專利名稱：數(shù)字稱重變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子稱重及電子傳感測(cè)量領(lǐng)域，具體是指一種能將稱重傳感器輸出的模擬信號(hào)在傳輸前先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的數(shù)字稱重變送器。
現(xiàn)在電子稱量領(lǐng)域，通常采用的方式是將傳感器信號(hào)，通過(guò)信號(hào)電纜傳輸?shù)絻x表，而儀表往往遠(yuǎn)離被測(cè)傳感器。這樣在傳輸過(guò)程中，信號(hào)被衰減且非常易受噪音信號(hào)干擾，從而失去了被測(cè)信號(hào)的真實(shí)性。盡管采用了不少防范措施，例如，變四線傳輸為六線傳輸，往往增加了設(shè)備成本及技術(shù)難度，卻仍未能最終消除噪音干擾和信號(hào)衰減。雖然已經(jīng)有數(shù)字型稱重傳感器，即將這種模數(shù)轉(zhuǎn)換與傳感器做成一體，但由于體積及價(jià)格上的昂貴，滿足不了實(shí)際需要。
本實(shí)用新型的目的就在于提供一種數(shù)字稱重變送器，把稱重傳感器信號(hào)在傳輸前先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，增大傳輸距離，減小傳輸誤差，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種數(shù)字稱重變送器，其電路部分由放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路、微處理器(CPU)及電平變換電路組成，其中，稱重傳感器輸出的模擬信號(hào)由放大電路的輸入端輸入，經(jīng)放大后的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路的輸入端，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)輸出，再送至微處理器(CPU)的輸入/輸出采集端口，微處理器(CPU)有輸出端口與模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路的控制輸入端口相連，有輸入/輸出(I/O)端口與電平變換電路相連，經(jīng)電平變換后作為該數(shù)字稱重變送器的數(shù)字輸出信號(hào)串行輸出。
為提高本實(shí)用新型數(shù)字稱重變送器的安全可靠性，所述的微處理器(CPU)的串行輸出端口與電平變換電路之間可連接有光電隔離電路。
另設(shè)有一溫度傳感器，其輸出亦接至微處理器(CPU)的輸入/輸出端口，使溫度參數(shù)與稱重傳感器信號(hào)同時(shí)輸出，對(duì)進(jìn)一步溫度調(diào)整提供必須的數(shù)據(jù)。
所述的微處理器(CPU)可采用16C554單片機(jī)。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路可采用集程控放大器、A/D變換和數(shù)字濾波器為一體的多功能芯片AD7710。
上述數(shù)字稱重變送器在實(shí)際應(yīng)用中，可設(shè)計(jì)成一專用集成電路芯片，具有32條管腳，外形參考尺寸為46.5×27.5×10(mm)。
由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型采用內(nèi)置式CPU管理，高精度放大、A/D、數(shù)字濾波器，并在數(shù)字信號(hào)輸出前做光電隔離，切斷了外界電路對(duì)本實(shí)用新型裝置的電子干擾，并創(chuàng)造了溫度參數(shù)與傳感器信號(hào)同時(shí)輸出的技術(shù)方案，對(duì)進(jìn)一步的溫度調(diào)整提供了必須的數(shù)據(jù)。由于本實(shí)用新型將模擬信號(hào)在傳輸前轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因而可極大增大傳輸距離，減小傳輸誤差。本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中采取模塊化設(shè)計(jì)，體積之小，甚至可以裝進(jìn)稱重傳感器中，因而可以大大縮短傳感器信號(hào)電纜，提高整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的電路框圖圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型的軟件框圖；圖4為本實(shí)用新型產(chǎn)品外形示意圖。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1所示。本實(shí)用新型的電路部分包括放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路、微處理器(CPU)及電平變換電路。其中來(lái)自傳感器的模擬輸入信號(hào)LOAD CELL經(jīng)過(guò)放大電路放大后，送入A/D轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字信號(hào)送至CPU的I/O端口，由CPU對(duì)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行管理，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電平變換電路的電平變換完成與上一級(jí)的通訊。
為了提高變送器的安全可靠性，可在數(shù)字信號(hào)輸出前加光電隔離電路，以切斷外界電路對(duì)本實(shí)用新型裝置的電子干擾。為進(jìn)一步提高測(cè)量精度，對(duì)進(jìn)一步溫度調(diào)整提供必須的數(shù)據(jù)，另設(shè)一溫度傳感器與CPU的I/O口相接，使溫度參數(shù)與稱重傳感器信號(hào)同時(shí)輸出。另外，參見(jiàn)圖4，本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，采取模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)封裝為一具有32條管腳的專用集成電路芯片，其外形參考尺寸為46 5×27.5×10(mm)，其體積之小，甚至可以裝進(jìn)稱重傳感器中。因而可以大大縮短傳感器信號(hào)電纜，提高整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
本實(shí)用新型裝置的使用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，使測(cè)量問(wèn)題變的極為簡(jiǎn)單，只須按要求接通電路，就可把信號(hào)不失真地傳送幾百米以外，使原來(lái)工程師的工作，可由技術(shù)工人代替完成。
請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，本實(shí)用新型的具體實(shí)施電路原理圖。稱重傳感器信號(hào)LOAD CELL經(jīng)R1/C1和R2/C2端，耦合至運(yùn)算放大器AMP01的2、3腳，經(jīng)放大后，由6腳輸出至A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7710的7腳。AD7710是集程控放大器、A/D變換和數(shù)字濾波器為一體的多功能芯片，輸入A/D In經(jīng)進(jìn)一步的程控放大及A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波后，由其22腳串行輸出至單片機(jī)16C554的I/O端口RB2。單片機(jī)通過(guò)9腳RB2實(shí)現(xiàn)A/D數(shù)據(jù)的存取，通過(guò)8、10、11、12、13腳實(shí)現(xiàn)對(duì)AD7710芯片的管理控制。溫度信號(hào)由溫度傳感器TMP03獲得，并傳至單片機(jī)16C554的3腳RTCC。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)的2腳RA3及14腳RB7串行輸出，并經(jīng)過(guò)光隔TL01的光電隔離后，經(jīng)過(guò)電平變換ICL232的電平轉(zhuǎn)換，由TXD、RXD輸出，完成與上位機(jī)的通訊。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，為單片機(jī)16C554的軟件工作流程圖。CPU接收上位機(jī)的設(shè)置參數(shù)，并對(duì)A/D芯片AD7710進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后處于接收命令狀態(tài)。當(dāng)上位機(jī)無(wú)命令下傳時(shí)，則接收A/D采樣結(jié)果數(shù)據(jù)，并向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)；當(dāng)上位機(jī)有命令下傳時(shí)，若為測(cè)試溫度命令，則采集溫度數(shù)據(jù)，并上傳該數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行A/D采集，若不為測(cè)試溫度命令，則重新初始化，開(kāi)始工作。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字稱重變送器，其電路部分由放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路、微處理器(CPU)及電平變換電路組成，其特征在于稱重傳感器輸出的模擬信號(hào)由放大電路的輸入端輸入，經(jīng)放大后的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路的輸入端，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)輸出，再送至微處理器(CPU)的輸入采集端口，微處理器(CPU)有輸出端口與模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路的控制輸入端口相連，有輸入/輸出(I/O)端口與電平變換電路相連，經(jīng)電平變換后作為該數(shù)字稱重變送器的數(shù)字輸出信號(hào)串行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字稱重變送器，其特征在于所述的微處理器(CPU)的串行輸出端口與電平變換電路之間連接有光電隔離電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字稱重變送器，其特征在于另設(shè)有一溫度傳感器，其輸出亦接至微處理器(CPU)的輸入/輸出端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字稱重變送器，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路系采用集程控放大器、A/D變換和數(shù)字濾波器為一體的多功能芯片AD7710。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字稱重變送器，其特征在于所述的放大電路系采用運(yùn)算放大器AMP01。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字稱重變送器，其特征在于所述的微處理器(CPU)系采用16C554單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字稱重變送器，其特征在于所述的數(shù)字稱重變送器可設(shè)計(jì)為一具有32條管腳的專用集成電路芯片，其外形參考尺寸為46.5×27.5×10(mm)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種數(shù)字稱重變送器,其電路部分由放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路、微處理器(CPU)及電平變換電路組成,其中,稱重傳感器輸出的模擬信號(hào)由放大電路輸入,經(jīng)放大、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換,送至微處理器(CPU)的采集端口,微處理器(CPU)的輸出端口與電平變換電路相連,經(jīng)電平變換后作為該數(shù)字稱重變送器的數(shù)字輸出信號(hào)串行輸出。本實(shí)用新型把稱重傳感器信號(hào)在傳輸前先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),增大傳輸距離,減小傳輸誤差,進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)H03M1/12GK2330113SQ9821388
公開(kāi)日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1998年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月15日
發(fā)明者鄒昭平, 趙力行, 齊萬(wàn)彪, 趙夢(mèng)杰 申請(qǐng)人:北京市中山新技術(shù)設(shè)備研究所