压阻式压力传感器校准电路及压阻式压力传感器校准装置的制作方法

本技术涉及传感器设计领域，尤其涉及一种压阻式压力传感器校准电路及压阻式压力传感器校准装置。

背景技术：

1、传感器是一种用来感知某种物理量或化学量的设备,它可以将这些物理量或者化学量转换为电信号并传输到电子系统中，便于后续处理。压阻式压力传感器是生产生活中比较重要的一种在多个领域中进行应用，从电子称到大型客车称重装置，都是通过压阻式压力传感器对物理量进行转换的。在对压阻式压力传感器进行温度补偿、零点及满量程设定的时候，一般通过软件进行操作，在一些特殊场合，高电磁干扰情况下，存在数据丢失的风险，而压阻式压力传感器内部的数据具有唯一性，当出现数据丢失时，此传感器失效，且维修需要返厂进行重新补偿标定；在压阻式压力传感器的使用现场进行量程迁移的时候，需要借助专用设备进行通讯标定、写入，压阻式压力传感器通讯一般使用单线通讯模式，单线通讯模式在总线纹波较大的时候，通讯可靠性差、误码率高，读取和写入会有风险，并且在写入的时候，压阻式压力传感器无法进行压力实时反馈。

2、因此，如何设计一种对压力变送器进行温度补偿、零点及满量程设定时且能实时反馈压力值的电路，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种压阻式压力传感器校准电路及压阻式压力传感器校准装置，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供的技术方案如下。

3、在一方面，本技术提供一种压阻式压力传感器校准电路，包括：

4、驱动模块，接电源电压及反馈电压，根据所述电源电压及所述反馈电压产生恒流源；

5、零点校准模块，接所述驱动模块、第一控制信号及第二控制信号，所述恒流源作为所述零点校准模块的工作电流，通过所述零点校准模块中的可变电阻将压阻式压力传感器输出的差分电压设置为零，同时，基于补偿电阻对调零后的所述压阻式压力传感器进行温度补偿，并根据所述第一控制信号输出第一采样电压，根据所述第二控制信号输出第二采样电压；

6、放大及量程调节模块，接所述零点校准模块，通过所述放大及量程调节模块将所述差分电压、所述第一采样电压及所述第二采样电压进行叠加，并对叠加后的差分电压进行放大及满量程调整，得到量程电压；

7、转换模块，接所述放大及量程调节模块及驱动模块，通过所述转换模块对所述量程电压进行转换，得到所述反馈电压。

8、可选地，所述驱动模块包括电源处理单元、稳压电源单元及恒流源产生单元，所述电源处理单元接所述电源电压及所述反馈电压，对所述电源电压进行钳位及滤波，得到所述第一电压，通过所述反馈电压对所述第一电阻进行补偿调节，得到所述第二电压；稳压电源单元接所述电源处理单元，通过稳压电源单元对所述第二电压进行稳压转换，得到所述第三电压；恒流源产生单元接所述电源处理单元及所述稳压电源单元，根据所述第二电压及所述第三电压产生所述恒流源。

9、可选地，所述电源处理单元包括电源输入端口、第一二极管、瞬态抑制二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容及第三电容，所述电源输入端口的第一输出端接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接所述瞬态抑制二极管的一端，所述瞬态抑制二极管的另一端接所述电源输入端口的第二输出端，所述电源输入端口的第三输出端接地，所述瞬态抑制二极管的另一端接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端将串接的所述第一电容后接地，所述瞬态抑制二极管的一端接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端经串接的所述第三电容后接地，所述第二电容的一端接所述第一电感的另一端，所述第二电容的另一端接所述第二电感的另一端，其中，所述电源输入端口的输入端接电源电压，所述第二电容的另一端为所述第二电压的一端，所述第三电容的接地端为所述第二电压的另一端。

10、可选地，所述稳压电源单元包括第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第二二极管、第三二极管、第一电阻、第二电阻及第一芯片，所述第一芯片的输入端经串接的第七电容后接地，所述第一芯片的使能端接所述第一芯片的输入端，所述第一芯片的输出端经依次串接的所述第一电阻及所述第二电阻后接地，所述第一芯片的反馈端接所述第一电阻及第二电阻的公共端，所述第一芯片的地端接地，所述第六电容与所述第一电阻并联，所述第一芯片的输出端与所述第一芯片的地端之间串接的所述第四电容，所述第五电容与所述第四电容并联，所述第二二极管与第四电容并联，所述第三二极管与所述第四电容并联，其中，所述第一芯片的输入端接所述第二电压的一端，所述第一芯片的地端接所述第二电压的另一端，所述第一芯片的输出端输出所述第三电压。

11、可选地，所述恒流源产生单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器及第一npn三极管，所述第一运算放大器的正相输入端接所述第三电阻的一端，所述第一运算放大器的正向输入端还经串接的所述第四电阻后接地，所述第一运算放大器的负相输入端接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端经串接的第五电阻后接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第二运算放大器的输出端接所述第一npn三极管基极，所述第一npn三级管的发射极经串接的第七电阻后接所述第三运算放大器的正向输入端，所述第一npn三级管的发射极还经依次串接的所述第八电阻、第九电阻后接地，所述第三运算放大器的负相输入端接所述运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的输出端经串接的第六电阻后接第二运算放大器的正相输入端，所述第二运算放大器的负相输入端接所述第八电阻与所述第九电阻的公共端，其中，所述第三电阻的另一端接所述第三电压，所述第一npn三极管的集电极接所述第二电压的一端，所述第三运算放大器的正向输入端产生所述恒流源。

12、可选地，所述零点校准模块包括第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第一滑动变阻器及第一压阻式压力传感器、第二压阻式压力传感器、第三压阻式压力传感器、第四压阻式压力传感器、第一开关及第二开关，所述第一压阻式压力传感器的一端接所述第四压阻式压力传感器的一端，所述第一压阻式压力传感器的另一端经依次串接的所述第二压阻式压力传感器、所述第十三电阻后接所述第十五电阻的一端，所述第四压阻式压力传感器的另一端经依次串接的所述第三压阻式压力传感器、所述第十二电阻接所述第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端接所述第十五电阻的另一端，所述第一滑动变阻器的一端接所述第十四电阻的一端，所述第一滑动变阻器的另一端接所述第十五电阻的一端，所述第一滑动变阻器的控制端接所述第十四电阻的另一端，所述第十一电阻的一端接所述第一压阻式压力传感器的一端，所述第十一电阻的一端还接所述第十电阻的一端，所述第十一电阻的另一端接所述第十五电阻的一端，所述第十电阻的另一端接所述第一开关的一端，所述第十电阻的另一端还接所述第二开关的一端，其中，所述第一压阻式压力传感器的一端接所述恒流源，所述第一开关的控制端接所述第一控制信号，所述第二开关的控制端接所述第二控制信号，所述第一压阻式压力传感器的另一端输出所述差分电压的正极，所述第四压阻式压力传感器的另一端输出所述差分电压的负极，所述第一开关的另一端输出所述第一采样电压，所述第二开关的另一端输出所述第二采样电压。

13、可选地，四个压阻式压力传感器的平衡电桥的确定方式如下表达式所示：

14、ra*(rc+r12+sw1_r14//r14)＝rd*(rb+r13+sw1_r15//r15)

15、在上述表达式中，ra为第一压阻式压力传感器，rb为第二压阻式压力传感器，rc为第二压阻式压力传感器，rd为第四压阻式压力传感器，r12为第十二电阻，r13为第十三电阻，r14为第十四电阻，r15为第十五电阻，sw1_r14为第一滑动变阻器靠近r14的电阻值，sw1_r15为第一滑动变阻器靠近r15的电阻值。

16、可选地，所述放大及量程调节模块包括第四运算放大器、第五运算放大器、第六运算放大器、第七运算放大器、第八运算放大器、第九运算放大器、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻及第二滑动变阻器，所述第四运算放大器的负相输入端接所述第四运算放大器的输出端，所述第四运算放大器的输出端接所述第六运算放大器的正相输入端，所述第五运算放大器的负相输入端接所述第五运算放大器的输出端，所述第五运算放大器的输出端接所述第七运算放大器的负相输入端，所述第六运算放大器的负相输入端与所述第七运算放大器的正相输入端之间串接的所述第二滑动变阻器，所述第十六电阻的一端接所述第六运算放大器的负相输入端，所述第十六电阻的另一端还接所述第七运算放大器的正相输入端，所述第六运算放大器的负相输入端还经串接的所述第十八电阻后接所述第六运算放大器的输出端，所述第七运算放大器的正相输入端还经串接的所述第十七电阻后接所述第七运算放大器的输出端，所述第六运算放大器的输出端还经串接的所述第二十电阻后接所述第八运算放大器的正相输入端，所述第七运算放大器的输出端还经串接的所述第十九电阻后接所述第十八电阻的负相输入端，所述第八运算放大器的正相输入端还经串接的所述第二十二电阻后接所述第八运算放大器，所述第八运算放大器的负相输入端还经串接的所述第二十一电阻后接地，所述第八运算放大器的输出端接所述第九运算放大器的输出端，所述第九运算放大器的负相输入端接所述运算放大器的输出端，其中，所述第四运算放大器的正相输入端接所述第二采样电压及所述差分电压的负极，所述第五运算放大器的正相输入端接所述第一采样电压及所述差分电压的正极，所述第九运算放大器的输出端输出所述量程电压。

17、可选地，所述转换模块包括第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十运算放大器及第二npn三极管，所述第二十三电阻的一端经串接的所述第二十四电阻后接所述第十运算放大器的正相输入端，所述第二十三电阻的一端还经串接的所述第八电容后接地，所述第二十三电阻的一端还接所述第二十五电阻的一端，所述第九电容的一端接所述第二十五电阻的一端接，所述第九电容的另一端接所述第二十五电阻的另一端，所述第十运算放大器的负相输入端经串接的所述第十电容后接所述第十运算放大器的输出端，所述第十运算放大器的负相输入端还经串接的所述第二十六电阻后接地，所述第十运算放大器的输出端经串接的所述第二十八电阻后接所述第二npn三极管的基极，所述第二十六电阻的接地端还接所述第二npn三极管的发射极，所述第二npn三极管的发射极还经串接的所述第二十七电阻后接所述第二十五电阻的另一端，所述第二npn三极管的集电极接所述第二十九电阻的一端，其中，所述第二十三电阻的另一端接所述量程电压，所述第二十九电阻的另一端为所述反馈电压的一端，所述第二十五电阻的另一端为所述反馈电压的另一端。

18、此外，为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供一种压阻式压力传感器校准装置，包括上述任意一项所述的压阻式压力传感器校准电路。

19、本技术提供一种压阻式压力传感器校准电路及压阻式压力传感器校准装置，该电路包括：驱动模块、零点校准模块、放大及量程调节模块及转换模块，通过驱动模块基于电源电压及反馈电压产生恒流源，恒流源作为零点校准模块的驱动电流，通过调整零点校准模块的可变电阻使压阻式压力传感器输出的差分电压为零，基于补偿电阻对调零后的压阻式压力传感器进行温度补偿，并根据第一控制信号输出第一采样电压，根据第二控制信号输出第二采样电压，放大及量程调节模块接零点校准模块，将差分电压、第一采样电压及第二采样电压进行叠加，并对叠加后的差分电压进行放大及满量程调整，得到量程电压；转换模块接放大及量程调节模块，通过转换模块对量程电压进行转换，得到反馈电压。一方面，通过驱动模块提高了电路的抗干扰性，该电路没有寄存器元件，从源头解决了数据丢失的风险，简化校准流程；另一方面，该电路在调试的过程中不需要借助其他设备进行调节，能直接实现在线调试零点及满量程并实时反馈调试结果，提高电路的可靠性。