一種傳感器老化補償電路的制作方法
【專利摘要】本實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償電路。在本實用新型中，通過采用包括電流驅(qū)動模塊、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償電路，使得電流驅(qū)動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)接收端電壓計算傳感器接收端電流值，并將電流值轉(zhuǎn)換成對應的編碼值后發(fā)送至處理模塊，處理模塊在編碼值小于目標值時發(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行補償時存在調(diào)節(jié)過程復雜且精度低的問題。
【專利說明】
一種傳感器老化補償電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實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償電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化和智能化的發(fā)展，越來越多的傳感器被應用于實踐，隨著使 用時間的增加，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，傳感器老化補償已成為現(xiàn)今傳感器應用的重要問題。
[0003] 目前，現(xiàn)有技術(shù)主要采用圖1所示的傳感器老化補償電路對傳感器的老化問題進 行補償。如圖1所示，現(xiàn)有的傳感器老化補償電路包括傳感器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 效應下使集電極和發(fā)射極導通或斷開，進而使得傳感器U1的輸出端電壓即3點處的電壓發(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行進一步處理，但是，隨著傳感 器U1老化問題的產(chǎn)生，傳感器U1的輸出端電壓會明顯減小，進而使得比較器U2輸出錯誤信 號至后端信號處理電路，使得后端信號處理電路進行錯誤處理。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)的諸多錯誤。然而，現(xiàn)有技術(shù)雖然可以對傳感器的老化問題進行補償，但是該 方法需要手動調(diào)節(jié)可調(diào)電阻W1的阻值，其調(diào)節(jié)過程復雜且精度低。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在對傳感器的老化問題進行補償時存在調(diào)節(jié)過程復雜且精度 低的問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種傳感器老化補償電路及其方法，旨在解決現(xiàn)有技 術(shù)在對傳感器的老化問題進行補償時存在調(diào)節(jié)過程復雜且精度低的問題。
[0006] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種傳感器老化補償電路，所述傳感器老化補償電路 與傳感器連接，其包括電流驅(qū)動模塊、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 編碼值與目標值進行比較，并在所述編碼值小于所述目標值時發(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值減小至 所述編碼值。
[0009] 在本實用新型中，通過采用包括電流驅(qū)動模塊、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償電路，使得電流驅(qū)動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)接收端電壓計算傳感器接收端電流值，并將電 流值轉(zhuǎn)換成對應的編碼值后發(fā)送至處理模塊，處理模塊將編碼值與目標值進行比較，并在 編碼值小于目標值時發(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 處理模塊將目標值減小至編碼值，進而實現(xiàn)了對傳感器老化問題的自動補償，解決了現(xiàn)有 技術(shù)在對傳感器的老化問題進行補償時存在調(diào)節(jié)過程復雜且精度低的問題。
【附圖說明】
[0010] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的傳感器老化補償電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是本實用新型實施例所提供的傳感器老化補償電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3是圖2所示的傳感器老化補償電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014] 以下結(jié)合具體附圖對本實用新型的實現(xiàn)進行詳細的描述：
[0015] 圖2示出了本實用新型一實施例所提供的傳感器老化補償電路100的模塊結(jié)構(gòu)，為 了便于說明，僅示出與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下：
[0016] 本實施例所示的傳感器老化補償電路100與傳感器200連接，主要用于補償傳感器 200由于老化問題所導致的輸出異常。其中，該傳感器老化補償電路100包括電流驅(qū)動模塊 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]進一步地，電流驅(qū)動模塊10的輸入端與處理模塊50的輸出端連接，電流驅(qū)動模塊 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)接收端電壓計算傳感器接收端電流值，并將該電流值轉(zhuǎn) 換成對應的編碼值后發(fā)送至處理模塊50,處理模塊50將該編碼值與目標值進行比較，并在 編碼值小于目標值時發(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將目標值減小至編碼值;需要說明的是，在本實施例中，目標值為傳感器處 于正常狀態(tài)即沒有發(fā)生老化問題之前時轉(zhuǎn)換模塊13根據(jù)采樣模塊12輸出的電壓所計算的 電流對應的編碼值。
[0019] 作為本實用新型的優(yōu)選實施例，電流驅(qū)動模塊10包括電流驅(qū)動單元10a與限流單 元10b，電流驅(qū)動單元10a的輸入端為電流驅(qū)動模塊10的輸入端，電流驅(qū)動單元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)動模塊10的輸出端，電流驅(qū) 動單元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)動單元10a 由型號為TLC5941的恒流源驅(qū)動芯片實現(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，在本實施例中，限流單元1 〇b與電流驅(qū)動單元10a的串聯(lián)使得限流單元1 Ob可以對電流 驅(qū)動單元l〇a輸出至傳感器200的電流進行限制，以防電源驅(qū)動單元10a輸出至傳感器200的 電流過大，進而造成傳感器200損壞。
[0020] 作為本實用新型的優(yōu)選實施例，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] 作為本實用新型的優(yōu)選實施例，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，在本實施例中，限流模塊20可外部電源輸出的電流進行限制，防止外部電源瞬間 電流過大而對傳感器200造成損壞。
[0022] 作為本實用新型的優(yōu)選實施例，轉(zhuǎn)換模塊40為模數(shù)轉(zhuǎn)換器;需要說明的是，在本實 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]作為本實用新型的優(yōu)選實施例，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，上位機為包含控制程序的計算機。 [0024]以下結(jié)合工作原理對圖3所示的傳感器老化補償電路作進一步說明：
[0025]其中，圖3中的傳感器200以光電傳感器U1為例。具體的，當恒流源驅(qū)動芯片 TLC5941通過第一電阻R2向光電傳感器U1提供電流時，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)管在光電效應下導通，進而使得光電傳感器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將該編碼值與目標值進行比較，并在該編 碼值小于目標值時發(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)生老化時的接收 端電壓
計算出的電流I的電流值為20mA，并且該電流值對應的編碼 值為86,需要說明的是，該編碼值86即為目標值;當光電傳感器U1隨著時間的推移產(chǎn)生老化 問題時，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，進而導致轉(zhuǎn)換模塊40計算出的電流I的電流值減小，假設(shè)為 電流I的電流值減小至15mA，而該電流值對應的編碼值為80;當處理模塊50將轉(zhuǎn)換模塊40輸 出的編碼值與目標自進行比較，并且檢測到轉(zhuǎn)換模塊40發(fā)送至其的編碼值80小于目標值86 時，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 制處理模塊將目標值86減小至該編碼值80,進而使得傳感器可以正常工作，從而實現(xiàn)了傳 感器老化問題的自動補償，并且方法簡單、補償精度高。
[0027]在本實用新型中，通過采用包括電流驅(qū)動模塊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的傳感器老化補償電路100，使得電流驅(qū)動模塊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 端電壓計算傳感器200接收端電流值，并將電流值轉(zhuǎn)換成對應的編碼值后發(fā)送至處理模塊 50，處理模塊50將編碼值與目標值進行比較，并在編碼值小于目標值時發(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將目標值減小至編碼 值，進而實現(xiàn)了對傳感器老化問題的自動補償，解決了現(xiàn)有技術(shù)在對傳感器的老化問題進 行補償時存在調(diào)節(jié)過程復雜且精度低的問題。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種傳感器老化補償電路，所述傳感器老化補償電路與傳感器連接，其特征在于，所 述傳感器老化補償電路包括： 電流驅(qū)動模塊、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 碼值與目標值進行比較，并在所述編碼值小于所述目標值時發(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償電路，其特征在于，所述電流驅(qū)動模塊包括： 電流驅(qū)動單元與限流單元； 所述電流驅(qū)動單元的輸入端為所述電流驅(qū)動模塊的輸入端，所述電流驅(qū)動單元的輸出 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)動模塊的輸出端， 所述電流驅(qū)動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償電路，其特征在于，所述電流驅(qū)動單元為型號 為TLC5941的恒流源驅(qū)動芯片。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器老化補償電路，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任一項所述的傳感器老化補償電路，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】董揚輝
【申請人】深圳怡化電腦股份有限公司, 深圳市怡化時代科技有限公司, 深圳市怡化金融智能研究院