本實用新型屬于壓力檢測技術(shù)領域，具體涉及一種壓力檢測電路。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)在社會工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對壓力檢測的需求日益增高。通常測量一種物理量的方法是先將其轉(zhuǎn)化為常見的模擬量進行間接測量。近年來，4～20mA電流信號被默認為自動化行業(yè)的一種標準。一些專用的壓力檢測裝置十分復雜，且大多數(shù)需要進口，價格昂貴，在國內(nèi)難以便捷地普及和推廣。因此設計一種穩(wěn)定、簡單且廉價的壓力檢測電路來滿足大眾的需求十分重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種能夠精確檢測壓力值的壓力檢測電路。

本實用新型包括正負極變換模塊、供電及處理模塊、電壓放大模塊、單片機、PWM處理模塊、通訊模塊和壓力傳感器；所述的正負極變換模塊通過整流芯片將正負極未知的外部24V輸入電壓轉(zhuǎn)化為正負極確定的24V電壓輸出到供電及處理模塊。所述的供電及處理模塊通過電流環(huán)變送器和穩(wěn)壓芯片將輸入的24V電壓轉(zhuǎn)換后提供第一供電輸出端、第二供電輸出端和基準輸出端；第一供電輸出端為電壓放大模塊及PWM處理模塊供電；第二供電輸出端為單片機及通訊模塊供電；基準輸出端為單片機及PWM處理模塊提供基準電壓；所述的壓力傳感器根據(jù)受到的壓力大小產(chǎn)生一個電壓值輸出到電壓放大模塊。所述的電壓放大模塊將壓力傳感器輸出的電壓值放大并輸入單片機；所述的單片機根據(jù)輸入的電壓值的大小產(chǎn)生并向PWM處理模塊輸出一個方波信號。所述的PWM處理模塊包括第三雙運算放大器；第三雙運算放大器由第五放大器和第六放大器組成；第五放大器的正供電電壓端接供電及處理模塊的第一供電輸出端，負供電電壓端接地；第五放大器的正向輸入端接第一電阻R1、第一電容C1及第二電容C2的一端；第一電阻R1的另一端接單片機的第一I/O口，單片機的第一I/O口具有輸出PWM波的功能；第一電容C1及第二電容C2的另一端均接地。第五放大器的反向輸入端接第五放大器的輸出端及第二電阻R2的一端。第二電阻R2的另一端接第三電阻R3、第三電容C3的一端及第六放大器的正向輸入端。第三電阻R3及第三電容C3的另一端均接地。第六放大器的反向輸入端接第四電阻R4、第五電阻R5及第四電容C4的一端；第四電阻R4的另一端接地；第五電阻R5及第四電容C4的另一端均接第六放大器的輸出端及第六電阻R6的一端；第六電阻R6的另一端接第七電阻R7的一端；第七電阻R7的另一端接供電及處理模塊的基準輸出端。第六電阻R6接第七電阻R7的那端即PWM處理模塊的輸出端。所述的供電及處理模塊將PWM處理模塊輸出端傳輸?shù)碾娏餍盘柗糯筝敵?，供電及處理模塊放大輸出的電流信號即變送輸出的壓力值信號。單片機將根據(jù)壓力傳感器傳來的電壓值得到的壓力值傳輸給通訊模塊；通訊模塊通過通訊芯片將壓力值傳輸給外部通訊工具。

所述的第三雙運算放大器采用OPA2170AIDR雙運算放大器。

所述的正負極變換模塊包括整流芯片和第一放電管；所述的整流芯片采用DB107整流橋堆；整流芯片的輸出正極接第三電感L3的一端，第三電感L3的另一端接第一放電管的一端；整流芯片的輸出負極接第一放電管的另一端及外部地線。整流芯片的第一輸入端接第二電感L2及第十七電容C17的一端；第二電感L2的另一端接第一外部輸入端；第十七電容C17的另一端與第十六電容C16的一端相連并接地；第十六電容C16的另一端接第一電感L1的一端及整流芯片的第二輸入端；第一電感L1的另一端接第二外部輸入端。第一外部輸入端與第二外部輸入端之間的電壓差的絕對值為24V。第一放電管接第三電感L3的那端即正負極變換模塊的輸出端。

所述的供電及處理模塊包括第二放電管、電流環(huán)變送器和穩(wěn)壓芯片；所述的電流環(huán)變送器采用BBXTR115電流環(huán)變送器；所述的穩(wěn)壓芯片采用7133穩(wěn)壓芯片。電流環(huán)變送器的2管腳接PWM處理模塊的輸出端；電流環(huán)變送器的1管腳接第二電容C22及第二電容C23的一端；第二電容C22及第二電容C23的另一端均與電流環(huán)變送器的3管腳及第二十一電阻R23的一端相連并接地。電流環(huán)變送器的4管腳與第二放電管、第五電容C5、第六電容C6、第九電阻R9的一端、第二十一電阻R23的另一端及第二二極管D2的陽極相連并接外部地線；第五電容C5及第六電容C6的另一端均接電流環(huán)變送器的7管腳；第二放電管的另一端接正負極變換模塊的輸出端；第九電阻R9的另一端接第八電容C8的一端；第八電容C8的另一端與第七電容C7的一端相連并接外殼地線；第七電容C7的另一端接第八電阻R8的一端；第八電阻R8的另一端接熔斷器F1的一端；熔斷器F1的另一端接第二二極管D2的陰極及第一二極管D1的陽極；電流環(huán)變送器的7管腳接第一二極管D1的陰極及三極管Q1的集電極；電流環(huán)變送器的5管腳接三極管Q1的發(fā)射極；電流環(huán)變送器的6管腳接三極管Q1的基極；電流環(huán)變送器的8管腳接第九電容C9、第十八電容C18的一端及穩(wěn)壓芯片的3管腳；第九電容C9及第十八電容C18的另一端均與第十電容C10、第十一電容C11的一端及穩(wěn)壓芯片的1管腳相連并接地。第十電容C10及第十一電容C11的另一端均接穩(wěn)壓芯片的2管腳。電流環(huán)變送器的1管腳即供電及處理模塊的基準輸出端；電流環(huán)變送器的8管腳即供電及處理模塊的第一供電輸出端；穩(wěn)壓芯片的2管腳即供電及處理模塊的第二供電輸出端。

所述的壓力傳感器采用南京高華科技股份有限公司生產(chǎn)的BS12系列壓力傳感器。

所述的單片機采用MSP430F1232單片機；單片機的VCC管腳接供電及處理模塊的第二供電輸出端及第十九電容C20的一端；單片機的VSS管腳與第十九電容C20的另一端相連并接地。單片機的XOUT管腳接晶體振蕩器的一端；單片機的XIN管腳接晶體振蕩器的另一端。

所述的電壓放大模塊包括第一雙運算放大器和第二雙運算放大器；所述的第一雙運算放大器和第二雙運算放大器均采用OPA291雙運算放大器；第一雙運算放大器由第一放大器和第二放大器組成；第二雙運算放大器由第三放大器和第四放大器組成；第一放大器的正向輸入端接供電及處理模塊的基準輸出端；第一放大器的正供電電壓端接供電及處理模塊的第一供電輸出端；第一放大器的負供電電壓端接地；第一放大器的反向輸入端及輸出端均接第十三電阻R13的一端；第十三電阻R13的另一端接第十四電阻R14的一端及第二放大器的正向輸入端；第十四電阻R14的另一端接地。第二放大器的輸出端接壓力傳感器的正電壓輸入端。第二放大器的反向輸入端接第十電阻R10、第十五電阻R15及第十六電阻R17的一端；第十電阻R10的另一端接壓力傳感器的負電壓輸入端；第十五電阻R15的另一端接地；第十六電阻R17的另一端接第三放大器的反向輸入端及第十七電阻R18的一端。第十七電阻R18的另一端接第三放大器的輸出端；第三放大器的正供電電壓端接供電及處理模塊的第二供電輸出端；第三放大器的負供電電壓端接地；第三放大器的正向輸入端接第十一電阻R11、第十二電容C12及第十四電容C14的一端；第十一電阻R11的另一端接壓力傳感器的電壓差信號負端；第十二電容C12的另一端接地；第十四電容C14的另一端接第十二電阻R12、第十三電容C13及第四放大器的正向輸入端。第十三電容C13的另一端接地；第十二電阻R12的另一端接壓力傳感器的電壓差信號正端；第三放大器的輸出端接第十八電阻R19的一端；第十八電阻R19的另一端接第十九電阻R20的一端及第四放大器的反向輸入端；第十九電阻R20的另一端接第四放大器的輸出端及第二十電阻R21的一端；第二十電阻R21的另一端接第十五電容C15的一端及單片機的第二I/O口，單片機的第二I/O口具有A/D轉(zhuǎn)換功能；第十五電容C15的另一端接地。

所述的通訊模塊包括通訊芯片；所述的通訊芯片采用MAX485通訊芯片。通訊芯片的1管腳接單片機的USART通訊接收管腳；通訊芯片的2管腳及3管腳均接單片機的第三I/O口；通訊芯片的4管腳接單片機的USART通訊發(fā)送管腳；通訊芯片的5管腳接地；通訊芯片的6管腳接第三二極管D3的陰極、第三放電管的一端及第四二極管D4的陽極；通訊芯片的7管腳接第三放電管的另一端、第三二極管D3的陽極及第四二極管D4的陰極。通訊芯片的8管腳接供電及處理模塊的第二供電輸出端。

本實用新型具有的有益效果是：

1、本實用新型在使用時無需考慮正負極接線，接線過程安全快速。

2、本實用新型通電后自動產(chǎn)生精準的電流信號，如4～20mA電流信號。

3、本實用新型能夠與外部通訊工具連接，顯示當前壓力值。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)框圖；

圖2為本實用新型中正負極變換模塊的電路原理圖；

圖3為本實用新型中供電及處理模塊的電路原理圖；

圖4為本實用新型中單片機的電路原理圖；

圖5為本實用新型中電壓放大模塊的電路原理圖；

圖6為本實用新型中PWM處理模塊的電路原理圖；

圖7為本實用新型中通訊模塊的電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種壓力檢測電路包括正負極變換模塊101、供電及處理模塊102、電壓放大模塊103、單片機104、PWM處理模塊105、通訊模塊106和壓力傳感器107；正負極變換模塊101通過整流芯片將正負極未知的外部24V輸入電壓轉(zhuǎn)化為正負極確定的24V電壓輸出到供電及處理模塊102。供電及處理模塊102通過電流環(huán)變送器和穩(wěn)壓芯片將輸入的24V電壓轉(zhuǎn)換后提供第一供電輸出端、第二供電輸出端和基準輸出端；第一供電輸出端提供5V電壓、第二供電輸出端提供3.3V電壓，基準輸出端提供2.5V電壓；5V電壓為電壓放大模塊103及PWM處理模塊105供電；3.3V電壓為單片機104及通訊模塊106供電；2.5V電壓為單片機104及PWM處理模塊105提供基準電壓。壓力傳感器107根據(jù)受到的壓力大小產(chǎn)生一個電壓值輸出到電壓放大模塊103。電壓放大模塊103將壓力傳感器107輸出的電壓值放大并輸入單片機104；單片機104根據(jù)輸入的電壓值的大小產(chǎn)生并向PWM處理模塊105輸出一個方波信號。PWM處理模塊105將輸入的方波信號轉(zhuǎn)換為電流信號，并將轉(zhuǎn)換得到的電流信號通過PWM處理模塊105的輸出端傳輸給供電及處理模塊102。供電及處理模塊102將輸入的電流信號放大輸出，供電及處理模塊102放大輸出的電流信號即變送輸出的壓力值信號。同時，單片機104將根據(jù)壓力傳感器107傳來的電壓值得到的壓力值傳輸給通訊模塊106；通訊模塊106通過通訊芯片將壓力值傳輸給外部通訊工具。

如圖2所示，正負極變換模塊101包括整流芯片Dz和第一放電管U1，整流芯片Dz采用DB107整流橋堆；整流芯片Dz的輸出正極接第三電感L3的一端，第三電感L3的另一端接第一放電管U1的一端；整流芯片Dz的輸出負極接第一放電管U1的另一端及外部地線AGND。整流芯片Dz的第一輸入端接第二電感L2及第十七電容C17的一端；第二電感L2的另一端接第一外部輸入端E1；第十七電容C17的另一端與第十六電容C16的一端相連并接地；第十六電容C16的另一端接第一電感L1的一端及整流芯片Dz的第二輸入端；第一電感L1的另一端接第二外部輸入端E2。第一外部輸入端E1與第二外部輸入端E2之間的電壓差的絕對值為24V。第一放電管U1接第三電感L3的那端即正負極變換模塊101的輸出端RD。

如圖3所示，供電及處理模塊102包括第二放電管U2、電流環(huán)變送器A1和穩(wěn)壓芯片A3；電流環(huán)變送器A1采用BBXTR115電流環(huán)變送器；穩(wěn)壓芯片A3采用7133穩(wěn)壓芯片。電流環(huán)變送器A1的2管腳接PWM處理模塊105的輸出端In；電流環(huán)變送器A1的1管腳接第二電容C22及第二電容C23的一端；第二電容C22及第二電容C23的另一端均與電流環(huán)變送器A1的3管腳及第二十一電阻R23的一端相連并接地。電流環(huán)變送器A1的4管腳與第二放電管U2、第五電容C5、第六電容C6、第九電阻R9的一端、第二十一電阻R23的另一端及第二二極管D2的陽極相連并接外部地線AGND；第五電容C5及第六電容C6的另一端均接電流環(huán)變送器A1的7管腳；第二放電管U2的另一端接正負極變換模塊101的輸出端RD；第九電阻R9的另一端接第八電容C8的一端；第八電容C8的另一端與第七電容C7的一端相連并接外殼地線SGND；第七電容C7的另一端接第八電阻R8的一端；第八電阻R8的另一端接熔斷器F1的一端；熔斷器F1的另一端接第二二極管D2的陰極及第一二極管D1的陽極；電流環(huán)變送器A1的7管腳接第一二極管D1的陰極及三極管Q1的集電極；電流環(huán)變送器A1的5管腳接三極管Q1的發(fā)射極；電流環(huán)變送器A1的6管腳接三極管Q1的基極；電流環(huán)變送器A1的8管腳接第九電容C9、第十八電容C18的一端及穩(wěn)壓芯片A3的3管腳；第九電容C9及第十八電容C18的另一端均與第十電容C10、第十一電容C11的一端及穩(wěn)壓芯片A3的1管腳相連并接地。第十電容C10及第十一電容C11的另一端均接穩(wěn)壓芯片A3的2管腳。電流環(huán)變送器A1的1管腳即供電及處理模塊102的基準輸出端VREF；電流環(huán)變送器A1的8管腳即供電及處理模塊102的第一供電輸出端VCC；穩(wěn)壓芯片A3的2管腳即供電及處理模塊102的第二供電輸出端Vout。

壓力傳感器107采用南京高華科技股份有限公司生產(chǎn)的BS12系列壓力傳感器。

如圖4所示，單片機104采用MSP430F1232單片機；單片機104的VCC管腳接供電及處理模塊102的第二供電輸出端Vout及第十九電容C20的一端；單片機104的VSS管腳與第十九電容C20的另一端相連并接地。單片機104的XOUT管腳接晶體振蕩器Y1的一端；單片機104的XIN管腳接晶體振蕩器Y1的另一端。

如圖5所示，電壓放大模塊103包括第一雙運算放大器和第二雙運算放大器；第一雙運算放大器和第二雙運算放大器均采用OPA291雙運算放大器；第一雙運算放大器由第一放大器A4A和第二放大器A4B組成；第二雙運算放大器由第三放大器A5A和第四放大器A5B組成；第一放大器A4A的正向輸入端接供電及處理模塊102的基準輸出端VREF；第一放大器A4A的正供電電壓端接供電及處理模塊102的第一供電輸出端VCC；第一放大器A4A的負供電電壓端接地；第一放大器A4A的反向輸入端及輸出端均接第十三電阻R13的一端；第十三電阻R13的另一端接第十四電阻R14的一端及第二放大器A4B的正向輸入端；第十四電阻R14的另一端接地。第二放大器A4B的輸出端接壓力傳感器107的正電壓輸入端V+。第二放大器A4B的反向輸入端接第十電阻R10、第十五電阻R15及第十六電阻R17的一端；第十電阻R10的另一端接壓力傳感器107的負電壓輸入端V-；第十五電阻R15的另一端接地；第十六電阻R17的另一端接第三放大器A5A的反向輸入端及第十七電阻R18的一端。第十七電阻R18的另一端接第三放大器A5A的輸出端；第三放大器A5A的正供電電壓端接供電及處理模塊102的第二供電輸出端Vout；第三放大器A5A的負供電電壓端接地；第三放大器A5A的正向輸入端接第十一電阻R11、第十二電容C12及第十四電容C14的一端；第十一電阻R11的另一端接壓力傳感器107的電壓差信號負端S-；第十二電容C12的另一端接地；第十四電容C14的另一端接第十二電阻R12、第十三電容C13及第四放大器A5B的正向輸入端；第十三電容C13的另一端接地；第十二電阻R12的另一端接壓力傳感器107的電壓差信號正端S+；第三放大器A5A的輸出端接第十八電阻R19的一端；第十八電阻R19的另一端接第十九電阻R20的一端及第四放大器A5B的反向輸入端；第十九電阻R20的另一端接第四放大器A5B的輸出端及第二十電阻R21的一端；第二十電阻R21的另一端接第十五電容C15的一端及單片機104的ADC1管腳；第十五電容C15的另一端接地。

如圖6所示，PWM處理模塊105包括第三雙運算放大器；第三雙運算放大器采用OPA2170AIDR雙運算放大器；第三雙運算放大器由第五放大器A2A和第六放大器A2B組成；第五放大器A2A的正供電電壓端接供電及處理模塊102的第一供電輸出端VCC，負供電電壓端接地；第五放大器A2A的正向輸入端接第一電阻R1、第一電容C1及第二電容C2的一端；第一電阻R1的另一端接單片機的PWM管腳；第一電容C1及第二電容C2的另一端均接地。第五放大器A2A的反向輸入端接第五放大器A2A的輸出端及第二電阻R2的一端。第二電阻R2的另一端接第三電阻R3、第三電容C3的一端及第六放大器A2B的正向輸入端。第三電阻R3及第三電容C3的另一端均接地。第六放大器A2B的反向輸入端接第四電阻R4、第五電阻R5及第四電容C4的一端；第四電阻R4的另一端接地；第五電阻R5及第四電容C4的另一端均接第六放大器A2B的輸出端及第六電阻R6的一端；第六電阻R6的另一端接第七電阻R7的一端；第七電阻R7的另一端接供電及處理模塊102的基準輸出端VREF。第六電阻R6接第七電阻R7的那端即PWM處理模塊105的輸出端In。

如圖7所示，通訊模塊106包括通訊芯片A6；通訊芯片A6采用MAX485通訊芯片。通訊芯片A6的1管腳接單片機104的RX管腳；通訊芯片A6的2管腳及3管腳均接單片機的P3.6管腳；通訊芯片A6的4管腳接單片機104的TX管腳；通訊芯片A6的5管腳接地；通訊芯片A6的6管腳接第三二極管D3的陰極、第三放電管U4的一端及第四二極管D4的陽極；通訊芯片A6的7管腳接第三放電管U4的另一端、第三二極管D3的陽極及第四二極管D4的陰極。通訊芯片A6的8管腳接供電及處理模塊102的第二供電輸出端Vout。

本實用新型的工作原理如下：

在正負極變換模塊101中，無論第一外部輸入端E1為輸入正極還是第二外部輸入端E2為輸入正極，經(jīng)過整流芯片Dz后，正負極變換模塊101的輸出端RD的電壓值均為24V。

通電的瞬間，電路內(nèi)會有一個很大的浪涌電流，為了更好的保護電路的安全，設置了第一放電管U1。

供電及處理模塊102中的電流環(huán)變送器A1將輸入的24V電壓分別轉(zhuǎn)換成為5V電壓和2.5V電壓；5V電壓為電壓放大模塊103及PWM處理模塊105供電；2.5V電壓為單片機104及PWM處理模塊105提供基準電壓。穩(wěn)壓芯片A3將電流環(huán)變送器A1輸出的5V電壓轉(zhuǎn)化為3.3V電壓輸出到單片機104及通訊模塊106。

同時，電流環(huán)變送器A1和三極管Q1組成一個電流環(huán)數(shù)據(jù)傳輸電路，將輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為4～20mA的電流信號輸出。電流環(huán)變送器A1允許輸入電壓范圍為7.5～36V，具有防過載功能，防止輸出電流過大以及通電瞬間產(chǎn)生的過沖脈沖損壞芯片。