[發明專利]一種分布式傳感器集成芯片測控系統

在審

• 申請號: 202211487614.8
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115931046A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李孝艷;周詩崠;李恩田;呂曉方;柳楊
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 張秋月

本發明涉及傳感器集成技術領域，尤其涉及一種分布式傳感器集成芯片測控系統，包括傳感器矩陣、傳感器采集通道矩陣和繼電器矩陣，傳感器矩陣用于采集被檢測物參數，采集通道矩陣用于采集傳感器矩陣的電變量信號，繼電器矩陣用于控制傳感器矩陣的傳感器線路的通斷。本發明解決現有傳感器采集時基本采用單個傳感器配合單通道采集，采集效率低，布置成本高，且不便于大量傳感器采集管理的問題。

技術領域

本發明涉及傳感器集成技術領域，尤其涉及一種分布式傳感器集成芯片測控系統。

背景技術

傳感器廣泛應用于人工智能及物聯網領域的溫度、壓力、濕度等數據的采集。隨著人工智能及物聯網技術不斷發展，對同一單元系統中采集數據的空間準確性提出了更高要求，這就需要在同一單元系統中使用更多數量傳感器，因此，對傳感器的集成性及系統性提出了挑戰。

目前市面上傳感器采集時基本采用單個傳感器配合單通道采集，采集效率低，且不便于大量傳感器采集管理；隨著應用場景中所需傳感器數量的增加，采集通道數和傳感器線束也隨之增加，隨之而來的是系統復雜度的增加，可靠性降低；同時，搭建一個高密度的傳感器采集測控系統也需要較高成本。

發明內容

針對現有傳感器集成性的不足，本發明所采用的技術方案是：一種分布式傳感器集成芯片測控系統，包括：傳感器矩陣、傳感器采集通道矩陣和繼電器矩陣；傳感器矩陣用于采集被檢測物參數；采集通道矩陣用于采集傳感器矩陣的電變量信號；繼電器矩陣用于控制傳感器矩陣的傳感器線路通斷；

傳感器矩陣由M行*N列的傳感器組成，傳感器采集通道矩陣由1行*N列的傳感器采集通道組成，繼電器矩陣由M行*1列的繼電器組成；第M行的每個傳感器的一端相連后與對應的第M行繼電器的一端連接；第N列的每個傳感器的一端相連后與對應第N列傳感器采集通道的一端連接；每個傳感器采集通道相連后與每個繼電器的另一端連接，從而形成閉合回路，通過單獨控制第M行繼電器的開閉，實現對第M行的N個傳感器線路的斷開與連通。

進一步的，還包括傳感器采集卡主控芯片、繼電器控制板主控芯片和上位機，繼電器控制板主控芯片的一端分別與M個繼電器連接；傳感器采集卡主控芯片的一端與N個傳感器采集通道連接；繼電器控制板主控芯片的另一端和傳感器采集卡主控芯片的另一端均與上位機連接；通過上位機控制第M行繼電器的開閉，從而控制第M行的N個傳感器線路的斷開與連通；通過上位機控制N個傳感器采集通道的數據采集，即可以控制任意位置傳感器的數據采集。

進一步的，傳感器矩陣中M≥1，N≥1，且M、N不同時為1。

進一步的，被檢測物參數包括：溫度、壓力、濕度等。

進一步的，電變量信號包括：電壓、電流、電阻等。

進一步的，傳感器矩陣中的第M行傳感器的外導線焊盤與第M行繼電器的一側接線端子通過導線相連，傳感器矩陣的中第N列傳感器的外導線焊盤與第N列傳感器采集通道的一側接線端子通過導線相連，外導線焊盤總數為M+N個，第M行繼電器的另一側接線端子與傳感器采集通道的另一側接線端子通過導線相連。

進一步的，傳感器矩陣設置于集成芯片封裝模具內，并填充硅膠或樹脂，每個傳感器的傳感面與外界相通，即傳感面可以與被測物接觸，用于被測物的數據采集。

本發明的有益效果：

1、分布式的傳感器相互連接且可通過繼電器依次閉合與開啟動作進行獨立回路的數據采集；

2、充分利用了傳感器采集卡的有限采集通道，實現了采集通道復用；

3、分布式傳感器適用于大規模傳感器的數據采集，不局限于行列數相同的傳感器排布，甚至不局限于在芯片上集成；傳感器數量分布的越多，節省的傳感器線束也就越多，且實現了傳感器的集成化，高密度化；

4、便于大批量傳感器的統一監測，推進物聯網的在線管理；