基于usb傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳感器是將物理信號轉(zhuǎn)化成電信號以便于用電信號分析手段對物理信號進(jìn)行分析得到有用的信息或者監(jiān)控產(chǎn)生物理信號的裝置或環(huán)境。常用的傳感器是模擬傳感器，即將物理信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的傳感器。但是隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字化處理技術(shù)越來越先進(jìn)，而且信息數(shù)字化更加方便高效，模擬信號處理方法已經(jīng)無法滿足數(shù)字化處理需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器以實現(xiàn)全數(shù)字化傳輸，大大方便人們對信息分析的高效需求。
[0004]—種基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，包括將物理信號轉(zhuǎn)化成模擬電信號的模擬傳感器，所述全數(shù)字傳感器還包括與所述模擬傳感器相連的對模擬傳感器輸出的模擬電信號進(jìn)行初級調(diào)理、濾波和放大處理的模擬信號調(diào)理電路模塊，把經(jīng)所述模擬信號調(diào)理電路模塊處理后的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償和數(shù)據(jù)緩存處理的MCU，對外輸出數(shù)字信號并輸出5V/500mA電源為全數(shù)字傳感器供電的USB接口模塊，將所述USB接口模塊提供的5V/500mA電源轉(zhuǎn)換成所述全數(shù)字傳感器需要的各種電壓源的電路管理模塊以及存儲所述全數(shù)字傳感器的系統(tǒng)參數(shù)并且備份存儲經(jīng)過處理后的傳感器數(shù)據(jù)以防止突然掉電時丟失重要數(shù)據(jù)的E2PR0M。
[0005]其中，所述模擬信號調(diào)理電路模塊包括對模擬傳感器輸出的電信號進(jìn)行初級必要調(diào)理轉(zhuǎn)換成電壓信號的電信號調(diào)理電路模塊、將電壓信號的頻譜限制在便于處理的頻帶內(nèi)的Sallen-key 二階濾波電路模塊、對電壓信號進(jìn)行模擬放大的模擬放大電路模塊以及將電壓信號調(diào)理到便于數(shù)字化的等級并與ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的ADC模擬Buffer電路模塊。
[0006]采用本發(fā)明的基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，采用USB接口供電，方便使用，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化傳輸，減少噪聲污染，得到純凈數(shù)據(jù)，且能避免突然掉電而丟失數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器的系統(tǒng)架構(gòu)框圖示意圖；
[0008]圖2是本發(fā)明的基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器采用的模擬信號調(diào)理電路模塊的組成框圖示意圖；
[0009]圖3是采用本發(fā)明的基于USB傳輸全數(shù)字傳感器時所要進(jìn)行的步驟示意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，本發(fā)明的一種基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，包括將物理信號轉(zhuǎn)化成模擬電信號的模擬傳感器，所述全數(shù)字傳感器還包括與所述模擬傳感器相連的對模擬傳感器輸出的模擬電信號進(jìn)行初級調(diào)理、濾波和放大處理的模擬信號調(diào)理電路模塊，把經(jīng)所述模擬信號調(diào)理電路模塊處理后的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償和數(shù)據(jù)緩存處理的MCU，對外輸出數(shù)字信號并輸出5V/500mA電源為全數(shù)字傳感器供電的USB接口模塊，將所述USB接口模塊提供的5V/500mA電源轉(zhuǎn)換成所述全數(shù)字傳感器需要的各種電壓源的電路管理模塊以及存儲所述全數(shù)字傳感器的系統(tǒng)參數(shù)并且備份存儲經(jīng)過處理后的傳感器數(shù)據(jù)以防止突然掉電時丟失重要數(shù)據(jù)的E2PR0M。其中，如圖2所示，所述模擬信號調(diào)理電路模塊包括對模擬傳感器輸出的電信號進(jìn)行初級必要調(diào)理轉(zhuǎn)換成電壓信號的電信號調(diào)理電路模塊、將電壓信號的頻譜限制在便于處理的頻帶內(nèi)的Sallen-key 二階濾波電路模塊、對電壓信號進(jìn)行模擬放大的模擬放大電路模塊以及將電壓信號調(diào)理到便于數(shù)字化的等級并與ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的ADC模擬Buffer電路模塊。
[0011 ] 具體地說，本發(fā)明以USB接口實現(xiàn)數(shù)字化傳輸，主要組成部分包括:模擬信號調(diào)理電路模塊、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、MCU、E2PR0M、USB接口電路模塊和電源管理模塊。模擬信號調(diào)理電路模塊對傳感器輸出的電信號進(jìn)行初級調(diào)理、濾波和放大，經(jīng)過ADC模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，MCU將數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償和數(shù)據(jù)緩存，然后通過USB接口模塊對外進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。整個系統(tǒng)都是由USB 5V/500mA供電。
[0012]其中，模擬傳感器將物理信號轉(zhuǎn)化成電信號。模擬信號調(diào)理電路模塊負(fù)責(zé)對傳感器輸出的電信號，進(jìn)行必要的調(diào)理，轉(zhuǎn)換成電壓信號，在經(jīng)過Sallen-key 二階模擬濾波器將信號的頻譜限制在便于處理的頻帶內(nèi)，模擬放大，然后通過ADC模擬Buffer電路將信號調(diào)理到便于數(shù)字化的等級，并與ADC模擬通道連接。ADC模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將調(diào)理后的模擬信號經(jīng)過采樣量化轉(zhuǎn)成數(shù)字信號。MCU負(fù)者控制ADC模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且根據(jù)傳感器的特點對其進(jìn)行濾波，以去除不需要的噪聲，以便信號鏈中后面的處理算法能夠使用到相對干凈的數(shù)據(jù)，根據(jù)信號的特點采用最小二乘原理的一元、多元線性回歸技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，然后對預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，并通過USB模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)打包傳輸。USB接口電路模塊實現(xiàn)USB物理層連接和接口配置，并輸出5V/500mA電源為整個系統(tǒng)供電。電源管理模塊將USB提供的5V/500mA電源，通過電壓轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的各種電壓源。E2PR0M:存儲系統(tǒng)參數(shù)，并且備份存儲經(jīng)過處理后的傳感器數(shù)據(jù)，以防止突然掉電時丟失重要數(shù)據(jù)。
[0013]采用本發(fā)明的基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，采用USB接口供電，方便使用，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化傳輸，減少噪聲污染，得到純凈數(shù)據(jù)，且能避免突然掉電而丟失數(shù)據(jù)，提高工作效率。
[0014]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，包括將物理信號轉(zhuǎn)化成模擬電信號的模擬傳感器，其特征在于，所述基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器還包括與所述模擬傳感器相連的對模擬傳感器輸出的模擬電信號進(jìn)行初級調(diào)理、濾波和放大處理的模擬信號調(diào)理電路模塊，把經(jīng)所述模擬信號調(diào)理電路模塊處理后的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償和數(shù)據(jù)緩存處理的MCU，對外輸出數(shù)字信號并輸出5V/500mA電源為全數(shù)字傳感器供電的USB接口模塊，將所述USB接口模塊提供的5V/500mA電源轉(zhuǎn)換成所述全數(shù)字傳感器需要的各種電壓源的電路管理模塊以及存儲所述全數(shù)字傳感器的系統(tǒng)參數(shù)并且備份存儲經(jīng)過處理后的傳感器數(shù)據(jù)以防止突然掉電時丟失重要數(shù)據(jù)的 E2PR0M。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，其特征在于，所述模擬信號調(diào)理電路模塊包括對模擬傳感器輸出的電信號進(jìn)行初級必要調(diào)理轉(zhuǎn)換成電壓信號的電信號調(diào)理電路模塊、將電壓信號的頻譜限制在便于處理的頻帶內(nèi)的Sallen-key 二階濾波電路模塊、對電壓信號進(jìn)行模擬放大的模擬放大電路模塊以及將電壓信號調(diào)理到便于數(shù)字化的等級并與ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的ADC模擬Buffer電路模塊。
【專利摘要】一種基于USB傳輸?shù)娜珨?shù)字傳感器，包括模擬傳感器，所述全數(shù)字傳感器還包括與所述模擬傳感器相連的對模擬傳感器輸出的模擬電信號進(jìn)行初級調(diào)理、濾波和放大處理的模擬信號調(diào)理電路模塊，把經(jīng)所述模擬信號調(diào)理電路模塊處理后的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波、誤差補(bǔ)償和數(shù)據(jù)緩存處理的MCU,對外輸出數(shù)字信號并輸出5V/500mA電源為全數(shù)字傳感器供電的USB接口模塊，將所述USB接口模塊提供的5V/500mA電源轉(zhuǎn)換成所述全數(shù)字傳感器需要的各種電壓源的電路管理模塊以及存儲所述全數(shù)字傳感器的系統(tǒng)參數(shù)并且備份存儲經(jīng)過處理后的傳感器數(shù)據(jù)以防止突然掉電時丟失重要數(shù)據(jù)的E2PROM。
【IPC分類】G01D5/12
【公開號】CN204988304
【申請?zhí)枴緾N201520774164
【發(fā)明人】王振江, 陳磊, 喻建國, 杜龍強(qiáng)
【申請人】杭州銳達(dá)數(shù)字技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月7日