| 主权项 |
1.一种压力感测元件电路结构,其电路主要包含: 一电源供应单元,该电源供应单元分别输出一基本 供压源、一定电流源及一定电压源,又该电源供应 单元之定电压源输出端分别与一恒定电流元件及 一放大电路接设,且该恒定电流元件另一端点则分 别与该感测元件之output2端及电源供应单元内运算 放大器接设,该电源供应单元之定电流源输出端与 该感测元件之output1端接设,又该电源供应单元分 别提供输出一基本供压源给放大电路、类比/数位 转换单元及微处理器单元以做为其基本电路元件 操作之工作电压; 一微处理器单元,该微处理器单元为一微处理器, 可透过程式将控制字码写入微处理器内之暂存器, 藉以输出一增益码及一零压力补偿码,该微处理器 输出一资料数位信号增益码至放大电路之可规划 放大电路中,又该增益码可设定该可规划放大电路 输出至类比/数位转换器之放大倍数,该微处理器 输出一资料数位信号零压力补偿码至数位/类比转 换器,令该数位/类比转换器将其资料数位信号转 换成一类比输出値(调整补偿零压力输出値),输出 送往放大电路之零电压输出补偿电路; 一类比/数位转换单元,该类比/数位转换单元包含 一类比/数位转换器及一数位/类比转换器,又该类 比/数位转换单元主要提供一类比与数位间准位信 号之编码转换以为对应输出之逻辑信号,该类比/ 数位转换器对应输出一资料数位信号至微处理器 单元,又该类比/数位转换器对应接收来自该放大 电路之一放大信号,该数位/类比转换器对应接收 来自该微处理器单元之一资料数位信号,又该数位 /类比转换器对应输出一类比零电压补偿码至放大 电路之零电压输出补偿电路; 一放大电路,该放大电路主要由包含一可规划放大 电路及一零电压输出补偿电路,该放大电路接收来 自一数位/类比转换器之零压力补偿码(资料数位 信号),经该放大电路零电压输出补偿电路之零电 压归零补偿,令该使得读零压力的读値为一可变之 读値,同时调整增接收来自该微处理器所送出之增 益码,经该可规划放大电路之增益放大,输出一放 大信号至类比/数位转换器,并为接近类比/数位转 换器满刻度的一个预设値。 2.一种压力感测元件电路结构,其系应用一微处理 器透过程式将控制字码写入微处理器内之暂存器, 藉以输出一增益码及一零压力补偿码,其中该程式 演算法(Algorithm)流程可包含: 一自动校准流程,首先将压力设为零,同时将增益 码(GainCode)値设为零,又该中央处理器单元(CPU)送出 一零压力补偿码至数位/类比转换器,经该数位/类 比转换器将其资料数位信号转换成一类比输出値( 调整补偿零压力输出値),输出送往PGA之零电压输 出补偿电路,使得ADC读零压力的读値为y0(0)=ADCmin, 即ADC的最小读値,接着压力设为量测压力的最大値 P3,ADC读値为y0(P3),调整增益码(GainCode)为X,将会使yx( P3)=ADCmax(接近ADC满刻度的一个预设値),同时又该中 央处理器单元(CPU)送出一零压力补偿码至数位/类 比转换器(DAC),经该数位/类比转换器(DAC)将其资料 数位信号转换成一类比输出値(调整补偿零压力输 出値;Cout),输出送往PGA之零电压输出补偿电路,同 时调整该値俾使PGA输出至类比/数位转换器(ADC)的 读値为yx(P3)=ADCmax,即预定之ADC的最大读値,记录X値 ,同时记录此零压力补偿码DAC値,再此以DACtune表示, 根据上述之机制(WorkChart),如表一所示,分别记录该 压力与其对应的ADC读値,进而完成一自动校准流程 ; 其中压力値与ADC读値分别以下数値界定,并同时记 录其产生数値(一)压力値=P3,ADC读値=yx(P3),其产生 之记录値为yx(P3); (二)压力値=P2(小于P3大于0),ADC读値=yx(P2),其产生之 记录値为yx(P2); (三)压力値=P2(小于P2大于0),ADC读値=yx(P1),其产生之 记录値为yx(P1); (四)压力値=0,ADC读値=yx(0),其产生之记录値为yx(0); 一使用者压力量测流程,开机时微处理器设定该增 益码(GainCode)输出设为X,并设定DAC为DACtune,并且ADC 的读値为yinit(此値为零压力的ADC读値),下列数値 的计算,作为零压力的温度补偿: y'x(0)=yinit i=1,2,3 y'x(Pi)=yx(Pi)+yinit-yx(0) 压力P时,该ADC读値(以yx(P)表示),判断yx(P)値的范围 落入哪个区间:y'x(Pi)≦yx(P)≦y'x(Pi+1)间,利用下式 运算: ,进而求得P为其所测得之压力値; 藉由当增益码(GainCode)设为X时,取类比/数位转换器 (ADC)读値,又该放大电路(PGA)的增益(Gain)与增益码( GainCode)成线性关系,且增益码(GainCode)越大增益(Gain )越大,即利用上述增益码(GainCode)之调整,和零压力 补偿码的调整,达到最大的ADC的信号与量化误差之 比値,因此压力的量测准确度愈高;同时,开机时做 零点补偿,避免由于温度的变化所造成的零点飘移 ,影响测量的准确性。 3.如申请专利范围第1项所述之压力感测元件电路 结构,其中该微处理器单元具可程式化逻辑模组, 其电路基板可积体化或作微缩设计。 4.如申请专利范围第1项所述之压力感测元件电路 结构,其中该微处理器单元接收来自一类比/数位 转换器所输出之资料数位信号,其系为一12位元资 料数位信号。 5.如申请专利范围第1项所述之压力感测元件电路 结构,其中该微处理器单元输出一资料数位信号至 数位/类比控制器模组其系为一8位元资料数位信 号。 6.如申请专利范围第1项所述之压力感测元件电路 结构,其中该微处理器单元接设至该放大电路之类 比开关闸道晶片其系为一8位元资料数位信号。 7.如申请专利范围第1项所述之压力感测元件电路 结构,其中该放大电路所示之逻辑电路系主要包括 一运算放大器、一电组及一类比开关元件组所组 成,其中该运算放大器之放大输出端接设一电阻与 另一运算放大器之放大输入端相接,该放大输出端 连接该放大输入端,经连续二极之串接放大,最后 输出送至该类比/数位控制器(ADC)之放大信号端,又 该微处理器单元之增益码(GainCode)信号输出接设至 该放大电路之类比开关元件组上,俾当该感测元件 端接收来自该恒电流元件之定电压,经微处理器单 元之韧体程式码核校后之控制信号增益码(GainCode) 输出一资料信号至运算放大器OP之输入端及运算 放大器OP之输入端,透过该数位/类比转换器(DAC)之 零电压补偿码输入至放大电路(PGA)之零电压输出 补偿电路中,调整该可规划放大电路中运算放大器 (OP)之放大信号端输出一相对放大增益至类比/数 位转换器(ADC),且该放大电路(PGA)的增益(Gain)与增 益码(GainCode)成线性关系,使得增益码(GainCode)越大 时其增益(Gain)越大,即利用上述增益码(GainCode)之 调整,和零压力补偿码的调整,达到最大的ADC的信 号与量化误差之比値。 图式简单说明: 第一图系为本创作之电路方块图。 第二图系为本创作之实施电路逻辑示意图。 第三图系为本创作放大电路之实施电路逻辑示意 图。 第四图系为本创作可程式化逻辑电路之韧体流程 示意图。 第五图系为本创作运算比値流程示意图。 |
