CN105004476A - 一种压力传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压力传感器系统。该压力传感器系统包括：第一支撑板；压力传感器模块，固定于所述第一支撑板上；以及控温加热模块，固定于第一支撑板上，用于检测压力传感模块的工作温度并对其加热，使其维持在一个恒定的工作温度。本发明通过增加硬件成本的方法，使压力传感模块维持在一个恒定的工作温度，从而可以大大简化压力传感器的标定和温度补偿方法。

Description

一种压力传感器系统

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器系统。

背景技术

压力传感器已经广泛应用于消费电子、工业控制、气象监测等领域，其制备技术已经十分成熟。然而目前的压力传感器在标定与温度方面都存在算法复杂，费时费力的问题。

以消费电子领域常用的ST压阻式压力传感器LPS25HB为例，其标定与温度补偿过程，需要在三个温度点和两个压强点下标定完成，已经相当简化，但仍然比较复杂。工业控制和气象领域压力传感器的标定与温度补偿就更复杂了。为了在一个较宽温度范围内获得较好的气压测量精度，压阻式气压传感器需要在每个10度或者更小的温度间隔下，测试1100hPa、1013hPa、950hPa、900hPa、850hPa等压强点，以期获得一个很好的二维拟合曲线。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种压力传感器系统，以通过硬件方式简化压力传感器的标定和温度补偿方法。

(二)技术方案

本发明压力传感器系统包括：第一支撑板7；压力传感器模块2，固定于所述第一支撑板7上；以及控温加热模块3，固定于第一支撑板7上，用于检测压力传感模块2的工作温度并对其加热，使其维持在一个恒定的工作温度。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明压力传感器系统通过增加硬件成本的方法，使压力传感模块维持在一个恒定的工作温度，从而可以大大简化压力传感器的标定和温度补偿方法。

附图说明

图1为根据本发明实施例压阻式压力传感器系统的结构示意图。

【主要元件】

1-隔热外壳；

101-阻热材料；

2-压力传感器模块；

201-压力外封装壳体；  202-压力敏感元件；

3-控温加热模块；

301-加热电阻；        302-控温电路；    303-有机胶；

4-微控制检测模块；    5-电源模块；

6-电路连接柱；        7-第一印刷电路板；

8-第二印刷电路板。

具体实施方式

本发明压力传感器系统通过增加系统的复杂度，也就是在压力传感器系统中适当的位置增加加热模块，并使压力传感器核心元件压力敏感部分至于隔热箱中，来使压力传感器工作于一个恒定的温度下，最终实现只标定两个压强点就可完成压力传感器标定过程的目标。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种压阻式压力传感器系统。图1为根据本发明实施例压阻式压力传感器系统的结构示意图。如图1所示，本实施例压阻式压力传感器系统包括：隔热外壳1，其形成一隔热腔体；印刷电路板组，包括第一印刷电路板7和第二印刷电路板8，两者通过电路连接柱6相连，其中，第二印刷电路板8固定于隔热腔体的下表面；压力传感器模块2，固定于第一印刷电路板7的上表面；控温加热模块3，固定于第一印刷电路板7的下表面；微控制检测模块4，固定于第二印刷电路板8上；电源模块5，固定于第二印刷电路板8上。

以下对本实施例压阻式压力传感器系统的各个组成部分进行详细说明。

其中隔热外壳1中填充有阻热材料101，例如是泡沫材料，从而为其他元件提供一稳定的隔热环境，从而使压力传感器核心元件压力敏感部分置于该隔热环境中。

该压力传感器模块2包括：压力外封装壳体201和压力敏感元件202。其中，压力敏感元件202位于压力外封装壳体201所限定的空间内。本实施例中，压力敏感元件202为压阻式压力传感器，但本发明并不以此为限，该压力敏感元件也可为电容式压力传感器或其他压力传感器。

第一印制电路板7和第二印制电路板8为通用印制电路板，两者通过电路连接柱6连接。印刷电路板和电路连接柱均为本领域内的通用部件，此处不再详细说明。

控温加热模块3包括：加热电阻301、控温电路302和有机胶303。加热电阻301为通用大功率低阻值电阻，其贴合于第一印刷电路板7的下表面。控温电路302为通用可测温并输出控制信号的电路或专用集成电路芯片，有机胶303可为硅橡胶等中等硬度胶。控温电路中，芯片和电路元器件固定在第一印刷电路板7上，电路连接部分在第二印刷电路板上形成。同样，加热电阻301也固定在第一印刷电路板7上。有机胶303将加热电阻301和控温电路302封装起来，与其他部件隔离。

本实施例中，压力传感器模块2、控温加热模块3以及第一印制电路板层7采用层叠方式放置。然而需要说明的是，除了本实施例的层叠顺序之外，三者的层叠顺序还可以压力传感器模块2-控温加热模块3-第一印制电路板层7。

微控制检测模块4和电源模块5焊接在第二印制电路板8上。微控制检测模块4为通用微运算单元。电源模块5为通用电源产生电路或专用芯片。该电源模块5给微控制检测模块4与控温加热模块3供电。

本实施例压阻式压力传感器系统在实际应用时，电源模块同时给微控制检测模块与控温加热模块供电，控温加热模块一边检测压力传感器工作实际温度一边控制加热模块的加热量，使压力传感器维持在一个恒定的工作温度，微控制检测模块实现压力传感器信号检测并解调以及通过PID算法给控温加热模块提供控温参数，实现简化压力传感器标定补偿过程的简化，最终实现只标定两个压强点就可完成压力传感器标定过程的目标。

至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明压阻式压力传感器系统有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

综上所述，本发明通过增加一些硬件成本的方法，可以大大简化压力传感器的标定和温度补偿方法，适用于需求在一个较宽温度范围内有较好测量精度的气压传感器的领域，如工业控制、气象监测等领域，具有较好的推广应用前景。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力传感器系统，其特征在于，包括：

第一支撑板(7)；

压力传感器模块(2)，固定于所述第一支撑板(7)上；以及

控温加热模块(3)，固定于第一支撑板(7)上，用于检测压力传感模块(2)的工作温度并对其加热，使其维持在一个恒定的工作温度。

2.根据权利要求1所述的压力传感器系统，其特征在于：

所述压力传感器模块(2)和控温加热模块(3)均固定于第一支撑板(7)的上表面；或者

所述压力传感器模块(2)和控温加热模块(3)分别固定于所述第一支撑板(7)的上表面和下表面。

3.根据权利要求1所述的压力传感器系统，其特征在于，所述控温加热模块(3)包括：加热电阻(301)、控温电路(302)和有机胶(303)；

其中，所述加热电阻(301)贴合于第一支撑板(7)的下表面；所述控温电路(302)为可测温并输出控制信号的电路或专用集成电路芯片；所述有机胶(303)将所述加热电阻(301)和控温电路(302)封装在所述第一支撑板(7)的下表面。

4.根据权利要求1所述的压力传感器系统，其特征在于，还包括：

隔热外壳(1)，形成一隔热腔体；

所述第一支撑板(7)、压力传感器模块(2)和控温加热模块(3)均固定于该隔热腔体内。

5.根据权利要求4所述的压力传感器系统，其特征在于，所述隔热外壳(1)内填充有阻热材料(101)。

6.根据权利要求1所述的压力传感器系统，其特征在于，还包括：

第二支撑板(8)，通过电路连接柱(6)固定于第一支撑板(7)的下方；

微控制模块(4)，固定于所述第二支撑板(8)上，其通过PID算法给所述控温加热模块(3)提供控温参数。

7.根据权利要求6所述的压力传感器系统，其特征在于：

所述第一支撑板(7)和所述第二支撑板(8)均为印刷电路板；

所述微控制模块(4)，还用于实现压力传感器模块(2)输出的压力传感信号的检测与解调。

8.根据权利要求6所述的压力传感器系统，其特征在于，还包括：

电源模块，固定于所述第二支撑板(8)上，用于为所述控温加热模块(3)和微控制模块(4)供电。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的压力传感器系统，其特征在于，所述压力传感器模块(2)包括：压力外封装壳体(201)和压力敏感元件(202)；

其中，所述压力敏感元件(202)位于所述压力外封装壳体(201)所限定的空间内。

10.根据权利要求9所述的压力传感器系统，其特征在于，所述压力敏感元件(202)为压阻式压力传感器或电容式压力传感器。