[发明专利]具有USB输出的高精度差分电容式压力检测装置

说明书

本发明公开了一种具有USB输出的高精度差分电容式压力检测装置，通过在传统检测装置的基础上，增加USB开关按钮的USB模块电路，实现为用户提供便利的实时数据存储，尤其是在压力检测装置调零或由于使用时间过长后装置准确性下降或出现故障后的数据检测。

技术领域

本发明涉及电容式压力检测装置，尤其涉及一种具有USB输出的高精度差分电容式压力检测装置。

背景技术

高精度差分电容式压力检测装置，其检测原理是通过一对高精度差分电容的微小变化来表达被测环境压力，并通过模拟量(0-10V)或者数字量(RS485串口输出)的方式输出，用户将检测数据接入检测系统进行处理。为了增加数据处理手段的自由度。提高压力检测数据存储便利性，本发明提供了一宗在原有模拟量/数字量输出方式的基础上添加一种USB输出方式的高精度差分电容式压力检测装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种具有USB输出的高精度差分电容式压力检测装置，目的在于增加检测数据处理手段的自由度、提高检测数据存储的便利性，优化了压力检测装置调零过程的数据存储和分析、故障数据还原的过程，便于装置维护和线性化调整。

(二)技术方案

本发明提供了一种具有USB输出的高精度差分电容式压力检测装置，包括：一对差分电容、高精度检测电路模块、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，高精度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。

高精度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。

在线性化调整模块中，调整电压满足U＝K*P，其中K为线性化系数，P为当前压力。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。

滤波放大输出模块中的模拟量输出范围在0V-10V之间。滤波放大输出模块利用高精度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。

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。

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。

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。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。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、通过本发明提供的方案，使输出的压力检测数据便于存储和分析。

2、当调零和装置故障时可提供实时监测数据，便于线性化分析和故障分析。

附图说明