[发明专利]具有USB输出的高精度差分电容式压力检测装置

权利要求书

1.一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，包括：

一对差分电容、检测电路模块、线性化调整模块、滤波放大输出模块、主控单元模块、USB输出存储模块；

其中，检测电路模块用于将一对差分电容数据通过输出电压的形式表现出来；线性化调整模块用于将输出电压实时线性化调整为调整电压；滤波放大输出模块用于将调整电压进行运算放大及加法电路进行调整，实现模拟量输出；主控单元模块用于将模拟量输出差分输入给ADC芯片，进行高速模数转换，并将转换好的数据存入主控芯片内部的FIFO缓存。

2.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，检测电路模块通过给一对差分电容施加一个稳定的方波信号，以及RC串联电路，得到差分电容充放电时的峰-峰值变化，再通过减法电路将峰-峰值的变化转化为输出电压的变化，从而得到压力与输出电压的数学关系。

3.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，线性化调整模块中，调整电压满足U＝K*P，其中K为线性化系数，P为当前压力。

4.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，线性化调整模块通过将输出电压经过有源滤波电路和模拟PID电路的系统负反馈对方波信号的电平值进行调整，实现对调整电压的线性化操作。

5.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，滤波放大输出模块中的模拟量输出范围在0V-10V之间。

6.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，滤波放大输出模块利用低温漂的运算放大器，对调整电压进行逐级放大，并与基准电压做加减法，得到模拟量输出。

7.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，在主控单元模块中，当FPGA主控芯片工作在SlaveFIFO模式时，可实现压力数据的快速传输存储。

8.根据权利要求1所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，所述USB输出存储模块包括：开关电路、USB接口电路、USB驱动程序、通信函数以及固件库。

9.根据权利要求8所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，所述USB输出存储模块中的开关电路，通过在FIFO缓存数据传输线上串联一个有指示灯的开关，用以实现选择存储功能；当开关接通时，与FIFO缓存形成数据通路，数据存储指示灯点亮，进行USB模块内的数据实时存储；当开关断开时，FIFO缓存数据通路断开，数据存储指示灯灭，USB模块不工作。

10.根据权利要求9所述的一种具有USB输出的差分电容式压力检测装置，其特征在于，通过USB控制芯片内部的时钟，经过片选、写入/读取信号与FPGA主控芯片实现通信；USB输出存储模块采用异步数据传输的方式。