一种PVDF压电薄膜传感器模块制造技术

一种PVDF压电薄膜传感器模块，用于PVDF压电薄膜传感器的信号采集及处理；包括电荷放大器单元、模拟信号放大单元、数字信号单元、5V电源单元；PVDF压电薄膜传感器与电荷放大器单元连接；电荷放大器单元、模拟信号放大单元、数字信号单元依次连接；模拟信号放大单元设有模拟电压输出端A

【技术实现步骤摘要】
一种PVDF压电薄膜传感器模块


[0001]本技术涉及PVDF压电薄膜传感器数据采集
，具体涉及一种PVDF压电薄膜传感器模块。

技术介绍

[0002]PVDF压电薄膜传感器是一种具有良好柔韧性的薄膜状压电传感器，当PVDF压电薄膜传感器受到垂直方向外力作用，发生弯曲时，会输出相应的应变电压，通过对其进行合理的机械安装固定，可作为加速度传感器或振动传感器使用，应用于物体振动检测、低耗能振动唤醒开关、碰撞和倾斜监测、车辆防盗安全监测等场合；PVDF压电薄膜传感器在使用时，首先需要有与之配套的数据采集模块对输出信号进行采集和处理，然后才能传给后续应用电路进行处理应用，但目前尚没有市售与PVDF压电薄膜传感器配套的数据采集模块，因此在使用PVDF压电薄膜传感器时，需使用者独立开发与之配套的数据采集模块，因此给PVDF压电薄膜传感器实际应用带来诸多不便。

技术实现思路

[0003]为了克服
技术介绍
中的不足，本技术公开了一种PVDF压电薄膜传感器模块，采用基于集成运放的前级电荷放大器、后级电压放大器和电压比较器，构成完整的配合PVDF压电薄膜传感器使用的数据采集模块；将该模块与PVDF压电薄膜传感器配套使用，可将PVDF压电薄膜传感器输出的模拟电压信号转换为可供后续其他应用电路直接使用的、具有一定比例幅值的模拟电压信号和数字开关信号。
[0004]为了实现所述技术目的，本技术采用如下技术方案：一种PVDF压电薄膜传感器模块，用于PVDF压电薄膜传感器的信号采集及处理；包括电荷放大器单元、模拟信号放大单元、数字信号单元、5V电源单元；5V电源单元分别与电荷放大器单元、模拟信号放大单元、数字信号单元连接，为其提供工作电源；PVDF压电薄膜传感器与电荷放大器单元连接，PVDF压电薄膜传感器为压电类传感器，当其受力变形时，会在其两个输出端上集聚极性相反的电荷，电荷放大器单元将PVDF压电薄膜传感器产生的电荷信号比例转换为电压信号输出；电荷放大器单元、模拟信号放大单元、数字信号单元依次连接，电荷放大器单元输出的电压信号经模拟信号放大单元放大后输出，成为与PVDF压电薄膜传感器产生的电荷信号成比例的模拟电压信号A
‑
OUT，通过模拟信号放大单元的模拟电压输出端A
‑
out输出，可直接作为后续应用电路的信号源；模拟电压信号A
‑
OUT输入数字信号单元，数字信号单元内设置有比较阈值电压，模拟电压信号A
‑
OUT的电压与数字信号单元内的比较阈值电压进行比较，根据比较结果转换成为数字开关量信号D
‑
OUT，通过数字信号单元的数字信号输出端D
‑
out输出，可直接作为后续应用电路的开关控制信号。
[0005]进一步的，5V电源单元包括保护二极管D2及电源指示二极管D1，二极管D2及电源指示二极管D1连接外接电源VCC；外接电源VCC经保护二极管D2输出5.0V电源，为电荷放大器单元、模拟信号放大单元、数字信号单元提供电源；电源指示二极管D1串接有限流电阻
R2。
[0006]进一步的，电荷放大器单元包括集成运放U1A；薄膜压力传感器通过2PIN接口与电荷放大器单元连接，薄膜压力传感器其中一端与集成运放U1A的反向输入端2连接，另一端接地，实际应用时，薄膜压力传感器的两个输出端不分正负极，可任意插接；集成运放U1A的输出端1通过反馈电阻R1、反馈电容C1与反向输入端2连接；集成运放U1A的正向输入端3通过串接的分压电阻R8、R11的中间接点设置有偏置电压，偏置电压使电荷放大器单元输出的模拟电压信号为相对偏置电压的波形信号，分压电阻R8、R11连接在5.0V电源与地之间；集成运放U1A的正电源输入端8连接5.0V电源，负电源输入端4连接地。
[0007]进一步的，集成运放U1A的反向输入端2与薄膜压力传感器连接端之间依次设有输入电容C5、输入电阻R5，其目的是防止PVDF压电薄膜传感器的绝缘阻抗不够大所造成的零点漂移，同时改善PVDF压电薄膜传感器模块的抗干扰能力；集成运放U1A的正向输入端3与地之间设有滤波电容C7；集成运放U1A的正电源输入端8与地之间设有并联的滤波电容C3、C4。
[0008]进一步的，模拟信号放大单元包括集成运放U1B；集成运放U1A、集成运放U1B为同一个集成运算放大芯片的两个独立通道；集成运放U1B的正向输入端5直接与集成运放U1A的输出端1连接；集成运放U1B的输出端7通过可调电阻R4与集成运放U1B的反向输入端6连接；模拟信号放大单元为电压串联负反馈放大电路，用于放大电荷放大器单元输出的模拟电压信号，其中可调电阻R4用于调整反馈系数，控制模拟信号放大单元的电压放大倍数。
[0009]进一步的，集成运放U1B的反向输入端与地之间串接有电阻R3、电容C2。
[0010]进一步的，数字信号单元包括集成运放U2；集成运放U2的反向输入端3与集成运放U1B的输出端7直接连接；集成运放U2的正向输入端1通过串接分压电阻R10、R12的中间接点设置有比较电压，分压电阻R10、R12连接在5.0V电源与地之间；集成运放U2的输出端4通过上拉电阻R7连接到5.0V电源，同时集成运放U2的输出端4与外接电源VCC之间设有数字输出指示二极管D3，数字输出指示二极管D3串接有限流电阻R13；集成运放U2的正电源输入端5连接5.0V电源，负电源输入端2连接地；数字信号单元为电压比较器，从模拟信号放大单元输出的模拟电压信号A
‑
OUT与比较电压进行比较，当模拟电压信号A
‑
OUT小于比较电压时，数字信号单元输出高电平，当模拟电压信号A
‑
OUT大于比较电压时，数字信号单元输出低电平；当有高电平输出时，数字输出指示二极管D3熄灭，当有低电平输出时，数字输出指示二极管D3点亮；其中上拉电阻R7用于提高PVDF压电薄膜传感器模块的带载能力。
[0011]进一步的，集成运放U2的正向输入端3与地之间设有滤波电容C8。
[0012]进一步的，还包括4PIN接口，4PIN接口用与后续应用电路连接，输出模拟电压信号A
‑
OUT和数字开关信号D
‑
OUT，同时为PVDF压电薄膜传感器模块引入外接电源VCC；4PIN接口设有四个引脚，引脚1为外接电源VCC，引脚2为接地，引脚3为模拟信号输出口A
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out，引脚4为数字信号输出口D
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out；集成运放U1B的输出端7通过输出电阻R6与模拟信号输出口A
‑
out连接；集成运放U2的输出端4通过输出电阻R9与数字信号输出口D
‑
out连接。
[0013]由于采用如上所述的技术方案，本技术具有如下有益效果：本技术公开的一种PVDF压电薄膜传感器模块，采用基于集成运放的前级电荷放大器、后级电压放大器和电压比较器，构成完整的配合PVDF压电薄膜传感器使用的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVDF压电薄膜传感器模块，用于PVDF压电薄膜传感器的信号采集及处理；其特征是：包括电荷放大器单元（1）、模拟信号放大单元（2）、数字信号单元（3）、5V电源单元（6）；5V电源单元（6）分别与电荷放大器单元（1）、模拟信号放大单元（2）、数字信号单元（3）连接；PVDF压电薄膜传感器与电荷放大器单元（1）连接；电荷放大器单元（1）、模拟信号放大单元（2）、数字信号单元（3）依次连接；模拟信号放大单元（2）设有模拟电压输出端A
‑
out，数字信号单元（3）设有数字信号输出端D
‑
out。2.根据权利要求1所述一种PVDF压电薄膜传感器模块，其特征是：5V电源单元（6）包括保护二极管D2及电源指示二极管D1，二极管D2及电源指示二极管D1连接外接电源VCC；外接电源VCC经保护二极管D2输出5.0V电源，为电荷放大器单元（1）、模拟信号放大单元（2）、数字信号单元（3）提供电源；电源指示二极管D1串接有限流电阻R2。3.根据权利要求1所述一种PVDF压电薄膜传感器模块，其特征是：电荷放大器单元（1）包括集成运放U1A；薄膜压力传感器通过2PIN接口（4）与电荷放大器单元（1）连接，薄膜压力传感器其中一端与集成运放U1A的反向输入端2连接，另一端接地；集成运放U1A的输出端1通过反馈电阻R1、反馈电容C1与反向输入端2连接；集成运放U1A的正向输入端3通过串接的分压电阻R8、R11的中间接点设置有偏置电压，分压电阻R8、R11连接在5.0V电源与地之间；集成运放U1A的正电源输入端8连接5.0V电源，负电源输入端4连接地。4.根据权利要求3所述一种PVDF压电薄膜传感器模块，其特征是：集成运放U1A的反向输入端2与薄膜压力传感器连接端之间依次设有输入电容C5、输入电阻R5；集成运放U1A的正向输入端3与地之间设有滤波电容C7；集成运放U1A的正电源输...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁昭凯，李阳阳，赵晨东，
申请(专利权)人：洛阳冠拓电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：