一種單晶硅式壓力變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變換器領(lǐng)域，尤其涉及一種單晶硅式壓力變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力變送器作為一種工業(yè)上常用的變換器，廣泛應(yīng)用于水利水電、生產(chǎn)自控、電力等領(lǐng)域。單晶硅式壓力變送器因其測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好而受到越來(lái)越多的應(yīng)用。請(qǐng)參閱圖1，其是現(xiàn)有單晶硅式壓力變送器的工作框圖。現(xiàn)有單晶硅式壓力變送器包括依次串接的傳感器11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器12、微處理器13、數(shù)模轉(zhuǎn)換器14和電流環(huán)路變換器15。
[0003]將單晶硅式壓力變送器放置在工作環(huán)境中，接通電源，當(dāng)單晶硅式壓力變送器的傳感器11受到壓力后，將產(chǎn)生模擬電壓信號(hào)并傳送到所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12 ;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器12將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)后傳送到所述微處理器13 ;所述微處理器13對(duì)該數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行線性處理和溫度補(bǔ)償處理后傳送到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器14 ;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器14將該數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)成模擬電壓信號(hào)后，通過(guò)所述電流環(huán)路變換器15輸出電流；同時(shí)，在所述電流環(huán)路變換器15的輸出端串聯(lián)一電流采樣電阻，在電流采樣電阻上并聯(lián)一萬(wàn)用表，讀出該萬(wàn)用表的示值，并經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算即可獲得電流環(huán)路變換器15輸出電流的大小。由于，所述傳感器11受到的壓力與電流環(huán)路變送器輸出的電流是呈一定的線性關(guān)系的，通過(guò)對(duì)獲得的電流環(huán)路變換器15的輸出電流進(jìn)行一定的計(jì)算，即可獲得所述傳感器11受到的壓力大小。
[0004]但是，現(xiàn)有的單晶硅式壓力變送器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和電流環(huán)路變換器都是相互獨(dú)立的部件，生產(chǎn)單晶硅式壓力變送器時(shí)，需要分別單獨(dú)購(gòu)買數(shù)模轉(zhuǎn)換器、微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和電流環(huán)路變換器等各個(gè)部件，再將這各個(gè)單獨(dú)的部件加工在電路板上。而數(shù)模轉(zhuǎn)換器、微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和電流環(huán)路變換器這些部件的費(fèi)用都是比較貴的，批量生產(chǎn)時(shí)，會(huì)增加生產(chǎn)成本。同時(shí)，購(gòu)買的各個(gè)部件需要分別進(jìn)行貼片，也會(huì)大大延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。另外，將各個(gè)單獨(dú)的部件加工在電路板上時(shí)，由于各個(gè)電子部件的體積比較大，也會(huì)占用電路板大量面積面積，增加電路板制作成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種節(jié)省成本、節(jié)省貼片時(shí)間、使用方便的單晶硅式壓力變送器。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種單晶硅式壓力變送器，包括壓力傳感器、信號(hào)濾波單元、集成芯片和三極管；所述壓力傳感器通過(guò)所述信號(hào)濾波單元與所述集成芯片連接，且所述壓力傳感器受到壓力后傳送與所受壓力相對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)到所述信號(hào)濾波單元；所述信號(hào)濾波單元對(duì)該模擬電壓信號(hào)進(jìn)行濾波后傳送到所述集成芯片；所述集成芯片與外界電源電連接；所述集成芯片包括壓力增益單元、壓力信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、壓力信號(hào)濾波單元、線性補(bǔ)償單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和電流環(huán)路變換單元；從所述信號(hào)濾波單元傳送的模擬電壓信號(hào)通過(guò)所述壓力增益單元擴(kuò)大后，傳送到所述壓力信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；所述壓力信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)，并通過(guò)所述壓力信號(hào)信號(hào)濾波單元的濾波處理后傳送到所述線性補(bǔ)償單元；所述線性補(bǔ)償單元將所述數(shù)字電壓信號(hào)后傳送到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元將該數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)后傳送到所述電流環(huán)路變換單元；所述電流環(huán)路變換單元將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流信號(hào)，并通過(guò)所述三極管調(diào)整輸出與所述壓力傳感器受到的壓力值相對(duì)應(yīng)的電流。
[0007]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)所述集成芯片進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置即可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力傳感器傳送的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出與所述壓力傳感器受到的壓力值相對(duì)應(yīng)的電流，操作簡(jiǎn)單，使用方便；并且相比于現(xiàn)有技術(shù)需購(gòu)買多個(gè)部件并將多個(gè)部件進(jìn)行貼片的方式，本實(shí)用新型通過(guò)集成芯片節(jié)省了對(duì)各個(gè)零部件連接貼片的時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期，也大大節(jié)省了成本。
[0008]進(jìn)一步地，所述集成芯片的電源正極輸入端VDD和電源負(fù)極輸入端FBP與外界電源的正負(fù)極相接，由外界電源向所述集成芯片供電；且所述集成芯片內(nèi)的電流環(huán)路變換單元分別通過(guò)所述集成芯片的電源正極輸入端VDD、信號(hào)輸出端V0UT和信號(hào)輸出補(bǔ)償端C0MP與所述三極管的集電極、基極和發(fā)射極連接，由電源正極輸入端VDD、信號(hào)輸出端V0UT和信號(hào)輸出補(bǔ)償端C0MP輸出經(jīng)集成芯片處理后的信號(hào)。
[0009]進(jìn)一步地，所述集成芯片還包括存儲(chǔ)單元和信號(hào)收發(fā)單元；所述線性補(bǔ)償單元也將數(shù)字電壓信號(hào)存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)單元；所述信號(hào)收發(fā)單元讀取存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)字電壓信號(hào)并通過(guò)所述集成芯片的電源正極輸入端VDD傳送到外界的PC上位機(jī)；外界的PC上位機(jī)根據(jù)該數(shù)字信號(hào)獲得線性參數(shù)，并通過(guò)所述集成芯片的電源正極輸入端VDD傳送到所述信號(hào)收發(fā)單元；所述信號(hào)收發(fā)單元再將該線性參數(shù)寫入到所述存儲(chǔ)單元；所述線性補(bǔ)償單元讀取所述存儲(chǔ)單元的線性參數(shù)并建立內(nèi)部線性參數(shù)模型。
[0010]進(jìn)一步地，所述信號(hào)收發(fā)單元包括串接的單總線接口和單總線驅(qū)動(dòng)單元；所述單總線驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)所述集成芯片的電源正極輸入端VDD與PC上位機(jī)連接；所述單總線驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)所述單總線接口在所述存儲(chǔ)單元處讀取或?qū)懭霐?shù)字電壓信號(hào)；所述線性補(bǔ)償單元在所述存儲(chǔ)單元處寫入或讀取數(shù)字電壓信號(hào)。
[0011]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是現(xiàn)有單晶硅式壓力變送器的工作框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型單晶硅式壓力變送器的工作框圖；
[0014]圖3是圖2所示集成芯片24的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]請(qǐng)參閱圖2，其是本實(shí)用新型單晶硅式壓力變送器的工作框圖。該單晶硅式壓力變送器包括壓力傳感器21、接線端子22、信號(hào)濾波單元23、集成芯片24、三極管25和電源濾波單元26。
[0016]所述壓力傳感器21通過(guò)所述接線端子22與所述信號(hào)濾波單元23連接，且所述壓力傳感器21受到壓力后傳送與所受壓力相對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)到所述信號(hào)濾波單元23 ;所述信號(hào)濾波單元23對(duì)該模擬電壓信號(hào)進(jìn)行濾波后傳送到所述集成芯片24 ;所述集成芯片24將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，并通過(guò)所述三極管25調(diào)整輸出與所述壓力傳感器21受到的壓力值相對(duì)應(yīng)的電流。所述集成芯片24通過(guò)所述電源濾波單元26與外界電源電連接。同時(shí)，對(duì)本實(shí)用新型的單晶硅式壓力變送器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，所述集成芯片24與外界的PC上位機(jī)連接，且所述集成芯片24將數(shù)字電壓信號(hào)傳送到外界的PC上位機(jī)；外界的PC上位機(jī)根據(jù)數(shù)字信號(hào)獲得線性參數(shù)并下載到所述集成芯片24內(nèi)，之后所述集成芯片24即根據(jù)該線性參數(shù)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出模擬電流信號(hào)，并通過(guò)所述三極管25調(diào)整輸出與所述壓力傳感器21受到的壓力值相對(duì)應(yīng)的4-20mA的電流。
[0017]所述壓力傳感器21的電源正極輸入端通過(guò)所述接線端子22的A端口與所述集成芯片24的電源正極輸出端VBRGP連接；所述壓力傳感器21的正極信號(hào)輸出端通過(guò)所述接線端子22的B端口與所述集成芯片24的正極信號(hào)輸入端VINPP連接；所述壓力傳感器21的負(fù)極信號(hào)輸出端通過(guò)所述接線端子22的C端口與所述集成芯片24的負(fù)極信號(hào)輸入端VINPN連接；所述壓力傳感器21的電源負(fù)極接線端通過(guò)所述接線端子22的D端口與所述集成芯片24的電源負(fù)極輸出端VBRGN連接。所述集成芯片24通過(guò)電源正極輸出端VBRGP和電源負(fù)極輸出端VBRGN向所述傳感器供壓；同時(shí)，所述壓力傳感器21受壓后產(chǎn)生的模擬信號(hào)通過(guò)所述集成芯片24的正極信號(hào)輸入端VINPP和負(fù)極信號(hào)輸入端VINPN傳送到所述集成芯片24進(jìn)行處理。
[0018]所述信號(hào)濾波單元23為由第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2和第三電容C3構(gòu)成的RC濾波電路。所述第一電阻R1串接于所述接線端子22的B端口和所述集成芯片24的正極信號(hào)輸入端VINPP的連接電路上；所述第二電阻R2串接于所述接線端子22的C端口和所述集成芯片24的負(fù)極信號(hào)輸入端VINPN的連接電路上。所述第一電容C1的一端連接在所述第一電阻R1與所述集成芯片24的正極信號(hào)輸入端VINPP的連接電路上，另一端連接在所述接線端子22的D端口與所述集