專利名稱：智能化傳感器通用接口及帶通用接口的智能化傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于智能化傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種智能化傳感器通用接口及帶通用接口的智能化傳感器，適用于智能化傳感器、網(wǎng)絡(luò)和通用物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自2000年以后，隨著微處理器在可靠性和超小體積化等方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步以及微電子技術(shù)的成熟使得在傳統(tǒng)傳感器中嵌入智能控制單元成為現(xiàn)實(shí)，也給傳感器的微型化提供了基礎(chǔ)。目前傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)發(fā)展主要集中在解決準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性等方面，所進(jìn)行的研發(fā)工作主要為開發(fā)新敏感材料，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，線性、溫度、穩(wěn)定性補(bǔ)償電路等，這些工作的收效不大，即使能夠達(dá)到更高的要求，其成本的壓力很大。另外隨著現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展，對(duì)傳感器的精度、智能水平、遠(yuǎn)程可維護(hù)性、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性等要求更高。鑒于以上的因素，催生了智能傳感器的出現(xiàn)。智能傳感器不僅是簡(jiǎn)單的改變了加工制造的方法，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的基于傳感器測(cè)量的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也帶來了深刻的影響。采用智能傳感器設(shè)計(jì)的測(cè)量控制系統(tǒng)將變得簡(jiǎn)單容易，更加可靠、成本更低，并且兼容性及擴(kuò)展性更好。與傳統(tǒng)的傳感器輸出模擬原始信號(hào)并將信號(hào)通過變換器進(jìn)行傳送的方式不同，智能傳感器可以在其內(nèi)部完成對(duì)原始數(shù)據(jù)的加工處理，并通過標(biāo)準(zhǔn)的接口與外界設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。智能化傳感器是通過接口與外部設(shè)備連接，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化的接口對(duì)于智能化傳感器的應(yīng)用至關(guān)重要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種智能傳感器通用接口，所述通用接口從用戶的使用角度來看是一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的模塊單元，用戶可以按照面向?qū)ο蟮姆椒▉碓O(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品或應(yīng)用系統(tǒng)；本實(shí)用新型還提供一種帶通用接口的智能化傳感器，采用了所述標(biāo)準(zhǔn)的通用接口，具有很強(qiáng)的互換性和兼容性。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述通用接口包括電源線、地線和串行通訊線，所述電源線用于接入設(shè)定范圍內(nèi)的輸入電壓并通過與其連接的內(nèi)部電源模塊輸出穩(wěn)定的工作電壓，所述串行通訊線連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)接收電路和/或進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送電路。所述串行通訊線包括兩針引線，其一為信號(hào)接收線，其二為信號(hào)發(fā)送線；所述信號(hào)接收線連接二極管電阻等效電路，所述信號(hào)發(fā)送線連接三極管電阻等效電路。所述通用接口包括內(nèi)部電源輸出線，所述內(nèi)部電源輸出線連接內(nèi)部電源模塊的輸出端，支持熱插拔和/或級(jí)聯(lián)供電。所述通用接口包括編程/測(cè)試線，所述編程/測(cè)試線為面向接口進(jìn)行編程和測(cè)試的輸入/輸出線。所述編程/測(cè)試線包括兩針引線，其一為復(fù)位測(cè)試線，其二為編程測(cè)試線；所述復(fù)位測(cè)試線連接復(fù)位測(cè)試電路，所述編程測(cè)試線連接編程測(cè)試電路。所述內(nèi)部電源模塊為低壓差線性穩(wěn)壓電源模塊LD0。一種帶通用接口的智能化傳感器，其特征在于，包括敏感元件、模擬信號(hào)調(diào)理板、 含軟件的芯片和受控電源模塊，所述通用接口的電源線在連接內(nèi)部電源模塊的同時(shí)還連接受控電源模塊，內(nèi)部電源模塊的輸出端連接含軟件的芯片，為含軟件的芯片供電，受控電源模塊的輸出端連接模擬信號(hào)調(diào)理板，為模擬信號(hào)調(diào)理板供電；受控電源還同時(shí)與含軟件的芯片連接，受控于含軟件的芯片；所述敏感元件通過模擬信號(hào)調(diào)理板連接含軟件的芯片； 所述通用接口的復(fù)位測(cè)試線通過復(fù)位測(cè)試電路與含軟件的芯片連接，所述通用接口的編程測(cè)試線通過編程測(cè)試電路與含軟件的芯片連接，所述通用接口的串行通訊線通過信號(hào)接收電路和/或信號(hào)發(fā)送電路與含軟件的芯片連接。所述含軟件的芯片是指含代碼的MCU或含代碼的DSP或含代碼的SOC或含代碼的 ASIC。所述復(fù)位測(cè)試電路的等效電路包括一個(gè)接地電容Cl，所述電容的另一端與復(fù)位測(cè)試線連接，同時(shí)這一端還通過電阻Rl與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連。所述編程測(cè)試電路的等效電路為半雙工的雙向輸入/輸出電路，包括一個(gè)發(fā)射極接地的三極管Q1，三極管的基極連接含軟件的芯片，三級(jí)管的集電極為編程測(cè)試線的輸出， 同時(shí)三級(jí)管的集電極通過電阻R2與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連；還包括一個(gè)比較器，所述比較器的輸出端與含軟件的芯片連接，比較器的反相輸入端接地，比較器的同相輸入端為編程測(cè)試線的輸入。所述信號(hào)接收電路為二極管電阻等效電路，包括二極管D1、D2和電阻R1，二極管 D2的正極接地，二極管D2的負(fù)極串接電阻R3后連接信號(hào)接收線，同時(shí)還和含軟件的芯片連接，并與二極管Dl的正極連接，二極管Dl的負(fù)極連接內(nèi)部電源模塊的輸出端。所述信號(hào)發(fā)送電路為三極管電阻等效電路，包括1個(gè)發(fā)射極接地的三極管Q2，三級(jí)管Q2的集電極連接信號(hào)發(fā)送線，同時(shí)三級(jí)管Q2的集電極通過電阻R4與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連，三極管Q2的基極與含軟件的芯片連接。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，本實(shí)用新型提供的智能化傳感器通用接口從用戶的使用角度來看是一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的模塊單元，用戶可以按照面向?qū)ο蟮姆椒▉碓O(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品或應(yīng)用系統(tǒng)，由于其標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口滿足IEEE1451協(xié)議，使得任何符合該協(xié)議的硬件設(shè)備均可與其連接和互換。本實(shí)用新型的通用接口具有電源線，所述電源線通過內(nèi)部電源模塊輸出穩(wěn)定的工作電壓，支持寬電壓范圍的輸入，使接口對(duì)電源電壓不敏感，提高了接口的穩(wěn)定性；本實(shí)用新型的通用接口具有內(nèi)部電源輸出線，解決了傳感器系統(tǒng)和客戶應(yīng)用系統(tǒng)同時(shí)上電的問題，同時(shí)支持熱插拔和級(jí)聯(lián)供電；本實(shí)用新型的通用接口具有編程/測(cè)試線，具有面向接口編程和測(cè)試的功能，解決了現(xiàn)有的傳感器系統(tǒng)無法從接口進(jìn)行編程和測(cè)試的問題。本實(shí)用新型提供的帶通用接口的智能化傳感器，將敏感元件、模擬信號(hào)調(diào)理板、含軟件的芯片(微處理器)、通用接口集成為一體，極大的提高了傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性；由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的通用接口，具有很強(qiáng)的互換性和兼容性。
圖1為本實(shí)用新型的智能傳感器通用接口及帶通用接口的智能傳感器實(shí)施例示意圖。圖2為智能化傳感器通用接口與用戶的控制電路或部件連接方式實(shí)施例一示意圖。圖3為智能化傳感器通用接口與用戶的控制電路或部件連接方式實(shí)施例二示意圖。圖4為智能化傳感器通用接口與用戶的控制電路或部件連接方式實(shí)施例三示意圖。圖5為智能化傳感器通用接口與用戶的控制電路或部件連接方式實(shí)施例四示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，為本實(shí)用新型的智能傳感器通用接口及帶通用接口的智能傳感器實(shí)施例示意圖。本實(shí)施例中，智能化傳感器通用接口，包括電源線1、地線5和串行通訊線6和7， 6為信號(hào)接收線，7為信號(hào)發(fā)送線，還包括內(nèi)部電源輸出線4以及復(fù)位測(cè)試線2和編程測(cè)試線3 ；電源線1用于接入設(shè)定范圍內(nèi)的輸入電壓并通過與其連接的內(nèi)部電源模塊輸出穩(wěn)定的工作電壓，其輸入電壓為3. 3-6. 5V，通過內(nèi)部電源模塊輸出穩(wěn)定的工作電壓為3. 3V ；內(nèi)部電源輸出線4連接內(nèi)部電源模塊的輸出端3. 3V，支持熱插拔和/或級(jí)聯(lián)供電。本實(shí)施例中，所述內(nèi)部電源模塊為低壓差線性穩(wěn)壓電源模塊LD0。信號(hào)接收線6連接信號(hào)接收電路， 信號(hào)發(fā)送線7連接信號(hào)發(fā)送電路，本實(shí)施例中，信號(hào)接收電路為二極管電阻等效電路，信號(hào)發(fā)送電路為三極管電阻等效電路；編程測(cè)試線和復(fù)位測(cè)試線為面向接口進(jìn)行編程和測(cè)試的輸入/輸出線，復(fù)位測(cè)試線連接復(fù)位測(cè)試電路，編程測(cè)試線連接編程測(cè)試電路。與上述通用接口集成為一體的智能化傳感器，包括敏感元件、模擬信號(hào)調(diào)理板、含軟件的芯片和受控電源模塊，通用接口的電源線1在連接內(nèi)部電源模塊的同時(shí)還連接受控電源模塊，內(nèi)部電源模塊的輸出端連接含軟件的芯片，為含軟件的芯片供電，受控電源模塊的輸出端連接模擬信號(hào)調(diào)理板，為模擬信號(hào)調(diào)理板供電；受控電源還同時(shí)與含軟件的芯片連接，受控于含軟件的芯片；敏感元件通過模擬信號(hào)調(diào)理板連接含軟件的芯片，通用接口的復(fù)位測(cè)試線2通過復(fù)位測(cè)試電路與含軟件的芯片連接，通用接口的編程測(cè)試線3通過編程測(cè)試電路與含軟件的芯片連接，通用接口的信號(hào)接收線6通過信號(hào)接收電路與含軟件的芯片連接；通用接口的信號(hào)發(fā)送線7通過信號(hào)發(fā)送電路與含軟件的芯片連接。所述含軟件的芯片是指含代碼的MCU或含代碼的DSP或含代碼的SOC或含代碼的ASIC ；所述復(fù)位測(cè)試電路的等效電路包括一個(gè)接地電容Cl，電容Cl的另一端與復(fù)位測(cè)試線2連接，同時(shí)這一端還通過電阻Rl與內(nèi)部電源模塊的輸出端3. 3V相連；所述編程測(cè)試電路的等效電路為半雙工的雙向輸入/輸出電路，包括一個(gè)發(fā)射極接地的三極管Q1，三極管的基極連接含軟件的芯片，三級(jí)管的集電極為編程測(cè)試線3的輸出，同時(shí)三級(jí)管的集電極通過電阻R2與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連；還包括一個(gè)比較器，所述比較器的輸出端與含軟件的芯片連接，比較器的反相輸入端接地，比較器的同相輸入端為編程測(cè)試線3的輸入；所述信號(hào)接收電路為二極管電阻等效電路，包括二極管D1、D2和電阻R1，二極管D2的正極接地，二極管D2的負(fù)極串接電阻R3后連接信號(hào)接收線，同時(shí)還和含軟件的芯片連接，并與二極管Dl的正極連接， 二極管Dl的負(fù)極連接內(nèi)部電源模塊的輸出端；所述信號(hào)發(fā)送電路為三極管電阻等效電路， 包括1個(gè)發(fā)射極接地的三極管Q2，三級(jí)管Q2的集電極連接信號(hào)發(fā)送線，同時(shí)三級(jí)管Q2的集電極通過電阻R4與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連，三極管Q2的基極與含軟件的芯片連接。圖2至圖5是本實(shí)用新型的智能化傳感器通用接口的典型連接方式。如圖2所示，接口的7針引線全部使用，由傳感器提供的電源為用戶系統(tǒng)供電。與用戶的控制電路或部件的連接方式為，內(nèi)部電源輸出線4與用戶的客戶端應(yīng)用連接，(例如可以是PC機(jī))，為用戶系統(tǒng)提供電源，電源線1連接外接電源正極，地線5連接外接電源負(fù)極，測(cè)試線2、編程線3、信號(hào)接收線6和信號(hào)發(fā)送線7均與客戶端應(yīng)用連接。如圖3所示，接口的7針引線全部使用，傳感器不對(duì)用戶系統(tǒng)供電，用戶系統(tǒng)單獨(dú)供電。與用戶的控制電路或部件的連接方式為，內(nèi)部電源輸出線4與用戶的客戶端應(yīng)用連接，支持傳感器系統(tǒng)的熱插拔，電源線1連接外接電源正極，地線5連接外接電源負(fù)極，測(cè)試線2、編程線3、信號(hào)接收線6和信號(hào)發(fā)送線7均與客戶端應(yīng)用連接。如圖4所示，接口的7針引線使用5線，由傳感器提供的電源為用戶系統(tǒng)供電。與用戶的控制電路或部件的連接方式為，內(nèi)部電源輸出線4與用戶的客戶端應(yīng)用連接，為用戶系統(tǒng)提供電源，電源線1連接外接電源正極，地線5連接外接電源負(fù)極，信號(hào)接收線6和信號(hào)發(fā)送線7與客戶端應(yīng)用連接，測(cè)試線2和編程線3空閑。如圖5所示，接口的7針引線使用5針，傳感器不對(duì)用戶系統(tǒng)供電。與用戶的控制電路或部件的連接方式為，內(nèi)部電源輸出線4與用戶的客戶端應(yīng)用連接，電源線1連接外接電源正極，地線5連接外接電源負(fù)極，信號(hào)接收線6和信號(hào)發(fā)送線7與客戶端應(yīng)用連接，測(cè)試線2和編程線3空閑。應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本實(shí)用新型，但不以任何方式限制本實(shí)用新型。因此，盡管本說明書和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換；而一切不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均涵蓋在本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述通用接口包括電源線、地線和串行通訊線，所述電源線用于接入設(shè)定范圍內(nèi)的輸入電壓并通過與其連接的內(nèi)部電源模塊輸出穩(wěn)定的工作電壓，所述串行通訊線連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)接收電路和/或進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)發(fā)送電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述串行通訊線包括兩針引線，其一為信號(hào)接收線，其二為信號(hào)發(fā)送線；所述信號(hào)接收線連接二極管電阻等效電路，所述信號(hào)發(fā)送線連接三極管電阻等效電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述通用接口包括內(nèi)部電源輸出線，所述內(nèi)部電源輸出線連接內(nèi)部電源模塊的輸出端，支持熱插拔和/或級(jí)聯(lián) {共 ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述通用接口包括編程/測(cè)試線，所述編程/測(cè)試線為面向接口進(jìn)行編程和測(cè)試的輸入/輸出線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述編程/測(cè)試線包括兩針引線，其一為復(fù)位測(cè)試線，其二為編程測(cè)試線；所述復(fù)位測(cè)試線連接復(fù)位測(cè)試電路，所述編程測(cè)試線連接編程測(cè)試電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的智能化傳感器通用接口，其特征在于，所述內(nèi)部電源模塊為低壓差線性穩(wěn)壓電源模塊LD0。
7.—種帶通用接口的智能化傳感器，其特征在于，包括敏感元件、模擬信號(hào)調(diào)理板、含軟件的芯片和受控電源模塊，所述通用接口的電源線在連接內(nèi)部電源模塊的同時(shí)還連接受控電源模塊，內(nèi)部電源模塊的輸出端連接含軟件的芯片，為含軟件的芯片供電，受控電源模塊的輸出端連接模擬信號(hào)調(diào)理板，為模擬信號(hào)調(diào)理板供電；受控電源還同時(shí)與含軟件的芯片連接，受控于含軟件的芯片；所述敏感元件通過模擬信號(hào)調(diào)理板連接含軟件的芯片；所述通用接口的復(fù)位測(cè)試線通過復(fù)位測(cè)試電路與含軟件的芯片連接，所述通用接口的編程測(cè)試線通過編程測(cè)試電路與含軟件的芯片連接，所述通用接口的串行通訊線通過信號(hào)接收電路和/或信號(hào)發(fā)送電路與含軟件的芯片連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能化傳感器，其特征在于，所述含軟件的芯片是指含代碼的MCU或含代碼的DSP或含代碼的SOC或含代碼的ASIC。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能化傳感器，其特征在于，所述復(fù)位測(cè)試電路的等效電路包括一個(gè)接地電容Cl，所述電容的另一端與測(cè)試線連接，同時(shí)這一端還通過電阻Rl與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連；所述編程測(cè)試電路的等效電路為半雙工的雙向輸入/輸出電路， 包括一個(gè)發(fā)射極接地的三極管Q1，三極管的基極連接含軟件的芯片，三級(jí)管的集電極為編程線的輸出，同時(shí)三級(jí)管的集電極通過電阻R2與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連；還包括一個(gè)比較器，所述比較器的輸出端與含軟件的芯片連接，比較器的反相輸入端接地，比較器的同相輸入端為編程線的輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能化傳感器，其特征在于，所述信號(hào)接收電路為二極管電阻等效電路，包括二極管D1、D2和電阻R1，二極管D2的正極接地，二極管D2的負(fù)極串接電阻R3后連接信號(hào)接收線，同時(shí)還和含軟件的芯片連接，并與二極管Dl的正極連接，二極管 Dl的負(fù)極連接內(nèi)部電源模塊的輸出端；所述信號(hào)發(fā)送電路為三極管電阻等效電路，包括1 個(gè)發(fā)射極接地的三極管Q2，三級(jí)管Q2的集電極連接信號(hào)發(fā)送線，同時(shí)三級(jí)管Q2的集電極通過電阻R4與內(nèi)部電源模塊的輸出端相連，三極管Q2的基極與含軟件的芯片連接。
專利摘要一種智能化傳感器通用接口，所述通用接口包括電源線、地線和串行通訊線，電源線用于接入設(shè)定范圍內(nèi)的輸入電壓并通過與其連接的內(nèi)部電源模塊輸出穩(wěn)定的工作電壓，還包括內(nèi)部電源輸出線以及復(fù)位測(cè)試線和編程測(cè)試線；與上述通用接口集成為一體的智能化傳感器，包括敏感元件、模擬信號(hào)調(diào)理板、含軟件的芯片和受控電源模塊，通用接口的電源線在連接內(nèi)部電源模塊的同時(shí)還連接受控電源模塊。本實(shí)用新型提供的通用接口及帶通用接口的智能化傳感器，將敏感元件、模擬信號(hào)調(diào)理板、含軟件的芯片(微處理器)、通用接口集成為一體，極大的提高了傳感器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和可靠性，并具有很強(qiáng)的互換性和兼容性。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK202014235SQ20112008462
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
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