一种可调电压的传感器激励电路的制作方法

1.本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种可调电压的传感器激励电路。

背景技术：

2.在实际使用过程中，传感器的信号质量，很大程度上影响仪器测量的准确度，除去从硬件和软件方法上的滤波处理，传感器原始信号质量的提高更直接有效，所以如何提高传感器的原始信号质量是设计的关键之一。
3.衡量信号质量的一个重要参数是信噪比。比如，对于超声波换能器，激励电压的提高已经证明可以有效提高信噪比，所以提升原始信号质量，再辅以软硬件的滤波和算法处理，可以使信号质量更好、更稳定，从而提升相关仪器仪表的计量性能，而如何提高原始传感器信号质量是亟待解决的关键问题。

技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供一种可调电压的传感器激励电路，该传感器激励电路可以灵活调整传感器的激励电压值，进而有效提高传感器的信噪比，获得高质量的原始传感器信号。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下的技术方案。
6.一种可调电压的传感器激励电路，包括dc-dc电源芯片、驱动芯片、集成场效应管和单片机；
7.所述dc-dc电源芯片接入输入电压，升压后其输出引脚分别串联有分压电阻r3，以及串联的分压电阻r5和可调电压分压电阻r7；所述可调电压分压电阻r7的两端并联有nmos管的源极和漏极，所述nmos管的栅极与单片机的i/o口连接，通过单片机控制导通和短路；
8.所述集成场效应管包括2个n沟道场效应管，其中一个n沟道场效应管的漏极接入分压电阻r3的输出电压作为驱动电压，源极与另一个n沟道场效应管的漏极相连并接入输出端口，另一个n沟道场效应管源极接地，2个n沟道场效应管的2个栅极分别接驱动芯片的ho和lo引脚。
9.优选地，所述dc-dc电源芯片为lt8331芯片。
10.优选地，所述驱动芯片为ir2103s芯片。
11.优选地，所述集成场效应管为fds89161lz型号集成场效应管。
12.优选地，所述nmos管为2n7002型号nmos管。
13.优选地，所述单片机为stm32单片机。
14.本实用新型有益效果：
15.本实用新型提出一种可调电压的传感器激励电路，使用一个dc-dc电源芯片、一个驱动芯片、多个场效应管和若干阻容器件，构成基本电路结构。该电路结构简单，扩展性强，均采用基础的模拟电路知识，实现激励电压的变化，从而激励传感器工作，根据实际使用情况可以灵活调整激励电压值。该传感器激励电路作为模块化电路用于各种测量仪器上时，
可以有效提高传感器的信噪比，获得高质量的原始传感器信号，便于提高软硬件滤波和算法处理的效果，从而提高仪器测量性能。
附图说明
16.图1是本实用新型一种可调电压的传感器激励电路的原理图；
17.图2是本实用新型一种可调电压的传感器激励电路的工作流程图。
具体实施方式
18.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.实施例1
20.一种可调电压的传感器激励电路，如图1-2所示，包括：dc-dc芯片、驱动芯片、集成场效应管和若干基础器件，构成基本电路结构，电路结构简单，扩展性强，均采用基础的模拟电路知识，实现激励电压的变化，从而激励传感器工作。根据实际使用情况，可以灵活调整激励电压值。
21.以12v电压输入为例，电压经由dc-dc芯片u1进行升压处理，u1的9引脚(fbx)为输出引脚，r3、r5和r7作为分压电阻控制输出电压值，其中r5和r7可作为一个整体的电阻进行分压计算。r7作为可调电压的分压电阻存在，两端并联一只nmos管q1的源极和漏极，栅极作为控制引脚，与单片机的i/o口连接(ult_p_sw)，使用单片机对栅极所连i/o口进行高或低电平配置，即可控制源极和漏极的导通或断开，从而改变电阻r7的接入或短路，即改变整体分压电阻的阻值，实现电压可调。
22.驱动芯片u2作为传感器驱动电路器件，搭配集成场效应管q2构成最基础的传感器驱动电路，保证传感器的电压驱动能力，为传感器提供持续稳定的电压驱动，外围的电阻、电容和二极管等元件为基本电路构成，设计可参考实际使用情况。q2为2个n沟道集成场效应管，分别记为1号和2号，其中1号nmos的漏极接u1的输出电压作为驱动电压，源极与2号nmos的漏极相连，2号nmos的源极接地，2个栅极分别接u2的ho和lo引脚，作为驱动电路的主要构成。
23.电路工作时，电源电路部分提供稳定合适的激励电压给驱动电路部分，并根据需要改变激励电压值。驱动电路部分由u2的2脚输入激励脉冲in1a，经过驱动电路与接入激励电压值对激励脉冲的幅值进行提高，输出用于激励传感器的激励脉冲信号(p_out_1a)。
24.本实施例中，u1选用lt8331作为升压芯片，u2选用ir2103s(栅极驱动ic)，q2选用fds89161lz(2个n沟道场效应管)，q1选用2n7002(nmos)，r3选用1mω，r5和r7选用27.4ω电阻，其余电阻、电容和二极管等构成电路的基础元件，根据实际电路进行合适的选择。
25.控制单片机连接q1栅极的i/o输出为高电平，则源极和漏极导通，r7接地短路，根据公式可得输出电压为：
26.u＝1.6*(1+r3/r5)＝60v
27.控制单片机连接q1栅极的i/o输出为低电平，则源极和漏极不导通，r7充当分压电阻，根据公式可得输出电压为：
28.u＝1.6*(1+r3/(r5+r7))＝30.8v
29.对于该电路，可以根据需要的激励电压匹配合适的分压电阻，从而达到需要的效果。同时可以对电路进行扩展，只需增加nmos管和控制i/o口，就可以实现更多种可调电压。激励电压接入驱动电路，从而实现传感器激励的可变可调。
30.该可调电压的传感器激励电路可以作为一种基础模块电路，选用元器件易得，电路构成巧妙，驱动方式简单有效，根据实际情况可以灵活调整驱动电压和可选电压范围，可以作为模块化电路用于各种测量仪器上，在一定程度上可以有效提高传感器的信噪比，获得高质量的原始传感器信号，便于提高软硬件滤波和算法处理的效果，从而提高仪器测量性能。
31.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种可调电压的传感器激励电路，其特征在于，包括dc-dc电源芯片、驱动芯片、集成场效应管和单片机；所述dc-dc电源芯片接入输入电压，升压后其输出引脚分别串联有分压电阻r3、以及串联的分压电阻r5和可调电压分压电阻r7；所述可调电压分压电阻r7的两端并联有nmos管的源极和漏极，所述nmos管的栅极与单片机的i/o口连接，通过单片机控制导通和短路；所述集成场效应管包括2个n沟道场效应管，其中一个n沟道场效应管的漏极接入分压电阻r3的输出电压作为驱动电压，源极与另一个n沟道场效应管的漏极相连并接入输出端口；另一个n沟道场效应管源极接地，2个n沟道场效应管的2个栅极分别接驱动芯片的ho和lo引脚。2.根据权利要求1所述的一种可调电压的传感器激励电路，其特征在于，所述dc-dc电源芯片为lt8331芯片。3.根据权利要求1所述的一种可调电压的传感器激励电路，其特征在于，所述驱动芯片为ir2103s芯片。4.根据权利要求1所述的一种可调电压的传感器激励电路，其特征在于，所述集成场效应管为fds89161lz型号集成场效应管。5.根据权利要求1所述的一种可调电压的传感器激励电路，其特征在于，所述nmos管为2n7002型号nmos管。6.根据权利要求1所述的一种可调电压的传感器激励电路，其特征在于，所述单片机为stm32单片机。

技术总结

本实用新型提供一种可调电压的传感器激励电路，属于传感器技术领域，包括DC-DC电源芯片，DC-DC电源芯片接入输入电压，升压后其输出引脚分别串联有分压电阻R3、以及串联的分压电阻R5和可调电压分压电阻R7。可调电压分压电阻R7的两端并联有NMOS管的源极和漏极，NMOS管的栅极与单片机的I/O口连接，通过单片机控制导通和短路。集成场效应管包括2个NMOS管，其中一个NMOS管的漏极接入分压电阻R3的输出电压作为驱动电压，源极与另一个NMOS管的漏极相连并接入输出端口；另一个NMOS管源极接地，2个NMOS管的2个栅极分别接驱动芯片的HO和LO引脚。该传感器激励电路可以灵活调整传感器的激励电压值，进而有效提高传感器的信噪比，获得高质量的原始传感器信号。量的原始传感器信号。量的原始传感器信号。