一种压力传感器放大电流转换电路及压力传感器的制作方法

1.本实用新型涉及压力传感领域，具体涉及一种压力传感器放大电流转换电路及压力传感器。


背景技术：

2.压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。在实际工况下，压力传感器在感受到压力信号后，按照一定的规律将压力信号转换成电信号输出，从而达到测量压力的目的。
3.然而现有的压力传感器输出电流范围固定，无法根据控制系统的工况变化进行适应性的调整，进而影响整个控制系统的灵活性和操作性。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中现有的压力传感器输出电流范围固定，无法根据控制系统的工况变化进行适应性调整的缺陷，从而提供一种压力传感器放大电流转换电路及压力传感器。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.第一方面，本实用新型实施例提供一种压力传感器放大电流转换电路，包括：第一电压放大电路及电流转换电路，其中，所述第一电压放大电路的输入端外接压力传感器采集的电压信号，输出端与所述电流转换电路的输入端连接，所述电流转换电路的输出端用于输出放大电流信号；所述电流转换电路包括第二电压放大电路及第一可调电阻，所述第二电压放大电路的输入端与所述第一电压放大电路的输出端连接，所述第二电压放大电路的输出端与所述第一可调电阻的一端连接，所述第一可调电阻的另一端与所述第一电压放大电路的输出端连接，所述第一可调电阻的另一端用于输出所述放大电流信号。
7.可选地，所述第二电压放大电路，包括：第二运算放大器、第一电阻、第一电容及第二电阻，其中，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第一电压放大电路的输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端分别与所述第一电阻的一端、第一电容的一端及第二电阻的一端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第一电阻的另一端、第一电容的另一端及第一可调电阻的一端连接；所述第二电阻的另一端接地。
8.可选地，所述第一电压放大电路，包括：第一运算放大器，其中，所述第一运算放大器的同相输入端外接压力传感器采集的正极电压信号，所述第一运算放大器的反相输入端外接压力传感器采集的负极电压信号，所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接。
9.可选地，所述第一运算放大器为放大倍率可调的运算放大器。
10.可选地，所述第一电压放大电路，还包括：调零电路，所述调零电路，包括：第三运算放大器及第三电阻，其中，所述第三运算放大器的反相输入端与输出端短接后与所述第
一运算放大电路的调零端连接；所述第三运算放大器的正相输入端与所述第三电阻的可调端连接；所述第三运算放大器的正向电源输入端与所述第三电阻的第一端并联后与第一外部电源连接；所述第三运算放大器的负向电源输入端与所述第三电阻的第二端并联后接地。
11.可选地，所述第一电压放大电路，还包括：第一限流电路，所述第一限流电路，包括：第四电阻、第五电阻，其中，所述第四电阻的一端外接压力传感器采集的负极电压信号，另一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接；所述第五电阻的一端外接压力传感器采集的正极电压信号，另一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接。
12.可选地，所述第一电压放大电路，还包括：第一滤波电路，所述第一滤波电路，包括：第二电容、第三电容及第四电容，其中，所述第二电容的一端分别与所述第五电阻的另一端及所述第四电容的另一端连接，另一端与所述第三电容的另一端连接后接地；所述第三电容的一端分别与所述第四电阻的另一端及所述第四电容的一端连接。
13.可选地，所述电流转换电路，还包括：第一可控开关，所述第一可控开关的控制端与所述第二运算放大器的输出端连接，第一端与第二外部电源连接，第二端与所述第一可调电阻的一端连接。
14.可选地，所述电流转换电路，还包括：二极管，所述二极管的正极分别与所述第一运算放大器的输出端及所述第一可调电阻的另一端连接，所述二极管的负极用于输出所述放大电流信号。
15.第二方面，本实用新型实施例提供一种压力传感器，包括本实用新型实施例第一方面所述的压力传感器放大电流转换电路。
16.本实用新型技术方案，具有如下优点：
17.本实用新型提供的压力传感器放大电流转换电路，包括：第一电压放大电路及电流转换电路，其中，第一电压放大电路的输入端外接压力传感器采集的电压信号，输出端与电流转换电路的输入端连接，电流转换电路的输出端用于输出放大电流信号；电流转换电路包括第二电压放大电路及第一可调电阻，第二电压放大电路的输入端与第一电压放大电路的输出端连接，第二电压放大电路的输出端与第一可调电阻的一端连接，第一可调电阻的另一端与第一电压放大电路的输出端连接，第一可调电阻的另一端用于输出放大电流信号。通过在电流转换电路中设置第一可调电阻，根据第一可调电阻两端电压差与第一可调电阻阻值的比例计算得到电流转换电路输出的放大电流信号。进而在实际工况中，根据实际需要调节第一可调电阻的阻值，进而调整电流转换电路输出电流范围，使得压力传感器输出电流范围适应实际工况，显著提高了控制系统的灵活性和操作性。
18.本实用新型提供的压力传感器，采用上述压力传感器放大电流转换电路，通过在电流转换电路中设置第一可调电阻，根据第一可调电阻两端电压差与第一可调电阻阻值的比例计算得到电流转换电路输出的放大电流信号。进而在实际工况中，根据实际需要调节第一可调电阻的阻值，进而调整电流转换电路输出电流范围，使得压力传感器输出电流范围适应实际工况，显著提高了控制系统的灵活性和操作性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对
具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例中压力传感器放大电流转换电路原理框图；
21.图2为本实用新型实施例中压力传感器放大电流转换电路。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.本实用新型实施例提供一种压力传感器放大电流转换电路，适用于压力采集场景。如图1所示，上述压力传感器放大电流转换电路，包括：第一电压放大电路及电流转换电路，其中，第一电压放大电路的输入端外接压力传感器采集的电压信号，输出端与电流转换电路的输入端连接，电流转换电路的输出端用于输出放大电流信号；电流转换电路包括第二电压放大电路及第一可调电阻，第二电压放大电路的输入端与第一电压放大电路的输出端连接，第二电压放大电路的输出端与第一可调电阻的一端连接，第一可调电阻的另一端与第一电压放大电路的输出端连接，第一可调电阻的另一端用于输出放大电流信号。
27.在一具体实施例中，如图2所示，第一电压放大电路，包括：第一运算放大器u5，其中，第一运算放大器u5的同相输入端外接压力传感器采集的正极电压信号s

，第一运算放大器u5的反相输入端外接压力传感器采集的负极电压信号s
‑
，第一运算放大器u5的输出端与第二电压放大电路的输入端连接。其中，第二电压放大电路，包括：第二运算放大器u8、第一电阻r5、第一电容c11及第二电阻r15，其中，第二运算放大器u8的同相输入端与第一运算放大器u5的输出端连接，第二运算放大器u8的反相输入端分别与第一电阻r5的一端、第一电容c11的一端及第二电阻r15的一端连接，第二运算放大器u8的输出端分别与第一电阻r5的另一端、第一电容c11的另一端及第一可调电阻r16的一端连接；第二电阻r15的另一端接地。在本实用新型实施例中，压力传感器采集的正极电压信号s

与负极电压信号s
‑
输入至第
一运算放大器u5进行电压信号放大处理，之后将放大处理后的电压信号发送至电流转换电路，即第一运算放大器u5输出的电压信号一路输送至第二运算放大器u8的同相输入端，通过第二运算放大器u8的放大处理后将电压信号输送至第一可调电阻r16的一端，另一路输送至第一可调电阻r16的另一端。因此，第一可调电阻r16两端电压差与第一可调电阻r16阻值的比例即为电流转换电路输出的放大电流信号。具体地，放大电流信号计算公式为：i＝(v
q1
‑
v
d3
)/r16，其中，v
q1
＝v
u5out
/r15*(r15 r5)，v
d3
＝v
u5out
，其中，v
u5out
为第一运算放大器u5输出端的电压信号。
28.本实用新型提供的压力传感器放大电流转换电路，包括：第一电压放大电路及电流转换电路，其中，第一电压放大电路的输入端外接压力传感器采集的电压信号，输出端与电流转换电路的输入端连接，电流转换电路的输出端用于输出放大电流信号；电流转换电路包括第二电压放大电路及第一可调电阻，第二电压放大电路的输入端与第一电压放大电路的输出端连接，第二电压放大电路的输出端与第一可调电阻的一端连接，第一可调电阻的另一端与第一电压放大电路的输出端连接，第一可调电阻的另一端用于输出放大电流信号。通过在电流转换电路中设置第一可调电阻，根据第一可调电阻两端电压差与第一可调电阻阻值的比例计算得到电流转换电路输出的放大电流信号。进而在实际工况中，根据实际需要调节第一可调电阻的阻值，调整电流转换电路输出电流范围，使得压力传感器输出电流范围适应实际工况，显著提高了控制系统的灵活性和操作性。
29.在一实施例中，如图2所示，第一电压放大电路，还包括：调零电路，上述调零电路，包括：第三运算放大器u7及第三电阻r28，其中，第三运算放大器u7的反相输入端与输出端短接后与第一运算放大电路的调零端连接；第三运算放大器u7的正相输入端与第三电阻r28的可调端连接；第三运算放大器u7的正向电源输入端与第三电阻r28的第一端并联后与第一外部电源连接；第三运算放大器u7的负向电源输入端与第三电阻r28的第二端并联后接地。
30.在一具体实施例中，第一外部电源为第一运算放大电路及第三运算放大器u7提供5v直流电源。调零电路通过调整第三电阻r28的分阻值与总阻值的比例关系调整第一运算放大器u5的偏置，从而调整第一运算放大器u5的零点电压。
31.在一实施例中，第一运算放大器u5为放大倍率可调的运算放大器。
32.在一具体实施例中，第一运算放大器u5通过调整电阻r27，调整第一运算放大器u5的放大倍数，其中，第一运算放大器u5输出结果为：v
u5out
＝(1 (50kω/r27))*(v
s
‑
v
s
‑
) (r28分/r28总)*5v，其中，50kω为第一运算放大器u5内部预置电阻。在本实用新型实施例中，第一运算放大器u5的型号为ina188idr，仅以此为例，不以此为限。
33.在一实施例中，如图2所示，第一电压放大电路，还包括：第一限流电路，如图2所示的第一限流电路，包括：第四电阻r4、第五电阻r12，其中，第四电阻r4的一端外接压力传感器采集的负极电压信号s
‑
，另一端与第一运算放大器u5的反相输入端连接；第五电阻r12的一端外接压力传感器采集的正极电压信号s

，另一端与第一运算放大器u5的同相输入端连接。
34.在一具体实施例中，如图2所示，第一电压放大电路，还包括：第一滤波电路，如图2所示的第一滤波电路，包括：第二电容c1、第三电容c2及第四电容c3，其中，第二电容c1的一端分别与第五电阻r12的另一端及第四电容c3的另一端连接，另一端与第三电容c2的另一
端连接后接地；第三电容c2的一端分别与第四电阻r4的另一端及第四电容c3的一端连接。在本实用新型实施例中，第一限流电路和第一滤波电路还可构成共模rc低通滤波电及差模rc低通滤波电路，其中，共模rc低通滤波电路包括第四电阻r4和第三电容c2，第五电阻r12和第二电容c1，差模rc低通滤波电路包括所述第四电阻r4、第五电阻r12和第四电容c3，其中，差模rc低通滤波电路的截止频率为10khz，仅以此为例，不以此为限。通过设置共模rc低通滤波电及差模rc低通滤波电路，提高了压力传感器放大电流转换电路的抗干扰能力，有利于电压信号的远距离传播，同时还提高了压力传感器压力信号处理的准确性。在本实用新型实施例中，经第一运算放大器u5放大处理后的电压信号在进入电流转换电路时还要通过二次限流及滤波，其中二次限流电路包括电阻r10，二次滤波电路包括电容c10，通过二次限流及滤波，可进一步降低电压信号中的干扰信号。
35.在一实施例中，如图2所示，电流转换电路，还包括：第一可控开关q1，第一可控开关q1的控制端与第二运算放大器u8的输出端连接，第一端与第二外部电源连接，第二端与第一可调电阻的一端连接。
36.在一具体实施例中，第二外部电源为第二运算放大电路提供24v直流电源。同时第一可控开关q1通过电阻r22与第二外部电源连接，当第一可控开关q1的控制端即第二运算放大器u8的输出端输出电压信号时，触发第一可控开关q1导通，将电压信号传输至第一可调电阻r16的一端。在本实用新型实施例中，第一可控开关q1为三极管。
37.在一具体实施例中，如图2所示，电流转换电路，还包括：二极管d3，二极管d3的正极分别与第一运算放大器u5的输出端及第一可调电阻r16的另一端连接，二极管d3的负极用于输出放大电流信号。
38.在本实用新型实施例中，二极管d3用于输出防护，防止电流信号反向输入至压力传感器放大电流转换电路。
39.本实用新型实施例还提供一种压力传感器，包括上述压力传感器放大电流转换电路。
40.在一具体实施例中，压力传感器将采集到的正极电压信号s

与负极电压信号s
‑
输入上述压力传感器放大电流转换电路中，正极电压信号s

与负极电压信号s
‑
经过第一限流电路的限流及第一滤波电路的滤波处理后，输送至第一运算放大器u5将电压信号进行放大处理，其放大倍数可通过调整电阻r27进行调整。第一运算放大器u5放大处理后的电压信号在进入电流转换电路时还要通过二次限流及滤波，以降低电压信号中的干扰信号。第一运算放大器u5输出的电压信号一路输送至第二运算放大器u8的同相输入端，通过第二运算放大器u8的放大处理后将电压信号输送至第一可调电阻r16的一端，另一路输送至第一可调电阻r16的另一端。因此，第一可调电阻r16两端电压差与第一可调电阻r16阻值的比例即为电流转换电路输出的放大电流信号。通过调节第一可调电阻r16的阻值，可调整电流转换电路输出电流范围，使得压力传感器输出电流范围适应实际工况。
41.本实用新型提供的压力传感器，采用上述压力传感器放大电流转换电路，通过在电流转换电路中设置第一可调电阻，根据第一可调电阻两端电压差与第一可调电阻阻值的比例计算得到电流转换电路输出的放大电流信号。进而在实际工况中，根据实际需要调节第一可调电阻的阻值，进而调整电流转换电路输出电流范围，使得压力传感器输出电流范围适应实际工况，显著提高了控制系统的灵活性和操作性。
42.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。