專利名稱：在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感電路，尤其是涉及一種高精確度、高準確度、應用成本低、使用方便的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發(fā)展，基礎建設，飼料，冶金，化工，配料等行業(yè)也得到了快速的發(fā)展。為了提高生產效率，降低生產成本，工業(yè)現(xiàn)場越來越需要智能化，自動化的管理。這時就需要把工業(yè)現(xiàn)場的各種信號傳輸?shù)娇刂浦行?，便于集中管理。所以模擬量輸出模塊越來越多的應用在稱重等行業(yè)，因為它可將稱重傳感器輸出的信號轉化為常用的工業(yè)控制信號，實時傳輸和實時顯示，可廣泛應用于混凝土和浙青攪拌站，飼料，冶金，化工，配料等工業(yè)場合。模擬量輸出是一種信號通信形式，它實質上是一種差分信號，相比于其他數(shù)字信號通訊形式有抗干擾性能強、傳輸距離更遠的優(yōu)點。含模擬量輸出的重量變送模塊是針對工業(yè)現(xiàn)場需要重量變送的場合而開發(fā)的一種產品。目前工業(yè)上應用的標準模擬量輸出形式有一、電流型輸出4 20mA，0 20mA，0 24mA ；二、電壓型輸出0 5V，0 10V，-5V +5V，-IOV +IOV現(xiàn)在市場上的大部分重量變送模塊的模擬量輸出形式一般只能輸出這些模擬量形式中的一種，極少數(shù)的可以通過內部跳線選擇的形式來實現(xiàn)同系列輸出(電流型或電壓型)中的兩種或多種。這樣在工業(yè)應用現(xiàn)場就出現(xiàn)了一些問題如果某項目中原來設計使用的是電流型的模擬量輸出模塊(例如4 20mA輸出模塊)，但是下一步設計需要的是電壓型的模擬量輸出模塊(例如0 5V輸出模塊)，這時就需要聯(lián)系模塊廠家定制不同輸出形式的重量變送模塊來實現(xiàn)(在的例子中就需要重新定制0 5V輸出模塊，而原來定制的 4 20mA輸出模塊則派不上用場)，這樣大大增加了用戶方案變更帶來的成本，對用戶的方案選擇帶來很大的局限性。這種形式的重量變送模塊帶來用戶方案評估過程的成本增高， 效率降低，不能很好的滿足工業(yè)應用的要求。
發(fā)明內容為了克服上述缺點，本實用新型目的在于提供一種高精確度、高準確度、應用成本低、使用方便的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)。本實用新型通過以下技術措施實現(xiàn)的，一種在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，包括電連接重量傳感器的A/D轉換模塊、電連接多種電壓和電流的模擬量輸出接口的 D/A轉換模塊以及電連接A/D轉換模塊和D/A轉換模塊的微控制模塊。具體的，所述D/A轉換模塊為AM422芯片。作為一種優(yōu)選方式，所述A/D轉換模塊和微控制模塊之間還設置有A/D隔離模塊。 作為一種優(yōu)選方式，所述D/A轉換模塊和微控制模塊之間還設置有D/A隔離模塊。 作為一種優(yōu)選方式，所述微控制模塊上還電連接有顯示及按鍵操作模塊。[0013]具體的，所述各模塊都電連接在一電源模塊上。作為一種優(yōu)選方式，所述D/A轉換模塊通過保護和濾波電路電連接模擬量輸出接□。具體的，所述保護和濾波電路為D/A轉換模塊的電流輸出端或電壓輸出端設置有二支路通過路二極管分別電連接在15V電源的正負極，其主電路通過一電阻、一 TVS管和至少一濾波元器件后電連接模擬量輸出接口。A/D轉換模塊從重量傳感器接口采集到對應的實時重量信號，并轉換為數(shù)字信號， MCU通過A/D隔離模塊讀取A/D轉換模塊轉換得到的數(shù)字信號，通過適當?shù)倪\算，得到實際的當前重量值，然后再通過D/A隔離模塊控制D/A轉換模塊實現(xiàn)對外模擬量輸出，輸出方法是首先按照輸出要求配置好D/A轉換模塊，明確所需要的輸出形式，如0 20mA輸出，這時 MCU會按照重量為零時輸出0值D/A碼對應模擬量輸出接口輸出0mA，本實用新型采用模塊式D/A轉換芯片的D/A轉換功能，系統(tǒng)整體體積小，引出線和焊接點少，技術實現(xiàn)簡單，可靠性高；本實用新型將多種電壓型和電流型的模擬量輸出由微控制模塊來完成，只需通過簡單的軟件配置操作就可以滿足客戶對不同模擬量的應用要求，方便用戶選型及訂貨；采用了 DA轉換輸出，由不同的D/A碼線性對應各種模擬量輸出形式，保障了輸出的高精度，同時考慮到工業(yè)現(xiàn)場的各種強干擾因素，在模擬量輸出部分針對接口使用了全面的保護和濾波電路，較大程度的加強了模擬量輸出在工業(yè)現(xiàn)場的抗干擾能力。本實用新型利用AM422芯片的強大，巧妙的通過外部電路配合，非常方便的為工業(yè)現(xiàn)場提供了更多、更方便的模擬量輸出選擇，更好的滿足了工業(yè)現(xiàn)場由模擬量實現(xiàn)重量變送的多樣化應用要求。以其徹底的高精確度、高準確度、應用成本低、使用方便等優(yōu)勢更好的實現(xiàn)了模擬量變送系統(tǒng)在稱重自動化控制系統(tǒng)中的廣泛的應用。

圖1為本實用新型實施例的結構框圖；圖2為本實用新型實施例中AM422芯片附近的電路原理圖；圖3為本實用新型實施例中保護和濾波電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合實施例并對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1，一種在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，包括電連接重量傳感器接口 1的A/D轉換模塊2、通過保護和濾波電路8電連接多種電壓和電流的模擬量輸出接口 9的 AD5422芯片7以及通過A/D隔離模塊3電連接A/D轉換模塊2和通過D/A隔離模塊6電連接AM422芯片7的MCU芯片4。MCU芯片4上還電連接有顯示及按鍵操作模塊5，MCU芯片 4和各模塊都電連接在一外接電源的電源模塊10上。A/D轉換模塊2由重量傳感器接口 1采集對應的實時重量信號，并轉換為數(shù)字信號，MCU芯片4通過A/D隔離模塊3讀取A/D轉換模塊2轉換得到的數(shù)字信號，通過適當?shù)倪\算，得到實際的當前重量值，然后再通過D/A隔離模塊6控制AM422芯片7實現(xiàn)對外模擬量輸出(目前工業(yè)上應用的標準模擬量輸出形式有1、電流型輸出4 20mA，0 20mA，0 MmA ;2、電壓型輸出0 5V，0 10V，-5V +5V，-10V +10V)，輸出方法是首先按照輸出要求配置好AM422芯片7，明確所需要的輸出形式，如0 20mA輸出，這時MCU會按照重量為零時輸出0值D/A碼對應模擬量輸出接口輸出0mA，最大量程值時輸出65535值 D/A碼對應模擬量輸出接口輸出20mA。65536值D/A碼線性對應輸出0 20mA，理論最小輸出分辨率至少能做到0.4 μ A，保障了系統(tǒng)的高精度輸出。同理，只需要簡單的通過顯示及按鍵操作模塊5部分對模擬量輸出形式進行配置，將系統(tǒng)模擬量輸出配置成4 20mA， 0 20mA，0 24mA，0 5V，0 10V，-5V +5V，-IOV +IOV其中任何一種需要的輸出形式，即可得到由65536值D/A碼線性對應的相應模擬量輸出，為客戶的模擬量應用形式帶來了極大的方便與快捷。圖2中AM422芯片7通過一個多功能的四線式SPI串行接口經D/A隔離模塊受控于MCU，即是上圖中的LATCH、SCLK、SDIN和SDO四個信號，MCU通過SPI接口配置AM422 的輸出形式，然后傳送實時重量對應的D/A碼值到AM422，AM422芯片7再將接收到的D/ A碼轉換成對應的模擬量(即圖中的VOUT或IOUT信號)通過模擬量輸出接口 9輸出。由于系統(tǒng)有-5V +5V，-IOV +IOV等負電壓輸出形式，所以AM422芯片7供電由士 15V和 5V三路電源實現(xiàn)，由電源模塊10提供穩(wěn)定的供電電源，保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。AM422芯片7可以工作在工業(yè)級-400C 850C溫度范圍之內，當其輸出為電流型G 20mA，0 20mA，0 24mA)時，輸出溫度漂移為士3PPm/0C，滿量程最大誤差為士0.01%;當輸出為電壓型(0 5V，0 10V，-5V +5V，-IOV +10V)時，輸出溫度漂移為士2PPm/0C，滿量程最大誤差為士0.01%。這些參數(shù)更深入的保證了系統(tǒng)輸出的高精確度和高準確度。在圖3保護和濾波電路8中，首先通過D1、D2、D3、D4四個二極管分別對電壓或電流輸出端進行鉗位，將IOUT和VOUT兩個信號電壓鉗位在士 15V范圍之內，防止外部接錯線產生高壓反灌燒壞AM422芯片7 ；但是考慮到二極管鉗位動作時間過長，當接口遭受靜電或雷擊等瞬間高壓沖擊時，由于二極管還沒有來得及動作，高壓信號已經對內部電路造成了損害，所以在電壓和電流輸出端后級分別加上T2和Tl兩個TVS管，對接口遭受靜電或雷擊等瞬間高壓沖擊進行泄放保護，同樣實現(xiàn)對AM422芯片7保護作用；同時在靠近輸出端子部分加了 Cl、C2、C 3、C4、LCI、LC2等濾波器件，它們對模擬量信號傳輸線上帶來的干擾信號進行濾波處理，保障信號傳輸?shù)恼_性。需要注意的是，設計中針對電流型和電壓型輸出形式分別采用了不同的端子位置輸出，Jl部分為系統(tǒng)的模擬量輸出接口 9，當系統(tǒng)配置為電流型輸出時，需要將模擬量連接電纜連接到Jl端子的IOUT+和IOUT-位置，實現(xiàn)差分傳輸；當系統(tǒng)配置為電壓型輸出時，則需要將模擬量連接電纜連接到Jl端子的VOUT+和 VOUT-位置，實現(xiàn)差分傳輸。這樣就只需要通過簡單的更改模擬量輸出配置就可以滿足不同的模擬量輸出需求。以上是對本實用新型在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)進行了闡述，用于幫助理解本實用新型，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，任何未背離本實用新型原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于包括電連接重量傳感器的A/D轉換模塊、電連接多種電壓和電流的模擬量輸出接口的D/A轉換模塊以及電連接A/ D轉換模塊和D/A轉換模塊的微控制模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述 D/A轉換模塊為AM422芯片。
3.根據(jù)權利要求1所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述 A/D轉換模塊和微控制模塊之間還設置有A/D隔離模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述 D/A轉換模塊和微控制模塊之間還設置有D/A隔離模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述微控制模塊上還電連接有顯示及按鍵操作模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述各模塊都電連接在一電源模塊上。
7.根據(jù)權利要求1所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述 D/A轉換模塊通過保護和濾波電路電連接模擬量輸出接口。
8.根據(jù)權利要求7所述的在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，其特征在于所述保護和濾波電路為D/A轉換模塊的電流輸出端或電壓輸出端設置有二支路通過路二極管分別電連接在15V電源的正負極，其主電路通過一電阻、一 TVS管和至少一濾波元器件后電連接模擬量輸出接口。
專利摘要本實用新型涉及傳感電路，公開了一種在重量變送中實現(xiàn)多模擬量輸出的系統(tǒng)，包括電連接重量傳感器的A/D轉換模塊、電連接多種電壓和電流的模擬量輸出接口的D/A轉換模塊以及電連接A/D轉換模塊和D/A轉換模塊的微控制模塊。本實用新型具有高精確度、高準確度、應用成本低、使用方便的優(yōu)點。
文檔編號G01D5/14GK202188896SQ201120262199
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權日2011年7月22日
發(fā)明者蘇曉明, 高源 申請人:深圳市杰曼科技有限公司