專利名稱:直讀式數(shù)字傳感器的制作方法
本發(fā)明屬于測(cè)量?jī)x表領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)外，傳感器的種類繁多，測(cè)量壓力、角度、角位移等物理參數(shù)的，大多數(shù)建立在不平衡電橋的基礎(chǔ)上，輸出微弱的電壓信號(hào)，易受外電磁場(chǎng)的干擾。由于這種信號(hào)來自不平衡電橋，其本身就屬于非線性變化。在1965年曾有人描述過振膜式壓力傳感器，依靠壓力對(duì)膜片所產(chǎn)生的張力，使膜片的本身的機(jī)械振動(dòng)頻率發(fā)生變化，從而測(cè)量壓力變化的大小。但迄今仍沒得到廣泛的應(yīng)用。
在參考了前人工作基礎(chǔ)之上，本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)傳感器所存有的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性能差及精度低等缺點(diǎn)作了改進(jìn)，設(shè)計(jì)成一種以RC環(huán)振電路為基礎(chǔ)的，測(cè)量信號(hào)輸出為脈沖數(shù)字量的直讀式傳感器。
本發(fā)明的傳感器由探頭以及數(shù)字顯示兩部分構(gòu)成，發(fā)明要點(diǎn)在于探頭中以敏感元件電容或電阻構(gòu)成RC環(huán)形振蕩器，通過敏感元件電容或電阻變化直接產(chǎn)生頻率變化。輸出的頻率信號(hào)同另一個(gè)與之等效的參考環(huán)振電路輸出的參考信號(hào)以比值顯示，成共模態(tài)。信號(hào)通過傳統(tǒng)的分頻、預(yù)置、計(jì)數(shù)等電路構(gòu)成直讀式數(shù)字傳感器。由于傳感器以振蕩電路為基礎(chǔ)，配接穩(wěn)壓電源就可輸出方波脈沖。因此無需放大電路，避免了一般放大電路中的噪聲、飄移、非線性等問題，同時(shí)電路沒有模擬信號(hào)輸出，因此無需電橋、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、調(diào)制與解調(diào)等電路，從而使電路大大減化。
本發(fā)明與原有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，成本低，精度高，穩(wěn)定性能好被測(cè)量信號(hào)的變化與輸出信號(hào)呈線性關(guān)系，以及不需用二次儀表可以數(shù)字直讀等優(yōu)。
實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明原理制成的壓力傳感器，由探頭中的膜盒電容1與集成電路中的三個(gè)反向器2電阻3組成一個(gè)環(huán)振電路輸出脈沖信號(hào)4。用集成電路六反器中余下的另外三個(gè)反向器6，固定的參比電容5，電阻7構(gòu)成一個(gè)與第一個(gè)等效的環(huán)形振蕩器輸出的脈沖8作為參考信號(hào)同測(cè)量信號(hào)構(gòu)成相比信號(hào)。當(dāng)電壓或溫度波動(dòng)時(shí)，由于六反器在同一集成電路中而且等效，故其比值不變形成一種共模狀態(tài)。當(dāng)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生變化時(shí)，通過計(jì)數(shù)電路，分頻電路等直接顯示測(cè)量值。傳感器中振蕩器發(fā)出的信號(hào)同壓力的變化呈線性關(guān)系。
本壓力傳感器的敏感元件是一件薄薄的金屬膜片，形成膜盒電容。電路采用CMOS的六反向器一塊，用三個(gè)反向器構(gòu)成第一個(gè)輸出信號(hào)的環(huán)振，另外三個(gè)反向器構(gòu)成輸出參考信號(hào)的環(huán)振，前者作為計(jì)數(shù)顯示，后者輸出作為分頻后的開關(guān)電路，及其它零件組成了直讀式數(shù)字壓力傳感器。
附圖是振蕩電路示意圖，1為盒膜電容，2為反向器，3為電阻，4為輸出脈沖，5為參比電容，6為反向器，7為電阻，8為輸出的參考脈沖。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式傳感器，其特征在于傳感器是以RC環(huán)振電路為基礎(chǔ)，探頭的環(huán)振電路輸出的信號(hào)與參考電路的環(huán)形振蕩器輸出參考信號(hào)構(gòu)成相比信號(hào)以比值顯示，成共模狀態(tài)的直讀式數(shù)字傳感器。
2.如權(quán)利要求
1所述的探頭的環(huán)振電路，其特征是由電容、兩個(gè)以上的反向器及電阻組成，敏感元件可以是電容，也可以是電阻。
3.如權(quán)利要求
1所述的參考電路，其特征是由電容、兩個(gè)以上的反相器及電阻組成一個(gè)與探頭的環(huán)振電路等效的參考環(huán)振電路。
專利摘要
一種用于測(cè)量的直讀式數(shù)字傳感器，由測(cè)量探頭以及數(shù)字顯示兩部分構(gòu)成。傳感器以RC環(huán)振電路為基礎(chǔ)，通過探頭中的敏感元件電容或電阻的變化使測(cè)量的環(huán)振電路輸出的頻率信號(hào)變化。輸出信號(hào)與另一個(gè)與之等效的參考環(huán)振電路輸出的信號(hào)以比值顯示成共模狀態(tài)。輸出信號(hào)直接為數(shù)字量，從而解決了一般傳感器存有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性能差及精度低等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D5/12GK85103486SQ85103486
公開日1985年10月10日 申請(qǐng)日期1985年5月3日
發(fā)明者閔志騫 申請(qǐng)人:閔志騫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan