器U1的輸出端電壓，并將該電壓與其正相輸入端的分壓進(jìn)行比 較，以輸出高電平信號或低電平信號至后端信號處理電路進(jìn)行進(jìn)一步處理，但是，隨著傳感 器U1老化問題的產(chǎn)生，傳感器U1的輸出端電壓會(huì)明顯減小，進(jìn)而使得比較器U2輸出錯(cuò)誤信 號至后端信號處理電路，使得后端信號處理電路進(jìn)行錯(cuò)誤處理。為了消除由于傳感器U1老 化問題所產(chǎn)生比較器U2輸出端輸出錯(cuò)誤信號的問題，現(xiàn)有技術(shù)通過可調(diào)電阻W1調(diào)節(jié)比較器 U2的正相輸入端的電壓，進(jìn)而使得比較器U2輸出正確的信號，從而消除了由于傳感器U1老 化問題所引發(fā)的諸多錯(cuò)誤。然而，現(xiàn)有技術(shù)雖然可以對傳感器的老化問題進(jìn)行補(bǔ)償，但是該 方法需要手動(dòng)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻W1的阻值，其調(diào)節(jié)過程復(fù)雜且精度低。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在對傳感器的老化問題進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)存在調(diào)節(jié)過程復(fù)雜且精度 低的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種傳感器老化補(bǔ)償電路及其方法，旨在解決現(xiàn)有技 術(shù)在對傳感器的老化問題進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)存在調(diào)節(jié)過程復(fù)雜且精度低的問題。
[0006] 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種傳感器老化補(bǔ)償電路，所述傳感器老化補(bǔ)償電路 與傳感器連接，其包括電流驅(qū)動(dòng)模塊、限流模塊、采樣模塊、轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊以及控制模 塊；
[0007] 所述電流驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與所述處理模塊的輸出端連接，所述電流驅(qū)動(dòng)模塊的 輸出端與所述傳感器的發(fā)射端連接，所述限流模塊的輸入端與外部電源連接，所述限流模 塊的輸出端與所述傳感器的接收端以及所述采樣模塊的輸出端連接，所述采樣模塊的輸入 端與所述傳感器的接地端共接于地，所述轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述采樣模塊的輸出端連 接，所述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述處理模塊的輸入端連接，所述處理模塊的數(shù)據(jù)端與所述 控制模塊的數(shù)據(jù)端連接；
[0008] 所述電流驅(qū)動(dòng)模塊向所述傳感器提供電流，所述傳感器在所述電流的作用下通過 所述限流模塊接收所述外部電源提供的電壓，所述采樣模塊對所述傳感器接收端電壓進(jìn)行 采樣并輸出至所述轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述接收端電壓計(jì)算所述傳感器接收端電 流值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至所述處理模塊，所述處理模塊將所述 編碼值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并在所述編碼值小于所述目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信息至所述 控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述傳感器老化信息控制所述處理模塊將所述目標(biāo)值減小至 所述編碼值。
[0009] 在本實(shí)用新型中，通過采用包括電流驅(qū)動(dòng)模塊、限流模塊、采樣模塊、轉(zhuǎn)換模塊、處 理模塊以及控制模塊的傳感器老化補(bǔ)償電路，使得電流驅(qū)動(dòng)模塊向傳感器提供電流，傳感 器在電流的作用下通過限流模塊接收外部電源提供的電壓，采樣模塊對傳感器接收端電壓 進(jìn)行采樣并輸出至轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)接收端電壓計(jì)算傳感器接收端電流值，并將電 流值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至處理模塊，處理模塊將編碼值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并在 編碼值小于目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信息至控制模塊，控制模塊根據(jù)傳感器老化信息控制 處理模塊將目標(biāo)值減小至編碼值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對傳感器老化問題的自動(dòng)補(bǔ)償，解決了現(xiàn)有 技術(shù)在對傳感器的老化問題進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)存在調(diào)節(jié)過程復(fù)雜且精度低的問題。
【附圖說明】
[0010] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的傳感器老化補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的傳感器老化補(bǔ)償電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3是圖2所示的傳感器老化補(bǔ)償電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014] 以下結(jié)合具體附圖對本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述：
[0015] 圖2示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例所提供的傳感器老化補(bǔ)償電路100的模塊結(jié)構(gòu)，為 了便于說明，僅示出與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：
[0016] 本實(shí)施例所示的傳感器老化補(bǔ)償電路100與傳感器200連接，主要用于補(bǔ)償傳感器 200由于老化問題所導(dǎo)致的輸出異常。其中，該傳感器老化補(bǔ)償電路100包括電流驅(qū)動(dòng)模塊 10、限流模塊20、采樣模塊30、轉(zhuǎn)換模塊40、處理模塊50以及控制模塊60。
[0017]進(jìn)一步地，電流驅(qū)動(dòng)模塊10的輸入端與處理模塊50的輸出端連接，電流驅(qū)動(dòng)模塊 10的輸出端與傳感器200的發(fā)射端連接，限流模塊20的輸入端與外部電源連接，限流模塊20 的輸出端與傳感器200的接收端以及采樣模塊30的輸出端連接，采樣模塊30的輸入端與傳 感器200的接地端共接于地，轉(zhuǎn)換模塊40的輸入端與采樣模塊30的輸出端連接，轉(zhuǎn)換模塊40 的輸出端與處理模塊50的輸入端連接，處理模塊50的數(shù)據(jù)端與控制模塊60的數(shù)據(jù)端連接。
[0018]具體的，電流驅(qū)動(dòng)模塊10向傳感器200提供電流，傳感器200在電流的作用下通過 限流模塊20接收外部電源提供的電壓，采樣模塊30對傳感器200接收端電壓進(jìn)行采樣并輸 出至轉(zhuǎn)換模塊40,轉(zhuǎn)換模塊40根據(jù)接收端電壓計(jì)算傳感器接收端電流值，并將該電流值轉(zhuǎn) 換成對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至處理模塊50,處理模塊50將該編碼值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并在 編碼值小于目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信息至控制模塊60，控制模塊60根據(jù)傳感器老化信息 控制處理模塊50將目標(biāo)值減小至編碼值;需要說明的是，在本實(shí)施例中，目標(biāo)值為傳感器處 于正常狀態(tài)即沒有發(fā)生老化問題之前時(shí)轉(zhuǎn)換模塊13根據(jù)采樣模塊12輸出的電壓所計(jì)算的 電流對應(yīng)的編碼值。
[0019] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，電流驅(qū)動(dòng)模塊10包括電流驅(qū)動(dòng)單元10a與限流單 元10b，電流驅(qū)動(dòng)單元10a的輸入端為電流驅(qū)動(dòng)模塊10的輸入端，電流驅(qū)動(dòng)單元10a的輸出端 與限流單元1 〇b的輸入端連接，限流單元1 Ob的輸出端為電流驅(qū)動(dòng)模塊10的輸出端，電流驅(qū) 動(dòng)單元l〇a通過限流單元10b向傳感器200提供電流;具體的，如圖3所示，電流驅(qū)動(dòng)單元10a 由型號為TLC5941的恒流源驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)，而限流單元10b包括第一電阻R1，第一電阻R1的 第一端為限流單元l〇b的輸入端，第一電阻R1的第二端為限流單元10b的輸出端。需要說明 的是，在本實(shí)施例中，限流單元1 〇b與電流驅(qū)動(dòng)單元10a的串聯(lián)使得限流單元1 Ob可以對電流 驅(qū)動(dòng)單元l〇a輸出至傳感器200的電流進(jìn)行限制，以防電源驅(qū)動(dòng)單元10a輸出至傳感器200的 電流過大，進(jìn)而造成傳感器200損壞。
[0020] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，如圖3所示，采樣模塊30包括第二電阻R2,第二電 阻R2的第一端為米樣模塊30的輸入端，第二電阻R2的第二端為米樣模塊30的輸出端。
[0021] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，如圖3所示，限流模塊20包括第三電阻R3,第三電 阻R3的第一端為限流模塊20的輸入端，第三電阻R3的第二端為限流模塊20的輸出端。需要 說明的是，在本實(shí)施例中，限流模塊20可外部電源輸出的電流進(jìn)行限制，防止外部電源瞬間 電流過大而對傳感器200造成損壞。
[0022] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)換模塊40為模數(shù)轉(zhuǎn)換器;需要說明的是，在本實(shí) 施例中，轉(zhuǎn)換模塊40的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相同。
[0023]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，處理模塊50為微處理器或者現(xiàn)場可編程門陣列 (Fie 1 d-Pr〇grammable Gate Array，F(xiàn)PGA)控制器，上位機(jī)為包含控制程序的計(jì)算機(jī)。 [0024]以下結(jié)合工作原理對圖3所示的傳感器老化補(bǔ)償電路作進(jìn)一步說明：
[0025]其中，圖3中的傳感器200以光電傳感器U1為例。具體的，當(dāng)恒流源驅(qū)動(dòng)芯片 TLC5941通過第一電阻R2向光電傳感器U1提供電流時(shí)，光電傳感器U1的發(fā)射端根據(jù)該電流 發(fā)光，光電傳感器U1中的開關(guān)管在光電效應(yīng)下導(dǎo)通，進(jìn)而使得光電傳感器U1的接收端通過 第三電阻R3接收外部電源提供的電壓VCC，第二電阻R2對光電傳感器U1的接收端電壓進(jìn)行 采樣，并將采樣的電壓
輸出至轉(zhuǎn)換模塊40,其中，VCC為外部電源提 供的電壓VCC的電壓值，R2為第二電阻R2的電阻值，R3為第三電阻R3的電阻值，R eq為光電傳 感器U1的內(nèi)阻；轉(zhuǎn)換模塊40接收到該電壓
|后，根據(jù)公式
計(jì)算光電傳感器U1的接收端電流I，并將該電流I的電流值轉(zhuǎn)換成 對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至處理模塊50,處理模塊50將該編碼值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并在該編 碼值小于目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信息至控制模塊60,使得控制模塊60根據(jù)該傳感器老化 信息進(jìn)行后續(xù)處理。
[0026]其中，假設(shè)轉(zhuǎn)換模塊40根據(jù)光電傳感器U1在正常狀態(tài)下即沒有發(fā)生老化時(shí)的接收 端電壓
計(jì)算出的電流I的電流值為20mA，并且該電流值對應(yīng)的編碼 值為86,需要說明的是，該編碼值86即為目標(biāo)值;當(dāng)光電傳感器U1隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生老化 問題時(shí)，光電傳感器U1的內(nèi)阻Req增大，由于內(nèi)阻Req增大，因此光電傳感器U1的接收端電壓
咸小，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換模塊40計(jì)算出的電流I的電流值減小，假設(shè)為 電流I的電流值減小至15mA，而該電流值對應(yīng)的編碼值為80;當(dāng)處理模塊50將轉(zhuǎn)換模塊40輸 出的編碼值與目標(biāo)自進(jìn)行比較，并且檢測到轉(zhuǎn)換模塊40發(fā)送至其的編碼值80小于目標(biāo)值86 時(shí)，處理模塊50發(fā)送傳感器老化信息至控制模塊60,控制模塊60根據(jù)該傳感器老化信息控 制處理模塊將目標(biāo)值86減小至該編碼值80,進(jìn)而使得傳感器可以正常工作，從而實(shí)現(xiàn)了傳 感器老化問題的自動(dòng)補(bǔ)償，并且方法簡單、補(bǔ)償精度高。
[0027]在本實(shí)用新型中，通過采用包括電流驅(qū)動(dòng)模塊10、限流模塊20、采樣模塊30、轉(zhuǎn)換 模塊40、處理模塊50以及控制模塊60的傳感器老化補(bǔ)償電路100，使得電流驅(qū)動(dòng)模塊10向傳 感器200提供電流，傳感器200在電流的作用下通過限流模塊20接收外部電源提供的電壓， 采樣模塊30對傳感器200接收端電壓進(jìn)行采樣并輸出至轉(zhuǎn)換模塊40,轉(zhuǎn)換模塊40根據(jù)接收 端電壓計(jì)算傳感器200接收端電流值，并將電流值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至處理模塊 50，處理模塊50將編碼值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并在編碼值小于目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信 息至控制模塊60,控制模塊60根據(jù)傳感器老化信息控制處理模塊50將目標(biāo)值減小至編碼 值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對傳感器老化問題的自動(dòng)補(bǔ)償，解決了現(xiàn)有技術(shù)在對傳感器的老化問題進(jìn) 行補(bǔ)償時(shí)存在調(diào)節(jié)過程復(fù)雜且精度低的問題。
[0028]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種傳感器老化補(bǔ)償電路，所述傳感器老化補(bǔ)償電路與傳感器連接，其特征在于，所 述傳感器老化補(bǔ)償電路包括： 電流驅(qū)動(dòng)模塊、限流模塊、采樣模塊、轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊以及控制模塊； 所述電流驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端與所述處理模塊的輸出端連接，所述電流驅(qū)動(dòng)模塊的輸出 端與所述傳感器的發(fā)射端連接，所述限流模塊的輸入端與外部電源連接，所述限流模塊的 輸出端與所述傳感器的接收端以及所述采樣模塊的輸出端連接，所述采樣模塊的輸入端與 所述傳感器的接地端共接于地，所述轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述采樣模塊的輸出端連接，所 述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述處理模塊的輸入端連接，所述處理模塊的數(shù)據(jù)端與所述控制模 塊的數(shù)據(jù)端連接； 所述電流驅(qū)動(dòng)模塊向所述傳感器提供電流，所述傳感器在所述電流的作用下通過所述 限流模塊接收所述外部電源提供的電壓，所述采樣模塊對所述傳感器接收端電壓進(jìn)行采樣 并輸出至所述轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述接收端電壓計(jì)算所述傳感器接收端電流 值，并將所述電流值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼值后發(fā)送至所述處理模塊，所述處理模塊將所述編 碼值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并在所述編碼值小于所述目標(biāo)值時(shí)發(fā)送傳感器老化信息至所述控 制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述傳感器老化信息控制所述處理模塊將所述目標(biāo)值減小至所 述編碼值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述電流驅(qū)動(dòng)模塊包括： 電流驅(qū)動(dòng)單元與限流單元； 所述電流驅(qū)動(dòng)單元的輸入端為所述電流驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端，所述電流驅(qū)動(dòng)單元的輸出 端與所述限流單元的輸入端連接，所述限流單元的輸出端為所述電流驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端， 所述電流驅(qū)動(dòng)單元通過所述限流單元向所述傳感器提供電流。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述電流驅(qū)動(dòng)單元為型號 為TLC5941的恒流源驅(qū)動(dòng)芯片。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述限流單元包括第一電 阻，所述第一電阻的第一端為所述限流單元的輸入端，所述第一電阻的第二端為所述限流 單元的輸出端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述采樣模塊包括第二電 阻，所述第二電阻的第一端為所述采樣模塊的輸入端，所述第二電阻的第二端為所述采樣 模塊的輸出端。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述限流模塊包括第三電 阻，所述第三電阻的第一端為所述限流模塊的輸入端，所述第三電阻的第二端為所述限流 模塊的輸出端。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換 器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的傳感器老化補(bǔ)償電路，其特征在于，所述處理模塊為 微處理器或者現(xiàn)場可編程門陣列控制器。
【文檔編號】G01R19/165GK205561884SQ201620191839
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】董揚(yáng)輝
【申請人】深圳怡化電腦股份有限公司, 深圳市怡化時(shí)代科技有限公司, 深圳市怡化金融智能研究院