CN102735379A

CN102735379A - 通信型吨位检测模块

Info

Publication number: CN102735379A
Application number: CN2012102238481A
Authority: CN
Inventors: 郭俊
Original assignee: ZERON (NANJING) AUTOMATIC SYSTEM CO Ltd
Current assignee: ZERON (NANJING) AUTOMATIC SYSTEM CO Ltd
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开了一种通信型吨位检测模块，它包括电阻桥，所述电阻桥的信号输出端通过差分运算放大器连接峰值保持电路的信号输入端；峰值保持电路的信号输出端通过A/D转换电路连接单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端通过RS485通信接口连接PLC的信号输入端。本发明利用电阻桥原理实现压力值到电压值的转换并将峰值保持电路输出的模拟信号换成数字信号，然后再通过单片机处理得到对应的吨位值并通过RS485通信的方式传输给PLC等设备使用，从而实现吨位检测的效果。

Description

通信型吨位检测模块

技术领域

本发明涉及一种锻压设备压力值检测装置，具体说是一种通信型吨位检测模块。

背景技术

吨位检测主要应用于锻压设备压力值的检测。目前主流的吨位检测方法大多采用压力传感器将压力值转化成电压值，再经过多级的差分运算放大器、保持电路后输出模拟量的电压值以供PLC等设备使用。

由于现有的吨位检测方法采用压力传感器将压力值转化成电压值，其精度存在很大的误差，同时是利用模拟量的电压值直接输出，数据传输距离受限且容易受到环境中的电磁干扰，从而使检测的压力值不准确，而且模拟量的电压值输出使得PLC在使用这些数据时占用了大量的资源，增加了PLC程序的复杂度及可靠性。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有吨位检测存在的上述技术问题，提供一种测量数据可靠、数据传输距离不受限制且输出数据便于PLC设备使用的通信型吨位检测模块。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种通信型吨位检测模块，它包括电阻桥，所述电阻桥的信号输出端通过差分运算放大器连接峰值保持电路的信号输入端；峰值保持电路的信号输出端通过A/D转换电路连接单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端通过RS485通信接口连接PLC的信号输入端；其中，所述的差分运算放大器包括电阻R1和电阻R2，电阻R1分别与电阻R3、放大器U1的2脚相连；电阻R2分别与电阻R4、放大器U1的3脚相连；放大器U1的6脚分别连接电阻R3、电阻R5；放大器U1的4脚、7脚分别通过电容C1、电容C2接地；电阻R4的另一端接地；放大器U1的5脚、8脚分别连接正负12V电压；所述的峰值保持电路包括电阻R6，电阻R6分别连接电容C3、放大器U2的2脚，电容C3的另一端接地；放大器U2的1脚分别接电阻R7、二极管D1的正极，二极管D1的负极接放大器U2的3脚和电阻R8；电阻R7的另一端接放大器U3的4脚、6脚和二极管D4的正极；电阻R8的另一端接二极管D2的正极，二极管D2的负极分别接电阻R9、二极管D3的正极、二极管D4的负极；二极管D3的负极分别接导通开关S2、电容C4、放大器U3的5脚；电容C4的另一端接地；导通开关S2的另一端接电阻R8、二极管D2的正极；放大器U2、放大器U3分别连接有正负12V的电压。

所述单片机采用采用LPC1766处理器。

本发明的一种通信型吨位检测模块，首先通过电阻桥将压力值转化成微弱的电压信号输出，再通过精密差分运算放大器对该信号进行放大，然后连接峰值保持电路，通过峰值保持电路可以将本次冲击过程中的最大压力值记忆，然后再通过A/D模数转换电路将该信号转换成数字量的形式输出给单片机处理，单片机可对信号进行存储、计算相应的增益得到吨位值并通过RS485通信接口传输给PLC等外围设备使用。

有益效果：本发明通过在峰值保持电路和PLC之间设置A/D模数转换电路和单片机，将峰值保持电路输出的模拟信号换成数字信号，然后再通过单片机存储、计算得到相应的吨位值，并通过RS485通信的方式传输给PLC等设备使用，从而使数据传输的可靠性以及通信距离得到了很大的提高，由于传输给PLC的是数字量的吨位值，这样PLC就可以直接使用这些数据，不需要再经过复杂的计算处理，只需要占用很少的资源和很简单的程序就可以实现。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的差分运算放大器的示意图。

图3为本发明的峰值保持电路的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的通信型吨位检测模块做更进一步的解释。

如图1所示，本发明的通信型吨位检测模块包括电阻桥1、差分运算放大器2、峰值保持电路3、A/D转换电路4和单片机5。其中，电阻桥1为高精度电阻桥，差分运算放大器2采用高精密差分运算放大器电路，峰值保持电路3采用高性能峰值保持电路，A/D转换电路4采用具备12位的A/D转换功能的模数转换模块、单片机5采用ARM单片机，配备有RS485通信接口6。电阻桥1的信号输出端依次通过差分运算放大器2、峰值保持电路3、A/D转换电路4连接单片机5的信号输入端，单片机5的信号输出端通过RS485通信接口6连接PLC的信号输入端。

单片机5为ARM单片机，ARM单片机为M3内核的32位处理器LPC1766，具有处理速度快、内部外设多、通用IO口多等特点。在本模块中单片机主要功能包括：使用单片机内部12位的A/D转换器实现信号的A/D转换并保存数据；控制不同工作模式下的硬件电路结构；用于接收PLC等设备输入的锻压机床的容量值，从而换算出A/D转换完成的数据与吨位值之间的增益，从而计算出正常工作时的吨位值；设定具体的RS485通信协议：波特率、数据长度、校验方式等。

本发明的工作原理：首先将电阻桥1安装在锻压设备上，当设备工作时，电阻桥1将受到不同程度的拉伸或压缩，并输出相对应的模拟量的电压值。由于输出的模拟量电压值是很微小的，所以必须通过高精密差分运算放大器2进行100倍的放大处理，本发明采用OP27高精密差分运算放大器实现，具有低噪音、低漂移、高速度、优良的共模抑制比等特点。

其中的放大器采用差分差分运算放大器，如图2所示，所述的差分运算放大器2包括电阻R1和电阻R2，电阻R1分别与电阻R3、放大器U1的2脚相连；电阻R2分别与电阻R4、放大器U1的3脚相连；放大器U1的6脚分别连接电阻R3、电阻R5；放大器U1的4脚、7脚分别通过电容C1、电容C2接地；电阻R4的另一端接地；放大器U1的5脚、8脚分别连接正负12V电压。

如图3所示，所述的峰值保持电路3包括电阻R6，电阻R6分别连接电容C3、放大器U2的2脚，电容C3的另一端接地；放大器U2的1脚分别接电阻R7、二极管D1的正极，二极管D1的负极接放大器U2的3脚和电阻R8；电阻R7的另一端接放大器U3的4脚、6脚和二极管D4的正极；电阻R8的另一端接二极管D2的正极、导通开关S2，二极管D2的负极分别接电阻R9、二极管D3的正极、二极管D4的负极；二极管D3的负极分别接导通开关S2、电容C4、放大器U3的5脚；电容C4的另一端接地；放大器U2、U3分别接正负12V的电压。

在整个冲压的过程中U2对放大器在不同时刻输出的电压值进行比较，将峰值电压保存在电容C4中，本发明中采用金属聚酯膜电容作为电压保持电容，具有漏电流小、电压保持时间长等特点，同时采用反相漏电流很小的FDH333二极管，保持峰值电压可以通过导通开关（型号S2D2）进行释放。

实时的模拟量电压以及经峰值保持电路保持的峰值电压通过高精度12位的A/D转换电路4被转换成数字量的形式，本发明中的A/D模数转换采用ARM单片机自带的12位精度的A/D模块。

单片机5对A/D转换好的电压值进行存储、计算增益得到相应的吨位值并通过RS485通信接口6传输给PLC等设备使用。本发明采用NXP公司LPC1766处理器，该处理器采用ARM CrotexM3内核，自带8通道12位高精度A/D转换模块，I2C接口等外设。软件首先初始化硬件，然后进行AD采集处理模拟信号，通过软件算法进行滤波使数据更可靠，最后设定485通信速率、数据长度、校验方式等进行数据通信。

RS485通信接口电路采用ADM2486，具有高速、隔离等特点。

以上所述仅是本发明的通信型吨位检测模块的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种通信型吨位检测模块，其特征在于：它包括电阻桥（1），所述电阻桥（1）的信号输出端通过差分运算放大器（2）连接峰值保持电路（3）的信号输入端；峰值保持电路（3）的信号输出端通过A/D转换电路（4）连接单片机（5）的信号输入端，所述单片机（5）的信号输出端通过RS485通信接口（6）连接PLC的信号输入端；

其中，所述的差分运算放大器包括电阻R1和电阻R2，电阻R1分别与电阻R3、放大器U1的2脚相连；电阻R2分别与电阻R4、放大器U1的3脚相连；放大器U1的6脚分别连接电阻R3、电阻R5；放大器U1的4脚、7脚分别通过电容C1、电容C2接地；电阻R4的另一端接地；放大器U1的5脚、8脚分别连接正负12V电压；

所述的峰值保持电路包括电阻R6，电阻R6分别连接电容C3、放大器U2的2脚，电容C3的另一端接地；放大器U2的1脚分别接电阻R7、二极管D1的正极，二极管D1的负极接放大器U2的3脚和电阻R8；电阻R7的另一端接放大器U3的4脚、6脚和二极管D4的正极；电阻R8的另一端接二极管D2的正极，二极管D2的负极分别接电阻R9、二极管D3的正极、二极管D4的负极；二极管D3的负极分别接导通开关S2、电容C4、放大器U3的5脚；电容C4的另一端接地；导通开关S2的另一端接电阻R8、二极管D2的正极；放大器U2、放大器U3分别连接有正负12V的电压。

2.根据权利要求1所述的一种通信型吨位检测模块，其特征在于：所述单片机（5）采用LPC1766处理器。