CN102087119B - 电阻式应变测量的远程调零电路及其调零方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种电阻式应变测量的远程调零电路及其调零方法，该调零电路由应变传感器、调零信号检测电路和调零电路共同工作完成其功能。调零信号检测电路时刻监测输出电流信号线的信号状态，若检测到电流信号线与地短接时，调零信号使能有效，调零电路开始工作，完成电阻式应变测量的调零功能。本发明电阻式应变测量的远程调零方法在整个调零过程中不需要额外的调零信号线，调零方法简单实用，工程人员不必到传感器的安装现场，在控制室内就能完成传感器的调零功能，调零后的电路参数会自动储存，断电后不会丢失，本发明解决了电阻式应变传感器调零难度大的问题，其功耗小，成本低，易于操作，便于推广使用。

Description

电阻式应变测量的远程调零电路及其调零方法
技术领域：
本发明涉及的是一种调零技术，尤其涉及一种电阻式应变测量的远程调零技术及其调零方法。
背景技术：
由于电阻应变片阻值匹配或传输线路阻值问题，电阻式应变传感器的输出电流或电压信号发生了漂移；或将被测对象的某个应力状态设定为初始状态，上述情况下都需要对信号进行调零处理，将传感器的输出信号调节为零或某个确定的值。
调零的方法之一是对传感器采集的输出信号进行数值处理，减去初始偏移量；方法二是调节传感器的参数，例如通过电位器调节传感器信号输出偏移量。
第一种调零方法适用于计算机信号采集系统，方法简便，但会影响传感器的量程和测量范围。第二种方法是直接在传感器电路上调节，这对于远距离、安装位置不易触及、密封要求高的传感器调零会带来很多不便。
发明内容：
本发明目的是用来弥补现有技术中，电流型输出信号的电阻式应变传感器现场调零难度大的不足，而提供一种电阻式应变测量的远程调零技术。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
电阻式应变测量的远程调零电路，该调零电路由应变传感器、调零信号检测模块和调零电路模块共同工作完成其功能，应变传感器的应变信号处理电路上设置有输出电流信号线、直流电源线以及电源地线，
所述调零信号检测模块时刻监测电流信号线的状态，若检测到用户有调零需要时，发出调零使能状态信号En，这时调零电路模块工作完成调零功能；
所述调零电路模块主要由计算芯片(U3A)、数字电路和数字电位器(U5)，(U6)以及应变电阻桥(Rb)组成，所述计算芯片(U3A)的引脚2与数字电路相连接，所述数字电路上的引脚4通过电阻(R36)和电容(C6)接地，所述数字电路上的引脚11通过电阻(R37)和电容(C7)接地，所述电容(R36)的一端与数字电位器(U5)的引脚1相连，另端与数字电位器(U6)的1脚相连，所述电容(R37)的一端与数字电位器(U5)的引脚2相连，另端与数字电位器(U6)的2脚相连，所述数字电位器(U5)的引脚5、数字电位器(U6)的引脚5，6均与应变电阻桥相连接；
所述调零信号检测模块通过电流信号输出端的调节实现高低电平转换进行调零；
电阻式应变测量的远程调零方法，该远程调零方法是通过以下步骤来实现的：
(1)、直接将电流型传感器的输出电流信号线的接线端子与电源地线的接线端子短接，或串接直流电流表后短接；
(2)、短接约3秒钟后，传感器的自动调零电路确认该短接信号，生成调零使能信号；
(3)、调零使能信号通过信号线传送到调零信号检测电路后启动调零电路工作，在当前应变信号状态下，自动调节传感器参数，使输出电流信号调整到某个事先确认的初始电流值；
(4)、解除短接后，调零过程结束。
本发明电阻式应变测量的远程调零电路及调零方法在整个调零过程中不需要额外的调零信号线，调零方法简单实用，工作人员不必到传感器的安装现场，在控制室内就能完成传感器的自动调零，调零后的电路参数会自动储存，断电后不会丢失，并且调零电路简单，本发明解决了电流型输出信号的电阻式应变传动器现场调零难度大的问题，只要通过原有的电流信号线就能完成传感器的调零，其功耗小，成本低。
附图说明：
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的电路结构图
图2为本发明调零电路原理图
图3为本发明调零电路原理图
图4为本发明调零信号检测电路图
图5为图4中EN与V3关系示意图
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参考图1所示：电阻式应变测量的远程调零电路，该调零电路模块通过应变传感器、调零信号检测模块以及调零电路组成，应变传感器的应变信号处理电路上设置有输出电流信号线、直流电源线以及电源地线，调零信号检测模块时刻监测输出电流信号线信号的状态，当检测到电流信号是调零状态时，调零信号使能。调零电路模块接收调零使能信号，调节电路偏置。
调零电路原理图如图2和图3所示：调零电路模块主要由计算芯片U3A、数字电路和数字电位器U5，U6以及应变电阻桥Rb组成，计算芯片U3A的引脚2与数字电路相连接，数字电路上的引脚4通过电阻R36和电容C6接地，数字电路上的引脚11通过电阻R37和电容C7接地，电容R36的一端与数字电位器U5的引脚1相连，另端与数字电位器U6的1脚相连，电容R37的一端与数字电位器U5的引脚2相连，另端与数字电位器U6的2脚相连，数字电位器U5的引脚5、数字电位器U6的引脚5，6均与应变电阻桥相连接；调零信号检测模块通过电流信号输出端I0的调节实现EN高低电平转换进行调零。
图2中的En为低电平时，调零信号使能；当Vx＞1.199V时，PD1和PD2为低电平，U5、U6的VW向VL调整；当Vx＜1.199V时，PU1和PU2为低电平，U5、U6的VW向VH调整，通过数字电位器的调整来抵消惠斯顿桥电阻的漂移，使信号的输出初始状态为零。
调零信号检测模块的电路图如图4所示：电路输入信号来自前端信号放大、V-I转换电路，Io以12mA为基准，上下波动8mA，即输入电流为Io＝4mA～20mA；当电路处于非调零状态时，V3＝V2-102Io＝VZ-102Io＝5.1-102(4mA～20mA)＝4.692～3.060V，V3＞1.772V，U3A输出低电平，En为高电平，调零无效；当电路处于调零状态时，即电流信号输出端Io与地短接，V3＝1.4-102Io＝0.992～-0.64V，V3＜1.132V，U3A输出高电平，En为低电平，调零有效，如图5所示。
参考图1所示：其远程调零方法是通过以下步骤来实现的：
(1)、直接将电流型传感器的输出电流信号线的接线端子与电源地线的接线端子短接，或串接直流电流表后短接；
(2)、短接约3秒钟后，传感器内的自动调零电路确认该短接信号，生成调零信号；
(3)、调零信号通过信号线传送到调零信号检测模块后启动调零电路工作，在当前应变信号状态下，自动调节传感器参数，使输出电流信号调整到某个事先确认的初始电流值；
(4)、解除短接后，调零过程结束。
本发明电阻式应变测量的远程调零电路及其调零方法在整个调零过程中不需要额外的调零信号线，调零方法简单实用，不必到传感器的安装现场，在控制室内就能完成传感器的自动调零，调零后的电路参数会自动储存，断电后不会丢失，并且调零电路简单，本发明解决了电流型输出信号的电阻式应变传动器现场调零难度大的问题，只要通过原有的电流信号线就能完成传感器的调零，其功耗小，成本低。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.电阻式应变测量的远程调零电路，由应变传感器、调零信号检测模块和调零电路模块共同工作完成其功能，应变传感器的应变信号处理电路上设置有输出电流信号线、电源线以及地线，其特征在于，所述调零信号检测模块时刻监测电流信号线的状态，若检测到用户有调零需要时，发出调零使能状态信号En，调零电路模块开始工作，完成调零功能，所述调零电路模块主要由计算芯片U3A、数字电路和数字电位器U5和U6以及应变电阻桥Rb组成，所述计算芯片U3A的引脚2与数字电路相连接，所述数字电路上的引脚4通过电阻R36和电容C6接地，所述数字电路上的引脚11通过电阻R37和电容C7接地，所述电阻R36的一端与数字电位器U5的引脚1相连，另一端与数字电位器U6的1脚相连，所述电阻R37的一端与数字电位器U5的引脚2相连，另一端与数字电位器U6的2脚相连，所述数字电位器U5的引脚3、5、数字电位器U6的引脚5，6均与应变电阻桥Rb相连接，其中计算芯片U3A的型号为LM339D，数字电路的型号为CD4011BCM，U5和U6的型号均为X9511。
2.据权利要求1所述的电阻式应变测量的远程调零电路，其特征在于，所述调零信号检测模块通过电流信号输出端的调节实现高低电平转换进行调零。
3.一种使用权利要求1所述的电阻式应变测量的远程调零电路调零的方法，其特征在于，该方法是通过以下步骤来实现的：
（1）、直接将电流型输出的应变传感器的输出电流信号线的接线端子与电源地线的接线端子短接，或串接直流电流表后短接；
（2）、短接约3秒钟后，传感器的远程调零电路确认该短接信号，生成调零使能状态信号En；
（3）、调零使能状态信号En通过信号线传送到调零信号检测模块后启动调零电路模块工作，在当前应变信号状态下，自动调节传感器参数，使输出电流信号调整到某个事先确认的初始电流值；
（4）、解除短接后，调零过程结束。
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