加速度传感器电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术。


背景技术：

2.为了评判铁路工程建设与运营的安全性，振动监测作为结构监测与地质灾害监测的一个重要手段，在隧道爆破施工对临近结构物和地质灾害体的监测、桥梁结构振动监测等领域尤其重要。目前，应用于铁路领域振动监测的加速度传感器主要有压电式加速度传感器、光纤加速度传感器和mems加速度传感器。压电式加速度传感器由于非加速度因素产生的应变会改变其电荷量，造成干扰，导致压电传感器的信号失真；光纤加速度传感器由于其成本高，技术要求高，设备复杂等缺点也限制了它的应用和推广；而mems加速度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，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高等特点。mems加速度传感器能够将信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种高精度的加速度传感器电路。
4.本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，加速度传感器电路，包括mems传感器模块(u1)，其特征在于，所述mems传感器模块的range端口连接有输入电压选择开关(j1)；所述mems传感器模块与电源管理模块连接，所述电源管理模块包括：
5.时序控制电路(u2)，芯片型号为lm3881mm，其vcc端接电源高电平端，其en端通过一个电阻接电源高电平端，其inv端和gnd端接地，其tadj端通过电容接地，其第一输出端通过第一电阻接电源高电平端，其第二输出端通过第二电阻接电源高电平端；
6.第一基准电压源电路(u3)，芯片型号为lm4132a，其vin端接接电源高电平端，其gnd端接地，其en端接时序控制电路(u2)的第一输出端，其vref端作为数字电压输出端连接mems传感器模块(u1)的v1p8dig端；
7.第二基准电压源电路(u4)，芯片型号为lm4132a，其vin端接接电源高电平端，其gnd端接地，其en端接时序控制电路的第二输出端，其vref端作为模拟电压输出端连接mems传感器模块(u1)的v1p8ana端。
8.所述时序控制电路(u2)的第一输出端和第二输出端皆通过电容接地。
9.本实用新型的有益效果是，通过准确的电源管理技术，降低了加速度传感器的误差，有效提高了传感器的精度和可靠性。
附图说明
10.图1是传感器模块的周边电路图。
11.图2是电源管理部分的电路图。
具体实施方式
12.参见图1和图2。
13.本实用新型针对mems加速度传感器内部1.8v电源精度不高，存在10％的误差。采用内部1.8v给加速度芯片的数字和模拟1.8v电源引脚供电，后续采样计算得到的加速度值误差将增大，影响加速度测量精度。本实用新型使用两个外部高精度1.8v基准电源给mems加速度提供模拟和数字的1.8v电源。mems加速度传感器一共有三个电源，分别是主电源3.3v、模拟1.8v电源和数字1.8v电源，本实用新型严格控制三个电源的上电顺序，有效的解决了频繁断电上电过程中会造成加速度芯片死机的问题。
14.具体的说，本实用新型包括：
15.mems传感器模块(u1)，采用三轴mems加速度芯片adxl354，其具有x/y/z三个方向的加速度输出端。该加速度芯片感应监测环境的振动信号，产生x/y/z三个方向的加速度信号。adxl354具有两种电源供电模式，当第11脚v
suplly
接3.3v时，第8脚v
1p8dig
和第9脚v
1p8ana
由内部1.8vldo供电；当第11脚v
suplly
接地时，第8脚v
1p8dig
和第9脚v
1p8ana
由外部两个1.8v精密低压差基准电压源供电。由于芯片内部的1.8v ldo误差大，将v
supply
引脚接地由外部1.8vldo给第8脚和第9脚供电，第5脚v
ddio
为adxl354的主电源，由3.3v供电。本实用新型通过图2所示的电源管理电路严格控制3.3v主电源和两个1.8v ldo电源的上电顺序。
16.所述的电源管理电路如图2所示，包括一个电源序列发生器lm3881，两个1.8v精密低压差基准电压源芯片lm4132a
‑
1.8v。
17.时序控制电路(u2)采用电源序列发生器lm3881芯片，通过第5脚tadj连接的电容值大小来调节其第7、8脚的第一输出端flag1、第二输出端flag2输出延时时间；
18.两个1.8v精密低压差基准电压源芯片lm4132a
‑
1.8v，其使能引脚与电源序列发生器lm3881的两个输出引脚flag1和flag2连接，通过序列发生器的输出延时来控制两个高精度电源芯片的1.8v间隔输出；
19.采用本实用新型的电源管理电路可实现三轴mems加速度芯片的3.3v主电源v
ddio
比1.8v数字电源v
1p8dig
先得电，1.8v数字电源v
1p8dig
比1.8v模拟电源v
1p8ana
先得电；
20.本实用新型的mems传感器模块adxl354在上电瞬间即可控制各个电源引脚的得电顺序，adxl354的第5引脚v
ddio
比第8引脚v
1p8dig
先上电10us以上，第8引脚v
1p8dig
比第10引脚v
1p8ana
先上电10us以上。本实用新型通过上述的电源管理电路可实现adxl354各个电源引脚得电顺序的严格控制，延时时间可通过电源管理电路中电源序列发生器lm3881第5脚tadj连接的电容值大小进行调节。


技术特征：
1.加速度传感器电路，包括mems传感器模块(u1)，其特征在于，所述mems传感器模块的range端口连接有输入电压选择开关(j1)；所述mems传感器模块与电源管理模块连接，所述电源管理模块包括：时序控制电路(u2)，芯片型号为lm3881mm，其vcc端接电源高电平端，其en端通过一个电阻接电源高电平端，其inv端和gnd端接地，其tadj端通过电容接地，其第一输出端通过第一电阻接电源高电平端，其第二输出端通过第二电阻接电源高电平端；第一基准电压源电路(u3)，芯片型号为lm4132a，其vin端接接电源高电平端，其gnd端接地，其en端接时序控制电路(u2)的第一输出端，其vref端作为数字电压输出端连接mems传感器模块(u1)的v1p8dig端；第二基准电压源电路(u4)，芯片型号为lm4132a，其vin端接接电源高电平端，其gnd端接地，其en端接时序控制电路的第二输出端，其vref端作为模拟电压输出端连接mems传感器模块(u1)的v1p8ana端。2.如权利要求1所述的加速度传感器电路，其特征在于，所述时序控制电路(u2)的第一输出端和第二输出端皆通过电容接地。

技术总结
加速度传感器电路，涉及电子技术。本实用新型包括MEMS传感器模块，其特征在于，所述MEMS传感器模块的RANGE端口连接有输入电压选择开关；所述MEMS传感器模块与电源管理模块连接，所述电源管理模块包括：时序控制电路、第一基准电压源电路、第二基准电压源电路。本实用新型的有益效果是，通过准确的电源管理技术，降低了加速度传感器的误差，有效提高了传感器的精度和可靠性。的精度和可靠性。的精度和可靠性。


技术研发人员：姚书琴 潘兆马 杨学锋 王珣 袁焦 杨森 伏坤 刘勇 邹文露 徐鑫 余博 方钱宝 陈春雷 周忠德
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2021.03.30
技术公布日：2021/11/5