CN103175593A - 一种电阻应变式称重传感器模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电阻应变式称重传感器模拟器，所述电阻应变式称重传感器模拟器包括：一惠斯登全桥式电桥电路和一呈十字的电阻网络，其中：所述惠斯登全桥式电桥电路的每个桥臂中分别接有一固定电阻，依次为电阻R1、R2、R4、R3，至少一个桥臂中的固定电阻R4串接有一可调电阻W1；所述呈十字的电阻网络的其中一臂连接有两个电阻，依次为电阻R7和R8，该臂的两端为电压输入端，分别连接于所述R1、R3之间以及R2、R4之间；所述呈十字的电阻网络的其中另一臂连接有四个电阻，依次为电阻R6、R10、R9、R5，该另一臂的两端分别连接于所述R1、R2之间以及可调电阻W1的移动触点；所述电阻应变式称重传感器模拟器的输出信号的两端分别为R6、R10之间，以及R9、R5之间。本发明可以产生高精度的模拟信号。

Description

一种电阻应变式称重传感器模拟器

技术领域

本发明涉及应变传感器模拟器，尤其涉及一种电阻应变式称重传感器模拟器。

背景技术

应变式称重传感器往往应用在高温高粉尘水油污等较恶劣的生产环节当中，难免产生故障。检修时，判断称重系统故障常用万用表测量法，即用万用表测量传感器输入/输出阻抗，测量输出毫伏信号。该方法能快速判断应变式称重传感器应变片断裂，接线盒信号电缆断线故障。但对传感器应变片脱落，输入/输出阻抗不变化故障难以判断。只能停止生产，按标定方式对称重系统增减砝码来判断。由于需要投入人力物力，因此非常麻烦。

中国专利号ZL200820033872.8的发明中采用一个惠斯登全桥式电桥电路，实现了对称重传感器的模拟。但该电路输出信号精度完全依靠可变电阻的移动分辨力，不能产生高精度的模拟信号。

发明内容

本发明实施例提供一种电阻应变式称重传感器模拟器，以产生高精度的模拟信号。

为了达到上述技术目的，本发明实施例提供了一种电阻应变式称重传感器模拟器，所述电阻应变式称重传感器模拟器包括：一惠斯登全桥式电桥电路和一呈十字的电阻网络，其中：所述惠斯登全桥式电桥电路的每个桥臂中分别接有一固定电阻，依次为电阻R1、R2、R4、R3，至少一个桥臂中的固定电阻R4串接有一可调电阻W1；所述呈十字的电阻网络的其中一臂连接有两个电阻，依次为电阻R7和R8，该臂的两端为电压输入端，分别连接于所述R1、R3之间以及R2、R4之间；所述呈十字的电阻网络的其中另一臂连接有四个电阻，依次为电阻R6、R10、R9、R5，该另一臂的两端分别连接于所述R1、R2之间以及可调电阻W1的移动触点；所述电阻应变式称重传感器模拟器的输出信号的两端分别为R6、R10之间，以及R9、R5之间。

优选的，在本发明一实施例中，所述固定电阻中的三个阻值相等，为R1=R2=R3。

优选的，在本发明一实施例中，所述可调电阻W1总阻值与所述R4阻值之和满足如下关系：R4+W1总阻值=R1=R2=R3。

优选的，在本发明一实施例中，所述呈十字的电阻网络中的R6、R10、R9、R5、R7和R8之间的阻值关系满足如下关系：R5=R6，R7=R8=R9=R10。

优选的，在本发明一实施例中，所述可调电阻W1从与R3相连接的一端到移动触点间电阻记为rΩ，转动可调电阻W1的调整旋钮即可得到不同幅值的输出信号。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述电阻应变式称重传感器模拟器包括：一惠斯登全桥式电桥电路和一呈十字的电阻网络，其中：所述惠斯登全桥式电桥电路的每个桥臂中分别接有一固定电阻，依次为电阻R1、R2、R4、R3，至少一个桥臂中的固定电阻R4串接有一可调电阻W1；所述呈十字的电阻网络的其中一臂连接有两个电阻，依次为电阻R7和R8，该臂的两端为电压输入端，分别连接于所述R1、R3之间以及R2、R4之间；所述呈十字的电阻网络的其中另一臂连接有四个电阻，依次为电阻R6、R10、R9、R5，该另一臂的两端分别连接于所述R1、R2之间以及可调电阻W1的移动触点；所述电阻应变式称重传感器模拟器的输出信号的两端分别为R6、R10之间，以及R9、R5之间的技术手段，所以达到了如下的技术效果：降低输出信号幅值，实现了精细调整；使得电路的输出阻抗降低，利于输出信号的后续处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种电阻应变式称重传感器模拟器结构示意图；

图2为本发明实施例图1所示电路输出阻抗等效电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例一种电阻应变式称重传感器模拟器结构示意图，所述电阻应变式称重传感器模拟器包括：一惠斯登全桥式电桥电路和一呈十字的电阻网络，其中：所述惠斯登全桥式电桥电路的每个桥臂中分别接有一固定电阻，依次为电阻R1、R2、R4、R3，至少一个桥臂中的固定电阻R4串接有一可调电阻W1；所述呈十字的电阻网络的其中一臂连接有两个电阻，依次为电阻R7和R8，该臂的两端为电压输入端，分别连接于所述R1、R3之间（V₊）以及R2、R4之间（V_-）；所述呈十字的电阻网络的其中另一臂连接有四个电阻，依次为电阻R6、R10、R9、R5，该另一臂的两端分别连接于所述R1、R2之间以及可调电阻W1的移动触点；所述电阻应变式称重传感器模拟器的输出信号的两端分别为R6、R10之间（OUTPUT+，或S+），以及R9、R5（OUTPUT-，或S-）之间。

优选的，所述固定电阻中的三个阻值相等，为R1=R2=R3。

优选的，所述可调电阻W1总阻值与所述R4阻值之和满足如下关系：R4+W1总阻值=R1=R2=R3。

优选的，所述呈十字的电阻网络中的R6、R10、R9、R5、R7和R8之间的阻值关系满足如下关系：R5=R6，R7=R8=R9=R10。

优选的，所述可调电阻W1从与R3相连接的一端到移动触点间电阻记为rΩ，转动可调电阻W1的调整旋钮即可得到不同幅值的输出信号。

本发明上述实施例电路在惠斯登全桥式电桥电路基础上，增加一呈十字的电阻网络，信号输出由惠斯登全桥式电桥电路的a、b之间变为S+、S-之间。其中，R1=R2=R3，如选为1.5KΩ；R4选为1KΩ；R5=R6，选为24.7KΩ；R7=R8=R9=R10，选为300Ω；可调电阻W1总阻值选为500Ω，从与R3相连接的一端到移动触点间电阻记为rΩ。转动电位器W1的调整旋钮即可得到不同幅值的输出信号。本发明实施例上述电路计算推导如下：

设图1中，a、b、c、s+、s-点及两输入端的电压分别是V_a、V_b、V_c、V_s+、V_s-、V₊、V_-，则由电路原理:

$V_{s+}=\frac{R10}{R6+R10}*V_a+\frac{R6}{R6+R10}*V_c---\left(1\right)$

$V_{s-}=\frac{R9}{R9+R5}*V_b+\frac{R5}{R9+R5}*V_c---\left(2\right)$

则式(1)减式（2）并把选用的具体电阻数值代入得：

V_s+-V_s-＝(V_a-V_b)*0.012    （3）

若忽略b、c之间和a、c之间的电流，则：

V_a＝0.5*(V₊-V_-)    （4）

$V_b=(0.5-\frac{r}{3})*(V_{+}-V_{-})---\left(5\right)$

将式（4）与式（5）代入式（3），得S+、S-间的电压差为：

V_s+-V_s-＝(V_a-V_b)*0.012＝0.004*r*(V₊-V_-)。

如图2所示，为本发明实施例图1所示电路输出阻抗等效电路示意图。本发明实施例上述电路输出阻抗的计算如下：

输出阻抗Ro为电源激励输入端短路，传感器未加载荷时，从信号输出端测得的阻抗，R7、R8两端电压相等可忽略，则：

Ro=0.6KΩ//(24.7+3//3+24.7)KΩ=0.593KΩ

若仅是R1、R2、R3、W组成惠斯登全桥式电桥电路，则其输出阻抗为

Ro=(R1+R3)//(R2+W)=3KΩ//3KΩ=1.5KΩ

由此可见本发明实施例上述电路明显降低了电路的输出阻抗。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用所述电阻应变式称重传感器模拟器包括：一惠斯登全桥式电桥电路和一呈十字的电阻网络，其中：所述惠斯登全桥式电桥电路的每个桥臂中分别接有一固定电阻，依次为电阻R1、R2、R4、R3，至少一个桥臂中的固定电阻R4串接有一可调电阻W1；所述呈十字的电阻网络的其中一臂连接有两个电阻，依次为电阻R7和R8，该臂的两端分别连接于所述R1、R3之间以及R2、R4之间；所述呈十字的电阻网络的其中另一臂连接有四个电阻，依次为电阻R6、R10、R9、R5，该另一臂的两端分别连接于所述R1、R2之间以及可调电阻W1的移动触点；所述电阻应变式称重传感器模拟器的输出信号的两端分别为R6、R10之间，以及R9、R5之间的技术手段，所以达到了如下的技术效果：降低输出信号幅值，实现了精细调整；使得电路的输出阻抗降低，利于输出信号的后续处理。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电阻应变式称重传感器模拟器，其特征在于，所述电阻应变式称重传感器模拟器包括：一惠斯登全桥式电桥电路和一呈十字的电阻网络，其中：所述惠斯登全桥式电桥电路的每个桥臂中分别接有一固定电阻，依次为电阻R1、R2、R4、R3，至少一个桥臂中的固定电阻R4串接有一可调电阻W1；所述呈十字的电阻网络的其中一臂连接有两个电阻，依次为电阻R7和R8，该臂的两端为电压输入端，分别连接于所述R1、R3之间以及R2、R4之间；所述呈十字的电阻网络的其中另一臂连接有四个电阻，依次为电阻R6、R10、R9、R5，该另一臂的两端分别连接于所述R1、R2之间以及可调电阻W1的移动触点；所述电阻应变式称重传感器模拟器的输出信号的两端分别为R6、R10之间，以及R9、R5之间。

2.如权利要求1所述电阻应变式称重传感器模拟器，其特征在于，所述固定电阻中的三个阻值相等，为R1=R2=R3。

3.如权利要求2所述电阻应变式称重传感器模拟器，其特征在于，所述可调电阻W1总阻值与所述R4阻值之和满足如下关系：R4+W1总阻值=R1=R2=R3。

4.如权利要求3所述电阻应变式称重传感器模拟器，其特征在于，所述呈十字的电阻网络中的R6、R10、R9、R5、R7和R8之间的阻值关系满足如下关系：R5=R6，R7=R8=R9=R10。

5.如权利要求4所述电阻应变式称重传感器模拟器，其特征在于，所述可调电阻W1从与R3相连接的一端到移动触点间电阻记为rΩ，转动可调电阻W1的调整旋钮即可得到不同幅值的输出信号。

Images