[实用新型]一种基于MEMS传感器的振动变送器

说明书

本实用新型公开了一种基于MEMS传感器的振动变送器，包括MEMS传感器、微处理器、低通滤波器、电压电流变换电路、电源模块，所述MEMS传感器的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器输出端的输出信号经低通滤波器滤波后输入电压电流变换电路，所述电源模块为变送器的各部分供电。所述MEMS传感器用于采集振动信号，然后输入微处理器进行处理并输出PWM脉冲信号，输出后的PWM脉冲信号经过低通滤波器滤波后输入电压电流变换电路以得到模拟电流信号，本实用新型通过将MEMS传感器采集的振动电压信号转换为电流信号传输，可防止电磁干扰和传输过程中的信号衰减，且结构简单、成本低、运算量小、响应速度快，可直接匹配二线制接口采样电路使用，适宜批量生产。

技术领域

本发明涉及振动变送器技术领域，具体涉及一种基于MEMS传感器的振动变送器。

背景技术

振动检测在动力机械、交通运输、建筑等工业部门及环境保护、劳动保护等方面有重要作用。现有的对振动信号进行检测主要采用的是压电式加速度计，虽然其体积小、重量轻，但是其成本偏高，不适合批量生产。

MEMS传感器即微机电系统(Microelectro Mechanical Systems)，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。目前已研制出包括微型压力传感器、加速度传感器、微喷墨打印头、数字微镜显示器等在内的几百种产品，其中MEMS传感器占相当大的比例。MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、使用方便、对外置模拟采样电路要求简单、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等特点，因而在家电控制、安防、手机等诸多领域得到了日益广泛的应用。目前其使用方式，多为内置于设备或整机内部，测试出的加速度数值供本设备内部使用。但当作为变送器时，需要将其采集输出的电压信号进行长距离的传输，由于I2C通信接口的传输距离限制，电压型输出会出现信号衰减，而且容易受电磁干扰。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于MEMS传感器的振动变送器，能够将MEMS传感器输出的振动电压信号转换为模拟电流信号，在传输过程中可防止电磁干扰，减少衰减，且结构简单、成本低、运算量小、相应速度快，并可直接匹配二线制接口采样电路,适宜批量生产。

本实用新型采用的技术方案为：

一种基于MEMS传感器的振动变送器，包括MEMS传感器、微处理器、低通滤波器、电压电流变换电路、正输出端、负输出端、电源模块，所述MEMS传感器的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器输出端的输出信号经低通滤波器滤波后输入电压电流变换电路，所述电源模块为MEMS传感器、微处理器以及电压电流变换电路供电。

所述电压电流变换电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、运算放大器、三极管、稳压二极管，所述低通滤波器的输出端与第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端分别与运算放大器的反相输入端、第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端分别与第六电阻的第一端、运算放大器的同相输入端连接并接地，所述运算放大器的输出端分别与三极管的基极、稳压二极管的阴极连接，所述稳压二极管的阳极接地，所述第六电阻的第二端与三极管的发射极连接，所述三极管的集电极与运算放大器的电源端共同接电源电压，所述三极管的集电极与第七电阻的第一端分别作为振动变送器的正输出端口和负输出端口。

所述MEMS传感器用于采集振动信号，所述微处理器将MEMS传感器输出的振动电压信号进行处理并输出PWM脉冲信号，输出后的PWM脉冲信号经过低通滤波器滤波后输入电压电流变换电路，进而得到模拟电流信号。

进一步地，为了避免开关电源斩波模式带入的纹波对信号传输质量的影响，所述电源模块采用LDO供电模式的线性直流稳压电源。