CN101626241B - 多通道输入模数转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多通道输入模数转换器，模拟多路开关N1和N2均具有两个以上的传感器正负信号输入端，模拟多路开关N1的传感器正负信号输入端分别与模拟多路开关N2的传感器正负信号输入端连接；模拟多路开关N1和N2的斩波模拟信号输出端分别经运算放大器A1和A2接各自的放大信号正输入端，且模拟多路开关N1的放大信号正负输入端分别与模拟多路开关N2的放大信号正负输入端连接；模拟多路开关N1和N2均有与接A/D模块连接的斩波放大信号输出端、与微处理器的载荷测量选择端和逻辑选择端连接的模拟通道控制端和斩波控制端。本发明能对两个以上的传感器之间自动切换控制，输出信号的精度高、稳定性好。

Description

多通道输入模数转换器
技术领域
本发明涉及一种多通道输入模数转换器，属于称重技术领域。
背景技术
电子称重设备的控制电路，主要由惠斯顿电桥、放大器、低通滤波器、A/D转换电路和CPU处理电路构成。在惠斯通电桥结构中，传感器一般使用四个桥臂，桥路输出的差分信号与激励电压成正比，当传感器承受一定的载荷时，弹性体上的电阻应变片阻抗发生改变，将重量值变换成可测量的模拟信号，由于应变量很小，需要额外的电路来放大阻抗变化，通过的模拟信号经放大电路放大、低通滤波，将模拟电信号通过A/D转换电路转换成数字信号送到CPU处理电路进行数据处理，最后将处理的数据通过其串口与外部设备连接显示和输出。但在实际运用中，称重系统需要多个称重平台，而安装在多个称重平台上的多个传感器是被连接到指示器上，操作人员需要按动开关来切换多个称重平台之间的转换，不仅精度不高，而且操作烦琐。
发明内容
本发明的目的提供一种在称重过程中，能对两个以上的传感器之间自动切换控制，输出信号精度高，稳定性好的多通道输入模数转换器。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种多通道输入模数转换器，其特征在于：包括第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2、第一运算放大器A1和第二运算放大器A2，所述第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2均具有两个以上的传感器正信号输入端及传感器负信号输入端，且第一模拟多路开关N1的传感器正信号输入端和传感器负信号输入端分别与第二模拟多路开关N2的传感器正信号输入端和传感器负信号输入端连接；第一模拟多路开关N1的斩波模拟信号输出端经第一运算放大器A1的正输入端接第一模拟多路开关N1的放大信号正输入端，第二模拟多路开关N2的斩波模拟信号输出端经第二运算放大器A2的正向输入端接第二模拟多路开关N2的放大信号负输入端，且第一模拟多路开关N1的放大信号正输入端和放大信号负输入端分别与第二模拟多路开关N2的放大信号正输入端和放大信号负输入端连接；第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2均有与接A/D模块连接的斩波放大信号输出端、与微处理器的载荷测量选择端和逻辑选择端连接的模拟通道控制端和斩波控制端。
其中：第一运算放大器A1和第二运算放大器A2、电阻R40、R41、R44以及电容C12、C13构成差分放大电路，电阻R40与电容C12的并联支路接在第一运算放大器A1的负向输入端和输出端之间，电阻R41与电容C13的并联支路接在第二运算放大器A2的负向输入端和输出端之间，电阻R44接在第一运算放大器A1的负向输入端和第二运算放大器A2的负向输入端。
本发明的多通道输入模数转换器采用具有多个传感器正负信号输入端的模拟多路开关，通过两个模拟多路开关接收两个以上的传感器的传感器正负信号，并在微处理器控制下能自动对各传感器的传感器正负信号进行自动切换，同时通过微处理器对传感器之间进行自动选择并进行切换，因此能实现一对模拟多路开关来对多个通道的模拟信号进行测量。本发明通过模拟多路开关的斩波放大而有效地抵偿了多数由于温度变化而造成的漂移，因此能精确地测量传感器的输出量，其环境温度从-10℃到40℃范围内，传感器在10mV输入电压时也能达到十万分度并保持稳定。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明的电原理图。
具体实施方式
本发明的多通道输入模数转换器，包括第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2、放大电路A1和A2。见图1所示，本发明的第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2均具有两个以上的传感器正信号输入端及传感器负信号输入端，该传感器一般使用四个桥臂，桥路会输出的差分信号与激励电压成正比，本发明的第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2为两个功能、型号相同的集成芯片，如CD4052芯片，第一模拟多路开关N1的传感器正信号输入端和传感器负信号输入端分别与第二模拟多路开关N2的传感器正信号输入端和传感器负信号输入端连接，通过两模拟多路开关上的多个输入端，与多个称重平台的传感器正负信号连接，而不会增加称重系统的成本。
见图1所示，本发明的第一模拟多路开关N1的斩波模拟信号输出端经第一运算放大器A1的正输入端接第一模拟多路开关N1的放大信号正输入端，第二模拟多路开关N2的斩波模拟信号输出端经第二运算放大器A2的正向输入端接第二模拟多路开关N2的放大信号负输入端，该第一模拟多路开关N1的放大信号正输入端和放大信号负输入端分别与第二模拟多路开关N2的放大信号正输入端和放大信号负输入端连接，第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2均有与接A/D模块3连接的斩波放大信号输出端、与微处理器4的载荷测量选择端和逻辑选择端连接的模拟通道控制端和斩波控制端，第一模拟多路开关N1的斩波放大信号输出端经A/D模块3接微处理器4信号输入端，第二模拟多路开关N2的斩波放大信号输出端经A/D模块3接微处理器4信号输入端，而微处理器4的载荷测量选择端和逻辑选择端分别与第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2的模拟通道控制端和斩波控制端连接，通过微处理器4控制两个模拟多路开关选择不同的传感器的传感器正负信号，而且不断地斩波，信号从电路的正向到负向切换经放大器放大，再切换回原有的相位，有效地抵偿了多数由于温度变化而造成的漂移，达到高精度的信号放大。本发明的A/D模块3可采用A/D变换和数字滤波为一体多功能的集成芯片，如采用为AD5532、AD7641或AD7760的集成芯片，而微处理器4可采用LPC2129或LPC2119芯片。
见图1所示，本发明的第一运算放大器A1和第二运算放大器A2、电阻R40、R41、R44以及电容C12、C13构成差分放大电路，电阻R40与电容C12的并联支路接在第一运算放大器A1的负向输入端和输出端之间，电阻R41与电容C13的并联支路接在第二运算放大器A2的负向输入端和输出端之间，电阻R44接在第一运算放大器A1的负向输入端和第二运算放大器A2的负向输入端之间。
见图1所示，本发明的称重系统中采用两个秤体时，秤体1上的一个惠斯通电路和秤体2上的另一个惠斯通电路被分别接到第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2上。称体1的传感器正信号被连接到第一模拟多路开关N1的传感器正信号输入端X0和第二个模拟多路开关N2的传感器正信号输入端Y1上，秤体1的传感器负信号被连接到第一模拟多路开关N1的传感器负信号输入端X1和第二模拟多路开关N2的传感器负信号输入端Y0上。同样，称体2的传感器正信号被连接到第一模拟多路开关N1的传感器正信号输入端X2和第二模拟多路开关N2的传感器正信号输入端Y3上，秤体2的传感器负信号被连接到第一模拟多路开关N1的传感器负信号输入端X3和第二模拟多路开关N2的传感器负信号输入端Y2上，第一模拟多路开关N1的斩波模拟信号输出端X和第二个模拟多路开关N2的斩波模拟信号输出端Y分别被连接到放大器A1和放大器A2的正输入端；放大器A1的输出端与模拟多路开关N1的放大信号正输入端X01、X21以及模拟多路开关N2的放大信号正输入端Y11、Y31相连，放大器A2的输出端与模拟多路开关N1的放大信号负输入端X11、X31以及模拟多路开关N2的放大信号负输入端Y01、Y21相连，微处理器4的载荷测量选择端接第一模拟多路开关的模拟通道控制端Z2和第二模拟多路开关N2的模拟通道控制端Z2，微处理器4的逻辑选择端接第一模拟多路开关的斩波控制端Z1和第二模拟多路开关的斩波控制端Z1连接。
表1是微处理器4载荷测量选择和逻辑选择信号状态的两模拟多路开关N1和N2的斩波模拟正负信号输出值，
表1
  Z1   Z2   X   Y
  0   0   X0   Y0
  0   1   X1   Y1
  1   0   X2   Y2
  1   1   X3   Y3
从表1中可以看出，当模拟通道控制端Z2＝0时，模拟多路开关选择称体1的传感器正负信号输入，而斩波控制端Z1来回地从正向到负向进行斩波的开关信号，而斩波模拟正负信号X和Y经第一运算放大器A1和第二运算放大器A2放大后再次连接到两模拟多路开关的放大信号正负输入端，再经两模拟多路开关的斩波放大信号输出端Xout和Yout输出信号，有效地抵偿了多数由于温度变化而造成的漂移，高精度的信号输入至微处理器4内，供微处理器4读取并分析、判断，微处理器4则对数据处理，通过其串口与上位机通讯，完成称重工作。本发明能通过两个模拟多路开关对多个传感器的信号进行切换，并输出高精度和稳定性好的信号。

Claims (2)

1.一种多通道输入模数转换器，其特征在于：包括第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2、第一运算放大器A1和第二运算放大器A2，所述第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2均具有两个以上的传感器正信号输入端及两个以上的传感器负信号输入端，且第一模拟多路开关N1的传感器正信号输入端(X0，X2)和传感器负信号输入端(X1，X3)分别与第二模拟多路开关N2的传感器正信号输入端(Y1，Y3)和传感器负信号输入端(Y0，Y2)连接；第一模拟多路开关N1的斩波模拟信号输出端(X)经第一运算放大器A1的正输入端接第一模拟多路开关N1的放大信号正输入端(X01，X21)，第二模拟多路开关N2的斩波模拟信号输出端(Y)经第二运算放大器A2的正向输入端接第二模拟多路开关N2的放大信号负输入端(Y01，Y21)，且第一模拟多路开关N1的放大信号正输入端(X01，X21)和放大信号负输入端(X11，X31)分别与第二模拟多路开关N2的放大信号正输入端(Y11，Y31)和放大信号负输入端(Y01，Y21)连接；第一模拟多路开关N1和第二模拟多路开关N2均有与A/D模块(3)连接的斩波放大信号输出端(Xout，Yout)、与微处理器(4)的载荷测量选择端和逻辑选择端连接的模拟通道控制端(Z2)和斩波控制端(Z1)。
2.根据权利要求1所述的多通道输入模数转换器，其特征在于：第一运算放大器A1和第二运算放大器A2、电阻R40、R41、R44以及电容C12、C13构成差分放大电路，电阻R40与电容C12的并联支路接在第一运算放大器A1的负向输入端和输出端之间，电阻R41与电容C13的并联支路接在第二运算放大器A2的负向输入端和输出端之间，电阻R44接在第一运算放大器A1的负向输入端和第二运算放大器A2的负向输入端之间。
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