CN110132466A - 一种智能传感器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种智能应变力传感器及其工作方法，属传感器领域。本发明包括弹性体、应变片、电桥，还包括具有唯一序列码的芯片、插头、单片机、滤波电路、A/D转换电路、放大电路、复位电路、时钟电路。芯片采用封装方式接入传感器插头的接线腔中，电桥的输出信号线也接入传感器插头的接线腔中，插头的另一端与显示终端相连。单片机用于读取芯片对应的唯一序列码。通过唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系。通过显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换。通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

Description

一种智能传感器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种简单经济的智能传感器及其工作方法，尤其涉及一种即插即用传感器，尤其适用于大量使用传感器的场合，属传感器领域。

背景技术

在一些使用传感器较多或是需要频繁更换传感器的场合,如果忘记更换通道就会造成测量不准确甚至是设备的损坏。如果有像U盘一样的传感器可以即插即用，就会避免人为因素造成的测量不准确。国外很多智能传感器都采用TEDS芯片来实现传感器的自动识别，但TEDS传感器有自己的协议与配套的仪表。如果购置这样的传感器或将现有使用的传感器改造成TEDS智能传感器造价都比较高。本发明利用了DS2401芯片具有48位唯一序列码的特点，可以将其放在传感器插头接线腔中，通过软件来实现对传感器的自动识别，这样既简单又经济。

发明内容

本发明公开的一种智能应变力传感器及其工作方法要解决的技术问题是：通过对现有的应变力模拟传感器进行改造使其具有自动识别的功能，且能够实现即插即用，具有制造简单经济的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种智能应变力传感器，包括弹性体、应变片、电桥。弹性体用于感知被测对象传递的力或扭矩，应变片受到弹性体传递的力或扭矩后阻值发生变化，应变片的阻值变化导致电桥输出电压变化，进而实现对力或扭矩的测量。还包括具有唯一序列码的芯片、插头、单片机、滤波电路、A/D转换电路、放大电路、复位电路、时钟电路。芯片采用封装方式接入传感器插头的接线腔中，电桥的输出信号线也接入传感器插头的接线腔中，插头的另一端与显示终端相连。单片机用于读取芯片对应的唯一序列码，并用于通过放大电路和A/D转换电路将传感器电桥的输出电压变成数字信号，并将的数字信号值通过串口输出到显示终端。显示终端通过串口从单片机中读到序列码和电桥的输出电压值，然后将传感器信息与对应的序列码一起存入显示终端寄存器中，通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系。通过显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换。并通过显示终端读取芯片的序列码，查找与序列码相对应的传感器信息，通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

所述传感器信息包括线性修正系数、出厂日期，编号、量程、单位以及小数点位置。

本发明还公开的一种智能应变力传感器的工作方法，包括如下步骤：

步骤一：将传感器信息存入显示终端。所述传感器信息包括线性修正系数、出厂日期，编号、量程、单位以及小数点位置。通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系。

步骤二：单片机在上电，每隔预设时间间隔主动读取与单片机连接的芯片序列码，并将读到的序列码存入寄存器中，并将下一个时间间隔读到的序列码与当前时间间隔的序列码相比较，如果一致就丢掉下一个时间间隔读到的序列码，如果不同就把新读到的序列码存到寄存器中。新读到的序列码即为下一个时间间隔读到的序列码。

同时，单片机通过放大电路,滤波电路和A/D转换电路将传感器电桥的输出电压变成数字信号，并将数字信号值通过串口输出到显示终端。显示终端通过串口从单片机中读到序列码和电桥的输出电压值，然后将传感器信息与对应的序列码一起存入显示终端中。

步骤三：显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换。如果当前时间间隔读取的序列码已经存在直接调用与所述序列码对应的传感器信息，如果没有找到相同的序列码则提示未找到合适的传感器。

步骤四：通过显示终端读取芯片的序列码，查找与序列码相对应的传感器信息，通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

作为优选，单片机主动读取与单片机连接的芯片序列码的预设时间间隔为500ms。

作为优选，芯片优选DS2401芯片。

作为优选，数字信号选为具有Modbus协议的数字信号。

作为优选，所述的显示终端为计算机或触摸人机界面。

有益效果：

1、本发明公开的一种智能应变力传感器及其工作方法，通过对现有的应变力模拟传感器进行改造，即在应变力模拟传感器基础上，增加具有唯一序列码的芯片、插头、单片机、滤波电路、A/D转换电路、放大电路。单片机用于读取芯片对应的唯一序列码，并用于通过放大电路和A/D转换电路将传感器电桥的输出电压变成数字信号，并将的数字信号值通过串口输出到显示终端。显示终端通过串口从单片机中读到序列码和电桥的输出电压值，然后将传感器信息与对应的序列码一起存入显示终端寄存器中，通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系。通过显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换。并通过显示终端读取芯片的序列码，查找与序列码相对应的传感器信息，通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

2、本发明公开的一种智能应变力传感器及其工作方法，通过具有唯一序列码的芯片建立传感器与对应芯片的编码关系，实现传感器的自动识别，即能够制造或将现有的普通传感器改造成智能传感器，实现即插即用，使一种智能应变力传感器适用于频繁更换所使用的传感器或者传感器数量比较大的场合，能够提高工作效率，避免人为误操作带来的测量不准确或设备的损坏，方便传感器的使用。

附图说明

图1为本发明公开的一种智能应变力传感器原理示意图。

图2为本发明电桥电路和DS2401接线示意图。

图3为本发明单片机控制原理示意图。

图4为本发明公开的一种智能应变力传感器的工作方法流程图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

实施例1：

如图1、2、3所示，本实施例公开的一种智能应变力传感器，包括弹性体、应变片、电桥。弹性体用于感知被测对象传递的力或扭矩，应变片受到弹性体传递的力或扭矩后阻值发生变化，应变片的阻值变化导致电桥输出电压变化，进而实现对应变力的测量。还包括具有唯一序列码的芯片、插头、单片机、滤波电路、A/D转换电路、放大电路、复位电路、时钟电路。如图2所示，将DS2401芯片接入传感器插头的接线腔中，DS2401芯片的一根信号线接到传感器7针插口的5针上，地线接到2针上，如果传感器的通讯线超过了3米，需要增加一个20kΩ的上拉电阻，来确保显示终端能够准确读到芯片的序列码，传感器端插头的1针接传感器供桥E+，2针接供桥E-，3针接传感器信号S+，4针接传感器信号S-。插头的另一端与显示终端相连。单片机用于读取芯片对应的唯一序列码，并用于通过放大电路和A/D转换电路将传感器电桥的输出电压变成数字信号，并将的数字信号值通过串口输出到显示终端。显示终端通过串口从单片机中读到序列码和电桥的输出电压值，然后将传感器信息与对应的序列码一起存入显示终端寄存器中，通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系。所述传感器信息包括线性修正系数、出厂日期，编号、量程、单位以及小数点位置。通过显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换。并通过显示终端读取芯片的序列码，查找与序列码相对应的传感器信息，通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

如图4所示，本实施例还公开的一种智能应变力传感器的工作方法，包括如下步骤：

步骤一：将传感器信息存入显示终端。所述传感器信息包括线性修正系数、出厂日期，编号、量程、单位以及小数点位置。通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系。

步骤二：单片机上电后每隔500ms主动查询一次与它相连的芯片的序列码，将序列码存入单片机的寄存器中。单片机读取电桥电路的电压值，通过放大电路对电桥的模拟电压信号进行放大和A/D转换，同时控制时钟电路，复位电路和电源电路。最后将转换成数字信号的电压值按照Modbus协议格式通过485串口输出。显示终端通过串口读取单片机寄存器的序列码和电压数字量值。

步骤三：单片机将下一个时间间隔读到的序列码与当前时间间隔的序列码相比较，如果一致就丢掉下一个时间间隔读到的序列码，如果不同就把新读到的序列码存到寄存器中。新读到的序列码即为下一个时间间隔读到的序列码。

步骤四：显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换。如果当前时间间隔读取的序列码已经存在直接调用与所述序列码对应的传感器信息，如果没有找到相同的序列码则提示未找到合适的传感器。

步骤四：为保证测量的准确性，传感器要进行线性修正，显示终端对传感器进行10点线性修正，并将修正系数存入显示终端的寄存器中。然后为传感器设置出厂编号、量程、小数点位置和单位都与相对应的序列码一起存储下来。

步骤五：使用传感器时，显示终端读出单片机读取的序列码，然后与之前存入寄存器中的序列码逐一进行比较，如果发现有一致的序列码就将与该序列码对应的传感器信息包括修正系数、出厂编号、量程、小数点位置和单位调出来。计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

以上所述的具体描述，对发明的目的、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例而已，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 (7)

1.一种智能应变力传感器，包括弹性体、应变片、电桥；弹性体用于感知被测对象传递的力或扭矩，应变片受到弹性体传递的力或扭矩后阻值发生变化，应变片的阻值变化导致电桥输出电压变化，进而实现对力或扭矩的测量；其特征在于：还包括具有唯一序列码的芯片、插头、单片机、滤波电路、A/D转换电路、放大电路、复位电路、时钟电路；芯片采用封装方式接入传感器插头的接线腔中，电桥的输出信号线也接入传感器插头的接线腔中，插头的另一端与显示终端相连；单片机用于读取芯片对应的唯一序列码，并用于通过放大电路和A/D转换电路将传感器电桥的输出电压变成数字信号，并将的数字信号值通过串口输出到显示终端；显示终端通过串口从单片机中读到序列码和电桥的输出电压值，然后将传感器信息与对应的序列码一起存入显示终端寄存器中，通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系；通过显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换；并通过显示终端读取芯片的序列码，查找与序列码相对应的传感器信息，通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。

2.如权利要求1所述的一种智能应变力传感器，其特征在于：所述传感器信息包括线性修正系数、出厂日期，编号、量程、单位以及小数点位置。

3.如权利要求2所述的一种智能应变力传感器，其特征在于：单片机主动读取与单片机连接的芯片序列码的预设时间间隔为500ms。

4.如权利要求2所述的一种智能应变力传感器，其特征在于：芯片选DS2401芯片。

5.如权利要求2所述的一种智能应变力传感器，其特征在于：数字信号选为具有Modbus协议的数字信号；

6.如权利要求2所述的一种智能应变力传感器，其特征在于：所述的显示终端为计算机或触摸人机界面；

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种智能应变力传感器，其特征在于：工作方法包括如下步骤，

步骤一：将传感器信息存入显示终端；所述传感器信息包括线性修正系数、出厂日期，编号、量程、单位以及小数点位置；通过芯片的唯一序列码建立传感器与对应芯片的编码关系；

步骤二：单片机在上电，每隔预设时间间隔主动读取与单片机连接的芯片序列码，并将读到的序列码存入寄存器中，并将下一个时间间隔读到的序列码与当前时间间隔的序列码相比较，如果一致就丢掉下一个时间间隔读到的序列码，如果不同就把新读到的序列码存到寄存器中；新读到的序列码即为下一个时间间隔读到的序列码；

同时，单片机通过放大电路,滤波电路和A/D转换电路将传感器电桥的输出电压变成数字信号，并将数字信号值通过串口输出到显示终端；显示终端通过串口从单片机中读到序列码和电桥的输出电压值，然后将传感器信息与对应的序列码一起存入显示终端中；

步骤三：显示终端判断当前时间间隔读取的序列码是否已经存在，进而实现判断与所述序列码对应的传感器是否更换；如果当前时间间隔读取的序列码已经存在直接调用与所述序列码对应的传感器信息，如果没有找到相同的序列码则提示未找到合适的传感器；

步骤四：通过显示终端读取芯片的序列码，查找与序列码相对应的传感器信息，通过显示终端存储的传感器信息计算出当前智能应变力传感器测得的力或扭矩值，即实现当前智能应变力传感器即插即用测量。