CN113358200B - 一种基于数字传感器接线盒的称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字传感器接线盒，包括一主板和至少一模数转换板，所述主板上焊接有相互通信连接的第一主控单元和第一通信模块，各所述模数转换板上焊接有相互通信连接的第二主控单元和第二通信模块，第一通信模块分别与上位机、移动终端以及所述第二通信模块通信连接，所述第二主控单元还与外部的传感器一一对应通信连接，所述第二主控单元存储有唯一地址码，第一主控单元根据地址码访问指定的第二主控单元。本发明还涉及一种基于数字传感器接线盒的称重系统，通过移动终端上的称重调参APP对接线盒进行功能、参数设定，接线盒能够处理传感器采集到的信号并转换为重量值，存储并输出至上位机。本发明具有优越的易用性、便携性及可扩展性。

Description

一种基于数字传感器接线盒的称重系统

技术领域

本发明涉及一种基于数字传感器接线盒的称重系统，属于电子称领域。

背景技术

传统的传感器数字信号采集接线盒由多组接线端子、可调电阻、数模转换模块组成。该接线盒通过信号线与称重传感器连接组成数字传感器秤台，该接线盒子采集传感器输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号，用户通过上位机系统读取该数字信号，上位机系统对该数字信号加以计算处理实现各种称重操作、参数设置。

使用该接线盒的称重系统存在如下问题：

1)只具备信号采集功能，并不能直接计算重量值并输出重量值或称重内码值，因此，对称重软件系统开发商不够友好，需要称重软件开发商要掌握衡器的相关专业知识以及算法、功能开发经验；

2)需要手动物理调节设备内部的可调电阻值大小，实现传感器调角、调平衡以及各传感器之间的信号误差调整，物理调节电阻方式不直观、耗时、耗力，且需要专业人员才能操作；

3)只能通过上位机处理并查看计算处理后的称重值，无法查询每个传感器的称重内码值；

4)在某个传感器故障时，无法自动侦测接入的传感器哪一个出现异常情况，需要靠人工判断，并且需要有一定经验的专业人员才能诊断出出问题的传感器，这样做耗时、费力；

5)传感器出现异常情况后，称重重量出现极大偏差，称重系统就无法使用；

6)对于已经接入接线盒的传感器，无法灵活屏蔽，若不使用必须移除的，否则同样导致称重重量出错；

7)更换上位机后，新的上位机需要人工重新设置机型数据及重新校正操作；

8)该接线盒只能通过有线连接上位机，并与上位机之间进行传感器数字信号传输，施工布线灵活性较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种数字传感器接线盒，设有第一主控单元和第二主控单元，具备数字化和智能化的能力，可作为独立的称重数据处理模块使用，独立实现对外输出重量值和称重内码值，与第三方上位机实现数据交互，具有更好的易用性、便携性及可扩展性。

本发明技术方案一如下：

一种数字传感器接线盒，包括一主板和至少一模数转换板，所述主板上焊接有相互通信连接的第一主控单元和第一通信模块，各所述模数转换板上焊接有相互通信连接的第二主控单元和第二通信模块，所述第一通信模块分别与上位机、移动终端以及所述第二通信模块通信连接，所述第二主控单元还与外部的传感器一一对应通信连接，所述第二主控单元存储有唯一地址码，所述第一主控单元根据地址码访问指定的第二主控单元。

更优地，所述第一主控单元包括相互通信连接的MCU和第一外置存储器，所述MCU通过所述第一通信模块与所述上位机、移动终端以及第二通信模块通信连接，所述MCU对模数转换板输出的数据进行运算处理，并将运算结果反馈至上位机和移动终端；所述MCU还接收并运行来自上位机和移动终端的指令，并将运行结果反馈至上位机和移动终端，所述MCU还向所述第二主控单元发出指令；所述第一位置存储器存储MCU的运算结果和/或运行结果。

更优地，还包括模数转换器，所述模数转换器输入端连接所述传感器，所述模数转换器的输出连接所述第二主控单元。

更优地，所述第二主控单元包括相互通信连接的微处理器和第二外置存储器，所述微处理器连接所述模数转换器和第二通信模块，所述微处理器接收所述模数转换器输出的数据，然后将其存储在第二外置存储器内，所述微处理器接收到来自所述第一主控单元的读取指令时，从第二外置存储器读取与所述读取指令相对应的数据并反馈至第一主控单元。

更优地，各所述模数转换板通过接插件与所述主板可拆卸连接；所述第一通信模块包含无线通信模块和有线通信模块。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其不仅能够实现数字传感器具备的功能，还能实现电子调参、矫正，自动侦测异常并自动补偿失准等功能，实现自动化智能称重。

本发明技术方案二如下：

一种基于数字传感器接线盒的称重系统，采用方案一中的接线盒，设有多个传感器的称台，上位机和运行有称重调参APP的移动终端，所述称台上的各传感器与所述接线盒一一对应连接，所述接线盒通过第一通信模块与所述上位机和移动终端通信连接；所述称重系统执行称重步骤，具体为：所述传感器采集压变信号并发送至接线盒上与之对应连接的第二主控单元，所述第二主控单元将压变信号处理转换成称重内码值，将称重内码值存储至第二主控单元，同时还将称重内码值发送至第一主控单元；所述第一主控单元读取到称重内码值，将称重内码值进行运算处理，获得重量值，存储该重量值并将其发送至上位机和移动终端。

更优地，所述称重系统还能及时发现称重异常并对进行失准补偿，异常侦测步骤为：所述第一主控单元若检测到以下三种情况中的任意一种，则判定为异常状态，并对外发出异常提示：第一种情况：所述第一主控单元实时记录预设的时间段T1内各个传感器的称重内码值变化差值，并在预设的间隔周期到来时计算一次所述称重内码值变化差值的波动幅度，根据波动幅度是否小于预先指定的阈值来判断是否有至少一个传感器处于稳定状态，若有一个传感器处于稳定状态，则继续逐一判断其他传感器的称重内码值变化差值的波动幅度是否大于所述预先指定的阀值，波动幅度大于所述预先设定的阀值的传感器，将其判定为异常状态，屏蔽异常状态的传感器，然后执行失准补偿步骤；第二种情况：所述第一主控单元接收到的来自同一个传感器的称重内码值在预设的时间段T2内保持相同的值，则判定该传感器为异常状态，屏蔽异常状态的传感器，然后执行失准补偿步骤；第三种情况：所述第一主控单元在与所述模数转换板通讯过程中连续出现通讯超时，且通讯超时的次数超过预设次数阈值，所述第一主控单元无法获取到模数转换板采集的传感器的称重内码值，则判定模数转换板为异常状态；所述失准补偿步骤为：第一主控单元丢弃异常传感器发来的称重内码值，计算出当前正常传感器的称重内码值的均值，存储所述均值并换算出重量值；所述移动终端上的称重调参APP向所述第一主控单元请求并显示出传感器的异常信息。

更优地，所述称重系统还执行参数设置步骤，具体包括：步骤1、通过移动终端上的称重调参APP设置机型数据，包括设置重量单位，最大称量以及精度数值；步骤2、重量校正参数设置步骤：步骤2-1、清空称台上的物品，等待称重调参APP空秤状态判断，确定空称后，计算出第0校正点，重量0对应的第0校正点内码值；步骤2-2、选取一标准砝码放置在称盘上，称重调参APP计算出第1校正点上该标准砝码重量值对应的第1校正点内码值；步骤2-3、若需获得在量程范围内更好的重量线性，则继续将不同重量的标准砝码放置在称台上，称重调参APP分别计算出其他各校正点上标准砝码对应的第N个校正点内码值，其中N为自然数；若不需要，执行步骤2-4；步骤2-4、完成校正操作后，通过称重调参APP上的按钮触发完成动作，在移动终端上存储机型数据及重量校正参数，同时将所述机型数据及重量校正参数发送到所述第一主控单元，第一主控单元接收并存储；步骤3、传感器角系数设置步骤：步骤3-1，在秤台的一个角的传感器上放置砝码；步骤3-2，在称重调参APP上输入这个角放置的砝码重量值，称重调参APP计算出该角的角系数，并自动将所述角系数发送至第一主控单元，第一主控单元接收并存储；步骤3-3，重复步骤3-2，完成称台上其他各个角的传感器的角系数设置。

更优地，在称重步骤中，所述第一主控单元将读取到的称重内码值进行运算处理，具体为：首先，由称重内码值运算出浮点重量值：将称重内码值与各校正点内码值进行比较，若C<C₀，f_W＝W₀+(W₁–W₀)*(C-C₀)/(C₁-C₀)；若C_i≤C<C_i+1且0≤i≤N-1，f_W＝W_i+(W_i+1–W_i)*(C-C_i)/(C_i+1-C_i)；若C_N<＝C，f_W＝W_N-1+(W_N–W_N-1)*(C–C_N-1)/(C_N–C_N-1)；其中，C为读取到的称重内码值，i为校正点序号，0≤i≤N，i＝0为第0校正点，i＝N为最高点第N校正点，C为读取到的重量内码值，C_i为第i校正点内码值，W_i为第i校正点对应的标准砝码的重量值，W₀＝0，f_W为浮点重量值，其由称重内码值计算得来的原始重量值，未进行取整处理；其次，由浮点重量值运算出按感量取整的重量值，具体为：M＝[f_W/d]，W＝M*d，其中，[]为取整运算，d为感量，即浮点，M为取整后的浮点重量值对感量的倍数，W为按感量取整的重量值。

更优地，所述上位机或移动终端向所述第一主控单元发出重量内码值读取指令，所述重量内码值读取指令包含地址码，所述第一主控单元根据地址码读取对应第二主控单元内存储的重量内码值，并反馈至上位机和/或移动终端。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明采用智能移动终端平台与第三方上位机相互搭配的方式实现本发明接线盒装置的效益最大化。接线盒可作为独立的称重数据处理模块使用，只需在初次使用时通过称重调参APP完成重量校准、参数调试后，即可独立实现对外输出重量值、内码值数字数据以及和第三方上位机实现数据交互，大大降低了第三方软件开发商在开发重量整合功能时的研发门槛和研发成本。因此，本发明具有更好的易用性、便携性及可扩展性。

2)采用本发明技术方案，无需物理调节参数，通过称重调参APP和接线盒内的第一主控单元运算处理数据，即可自主便捷高效的完成秤台的重量校准。

3)采用本发明技术方案，能在出现部分传感器损坏且还有传感器可用的情况下，无需更换损坏的传感器依然能够提供准确的重量值，为称重系统提供极高的可靠性，帮助使用者节省生产成本，大大提高生产效率。

4)采用本发明技术方案，能实时自动侦测的接入的传感器的异常情况，并及时为使用者发出警示、并提供直观的详细的异常情况展示，使用者可以通过称重调参APP查看具体有哪些传感器出现异常情况，大大节约诊断、维护所需的时间成本、人工成本以及生产中断的成本。

5)本发明方案中接线盒内的模数转换板采用插接式，可很方便的进行维护更换、增减模块数量，因此可以灵活扩展传感器信号采集通道。

6)本发明方案中，在移动终端设置机型数据并保存在第一主控的单元中，在第一主控单元即可根据机型数据运算重量值，因此，接线盒装置可支持任意量程的模拟传感器，能够很好的兼容各厂家生产的各种量程规格的模拟传感器，可广泛适用于各种应用场景。

7)本发明方案中，接线盒可独立采集每个传感器的称重内码值，并可独立存储和传输给上位机，这样上位机就可以查看到每个传感器的实时变化量，方便工作人员监控每个传感器的工作状态。

附图说明

图1为本发明一种数字传感器接线盒的原理框图；

图2为本发明一种数字传感器接线盒的原理框图的另一原理框图；

图3为本发明称重系统的称重流程图；

图4为本发明称重系统的应用一的示意图；

图5为本发明称重系统的应用二的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

实施例一

请参阅图1，一种数字传感器接线盒100，包括一主板1和至少一模数转换板2，所述主板1上焊接有相互通信连接的第一主控单元11和第一通信模块12，各所述模数转换板2上焊接有相互通信连接的第二主控单元21和第二通信模块22，所述第一通信模块12分别与上位机3、移动终端4以及所述第二通信模块22通信连接，所述第二主控单元21还与外部的传感器5(图1中采用模拟传感器)一一对应通信连接，所述第二主控单元21存储有唯一地址码，所述第一主控单元11根据地址码访问指定的第二主控单元21。所述第二主控单元21能够对传感器5输出的信号进行处理，比如，将模拟信号转换为数字信号。对于使用模拟传感器5的方案中，为降低硬件成本，还可以通过外置模数转换器23，具体地，请参阅图2，所述接线盒100中还包括模数转换器23，所述模数转换器23输入端连接所述传感器5，所述模数转换器23的输出连接所述第二主控单元21。

更优地，各所述模数转换板2通过接插件与所述主板1可拆卸连接，这样可以方便地进行维护更换、增减模块数量，起到灵活扩展传感器信号采集通道的效果。

所述第二通信模块22可以采用RS485模块。所述第一通信模块12包含无线通信模块和有线通信模块。例如，所述第一通信模块12包含WiFi/RS485/RS232/RJ45模块，所述接线盒100可以通过RS232与上位机3有线连接，也可以通过Wifi模块与上位机3连接，所述移动终端4可以通过WiFi/RS485/RS232/RJ45模块中任意一种模块与所述接线盒100连接。所述第一通信模块12使上位机3与接线盒100之间的施工布线更加灵活。

具体地，所述第一主控单元11包括相互通信连接的MCU和第一外置存储器，所述MCU通过所述第一通信模块12与所述上位机3、移动终端4以及第二通信模块22通信连接，所述MCU运行存储在其上的运算处理程序，即可对模数转换板2输出的数据进行运算处理，并将运算结果反馈至上位机3和移动终端4；所述MCU还能接收并运行来自上位机3和移动终端4的指令，并将运行结果反馈至上位机3和移动终端4，所述MCU还向所述第二主控单元发出读取指令，获取存储在第二主控单元21上的称重内码值；所述第一位置存储器存储MCU的运算结果和/或运行结果。所述第二主控单元21包括相互通信连接的微处理器和第二外置存储器，所述微处理器连接所述模数转换器23和第二通信模块22，所述微处理器接收所述模数转换器23输出的数据，然后将其存储在第二外置存储器内，所述微处理器接收到来自所述第一主控单元11的读取指令时，从第二外置存储器读取与所述读取指令相对应的数据并反馈至第一主控单元11。

一般地，在主板1上还焊接有电源开关、程序复位开关、WiFi复位开关、指示灯、电源接口等，其为本领域的常规技术手段。

本实施例中，接线盒100中设有第一主控单元11和第二主控单元21，其可采用微处理器和MCU，使得接线盒100具备数字化和智能化的能力，第二主控的单元能够接收传感器5信号、处理传感器5信号并将处理后的传感器5信号存储供使用者查询，第一主控单元11能够写入运算处理程序，使接线盒100具备了处理数据的能力，不仅能够将处理后的传感器5信号通过运算处理程序计算处理得到重量值，并存储在重量值，还能够通过对数据的处理进行称重参数的设置以及及时发现传感器异常并对失准数据进行补偿等。因此，该接线盒100可作为独立的称重数据处理模块使用，独立实现对外输出重量值或内码值，能够进行电子调参、自动侦测异常等，大大降低了第三方软件开发商在开发重量整合功能时的研发门槛和研发成本。同时，通过第一主控单元11和第一通信模块12，能够实现接线盒与上位机3以及移动终端4之间能够进行数据交互，具有更好的易用性、便携性及可扩展性。

实施例二

请参阅图1和图3，一种基于数字传感器接线盒的称重系统，包括采用方案一所述的接线盒100，设有多个传感器5的称台，上位机3和运行有称重调参APP的移动终端4，所述称台上的多个传感器5与所述接线盒100一一对应连接，所述接线盒100通过第一通信模块12与所述上位机3和移动终端4通信连接；所述称重系统执行称重步骤，具体为：所述传感器5采集压变信号并发送至接线盒100上与之对应连接的第二主控单元21，所述第二主控单元21将压变信号处理转换成称重内码值并存储；所述第一主控单元11向所述第二主控单元21发送读取指令，读取到称重内码值，所述第一主控单元11将称重内码值进行运算处理，获得重量值，存储该重量值并将其发送至上位机3和移动终端4。所述接线盒100通过第一通信模块12与所述上位机3和移动终端4通信连接；所述称重系统执行称重步骤，具体为：所述传感器5采集压变信号并发送至接线盒100上与之对应连接的第二主控单元21，所述第二主控单元21将压变信号处理转换成称重内码值，将称重内码值存储至第二主控单元21，同时还将称重内码值发送至第一主控单元11；所述第一主控单元11读取到称重内码值，将称重内码值进行运算处理，获得重量值，存储该重量值并将其发送至上位机和移动终端。

较优地，所述第一主控单元11包括相互通信连接的MCU和第一外置存储器，所述MCU通过所述第一通信模块12与所述上位机3、移动终端4以及第二通信模块22通信连接，所述MCU运行存储在其上的运算处理程序，即可对模数转换板2输出的数据进行运算处理，并将运算结果反馈至上位机3和移动终端4；所述MCU还能接收并运行来自上位机3和移动终端4的指令，并将运行结果反馈至上位机3和移动终端4，所述MCU还可以向所述第二主控单元21发出读取指令，获取存储在第二主控单元21上的称重内码值；所述第一位置存储器存储MCU的运算结果和/或运行结果。所述第二主控单元21包括相互通信连接的微处理器和第二外置存储器，所述微处理器连接所述模数转换器23和第二通信模块22，所述微处理器接收所述模数转换器23输出的数据，然后将其存储在第二外置存储器内，所述微处理器接收到来自所述第一主控单元11的读取指令时，从第二外置存储器读取与所述读取指令相对应的数据并反馈至第一主控单元11。

在称重系统启用时，一般都要对称重系统进行称重参数设置，具体包括：

步骤1、通过移动终端4上的称重调参APP设置机型数据，包括设置重量单位，最大称量以及精度数值；例如，根据称重调参APP上的机型数据设置页面的输入提示，机型单位选择kg或其他单位，接着在最大称量输入框中输入称量，例如2000，接着在精度输入框中输入精度数值，例如20000，此时称重调参APP提示该机型参数对应的最小感量为0.1，感量单位为kg，即0.1kg，最后点击保存。

步骤2、重量校正参数设置步骤：

步骤2-1、清空称台上的物品，等待称重调参APP空秤状态判断，确定空称后，计算出第0校正点，重量为0对应的第0校正点内码值；

步骤2-2、选取一标准砝码放置在称盘上，称重调参APP计算出第1校正点上该标准砝码重量值对应的第1校正点内码值；例如，选用20kg的标准砝码，将20kg的标准砝码放置在秤盘上，接着在称重调参APP上启动第1点重量值校正运算，运算结果得出20kg重量所对应的校正点内码值；

步骤2-3、若需获得在量程范围内更好的重量线性，则继续将不同重量的标准砝码放置在称台上，称重调参APP分别计算出其他各校正点上标准砝码对应的第N个校正点内码值，其中N为自然数；若不需要，执行步骤2-4；步骤2-4、完成校正操作后，通过称重调参APP上的按钮触发完成动作，在移动终端4上存储机型数据及重量校正参数，同时将所述机型数据及重量校正参数发送到所述第一主控单元11，第一主控单元11接收并存储，一般存储在第一外置存储器上，这样其他第三方设备就可以通过第一主控单元11获取到机型数据及重量校正数据，因而实现第三方设备无需再要求用户，手动进行机型数据设置操作、重量校正参数设置操作。

步骤3、传感器5角系数设置步骤：

步骤3-1，在秤台的一个角的传感器5上放置砝码，例如20kg的砝码；步骤3-2，在称重调参APP上输入这个角放置的砝码重量值，例如20kg，称重调参AP计算出该角的角系数，并自动将所述角系数发送至第一主控单元11，第一主控单元11接收并存储，一般存储在第一外置存储中；

步骤3-3，重复步骤3-2，完成称台上其他各个角的传感器5的角系数设置。

本方案中的接线盒100通过设置机型参数即可使接线盒100识别该传感器5的量程、精度等参数，因此，本发明中的接线盒100能够支持任意量程的模拟传感器5，很好地兼容各厂家生产的各种量程规格的模拟传感器5，可广泛适用于各种应用场景。本实施例中，接线盒100配合移动终端4上的称重调参APP，即可以实现图文化的方式展现秤台上每个传感器5的实时状态，并且无需专业人员，依靠称重调参APP上的图文提示，即可自主便捷高效的完成秤台的重量校准，同时也能节省聘请专业人员调试秤台的费用。

完成上述称重参数设置，将参数值保存在第一主控单元11中。在称重过程中，第一主控单元11读取到称重内码值时，根据上述参数值对称重内码值进行运算处理，从而得到准确的重量值。具体运算步骤为：

首先，由称重内码值运算出浮点重量值：

将称重内码值与各校正点内码值进行比较，

若C<C₀，f_W＝W₀+(W₁–W₀)*(C-C₀)/(C₁-C₀)；

若C_i≤C<C_i+1且0≤i≤N-1，f_W＝W_i+(W_i+1–W_i)*(C-C_i)/(C_i+1-C_i)；

若C_N<＝C，f_W＝W_N-1+(W_N–W_N-1)*(C–C_N-1)/(C_N–C_N-1)；

其中，C为读取到的称重内码值，i为校正点序号，0≤i≤N，i＝0为第0校正点，i＝N为最高点第N校正点，C为读取到的重量内码值，C_i为第i校正点内码值，W_i为第i校正点对应的标准砝码的重量值，W₀＝0，f_W为浮点重量值，其由称重内码值计算得来的原始重量值，未进行取整处理；

其次，由浮点重量值运算出按感量取整的重量值，具体为：M＝[f_W/d]，W＝M*d，其中，[]为取整运算，d为感量，即浮点，M为取整后的浮点重量值对感量的倍数，W为按感量取整的重量值(仍然是浮点)。

例如：f_W＝12.34,d＝0.2,则M＝[12.34/0.2]＝[61.7]＝62，W＝62*0.2＝12.4。

本实施例称重系统还能够及时发现称重异常并对进行失准补偿，具体地，异常侦测步骤为：所述第一主控单元11若检测到以下三种情况中的任意一种，则判定为异常状态，并对外发出异常提示，例如，通过蜂鸣器鸣叫以及控制接线盒上的LED灯闪烁进行提示。

第一种情况，内码值波动异常。所述第一主控单元11实时记录预设的时间段T1内各个传感器5的称重内码值变化差值，并在预设的间隔周期到来时计算一次所述称重内码值变化差值的波动幅度，根据波动幅度是否小于预先指定的阈值来判断是否有至少一个传感器5处于稳定状态，若无，则发出告警提示；若有一个传感器5处于稳定状态，则继续逐一判断其他传感器5的称重内码值变化差值的波动幅度是否大于所述预先指定的阀值，波动幅度大于所述预先设定的阀值的传感器5，将其判定为异常状态，屏蔽异常状态的传感器5，然后执行失准补偿步骤；

第二种情况，内码值长时间无变化异常。所述第一主控单元11接收到的来自同一个传感器5的称重内码值在预设的时间段T2内保持相同的值，则判定该传感器5为异常状态，屏蔽异常状态的传感器5，然后执行失准补偿步骤；第三种情况，模数转换板2通讯异常。所述第一主控单元11在与所述模数转换板2通讯过程中连续出现通讯超时，且通讯超时的次数超过预设次数阈值，所述第一主控单元11无法获取到模数转换板2采集的传感器5的称重内码值，则判定模数转换板2为异常状态；

所述失准补偿步骤为：第一主控单元11丢弃异常传感器5发来的称重内码值，计算并存储当前正常传感器5的称重内码值的均值，即将当前正常传感器5的内码值的总和/当前正常传感器5个数，该均值可以作为返回给移动终端4或上位机3的称重内码值，也可以作为新的称重内码值用于计算重量值，即，当第一主控单元11发现存在异常时，先执行失准补偿步骤，得到新的称重内码值，将新的称重内码值用于计算重量值，将计算后的重量值返回给移动终端4或上位机3。

所述第一主控单元11在之后每隔一段时间T3判断传感器5异常状态是否消失，若消失了，则重新使用该传感器5的称重内码值参与正常重量计算。

所述移动终端4上的称重调参APP还可以向所述第一主控单元11请求并显示出传感器5的异常信息。

因此，本发明能实时自动侦测的接入的传感器5的异常情况，且还能及时通过接线盒100上的提示灯、蜂鸣器给出警示，同时使用者可以通过称重调参APP查看具体有哪些传感器5出现异常情况。因此，采用本发明技术方案，当传感器5出现异常时，无需要求使用者具备一定的电子秤专业知识，即可实现自行诊断异常情况，大大节约诊断、维护所需的时间成本、人工成本以及生产中断的成本。同时，在出现部分传感器5损坏且还有传感器5可用的情况下，可不更换损坏传感器5的情况下依然能够提供准确的重量值，因此接线盒100装置可为称重系统提供极高的可靠性。同时可以避免因为传感器5损坏导致生产活动中断和生产物料因此报废的情况，这为能帮助使用者节省生产成本，大大提高生产效率。

所述上位机3或移动终端4向所述第一主控单元11发出内码值读取指令，所述内码值读取指令包含地址码，所述第一主控单元11根据地址码读取对应第二主控单元21内存储的称重内码值，并反馈至上位机3或移动终端4。由于，本发明接线盒100能够独立采集每个传感器5的称重内码值，并可独立存储和传输给上位机3，这样上位机3就可以查看到每个传感器5的实时变化量，方便工作人员监控每个传感器5的工作状态。

因此，本发明一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其不仅能够实现数字传感器称台具备的功能，还能实现电子调参、矫正，自动侦测异常并自动补偿失准等功能，实现自动化智能称重。

本实施例的应用实例如下：

应用一

如图4所示，小型地磅秤台6上设有多个不同的传感器5，每个地磅秤台6分别连接各自的接线盒100，每个接线盒100通过有线、无线通讯方式与上位机3中的仓库管理系统软件和移动终端4上的称重调参APP连接。通过移动终端4上的称重调参APP对每一个接线盒100进行机型数据设置及校正操作，并完成各项称重参数的设置。上位机3中的仓库管理系统软件接收来至接线盒100的重量值及接线盒100ID，将重量值、接线盒ID与系统中其他数据如物料、厂商信息、操作员信息进行关联及其他处理。因此，通过使用本发明中的接线盒100及自主研发的称重调参APP，能实现上位机3中的仓库管理系统中快速集成智能化的称重数据采集功能，大大提升了开发速度，降低了软件系统的开发成本。同时，采用本发明的接线盒100，可实现传感器5损坏后，依然可为仓库管理系统软件提供准确的重量值，大大提高了仓库管理系统的健壮性能力，可有效防止由于传感器5异常导致生产中断产生的损失。

应用二

本发明技术方案用于实现智能落料生产控制。本应用中，设置接线盒100输出的数据为内码值。如图5所示，落料秤台7由3个模拟传感器5组成，3个模拟传感器5分别接入接线盒100的三个接线端，接线盒100与称重表头8和移动终端4上的称重调参APP通过有线或无线通讯方式连接，称重表头8与外接落料控制装置9通过有线或无线的通讯方式连接。接着，通过移动终端4上的称重调参APP对接线盒100进行机型数据设置及校正操作，并完成各项称重参数的设置。称重表头8向接线盒100请求机型数据、校正数据，并将请求的机型数据、校正数据带入设定的处理逻辑进行运算。称重表头8通过向接线盒100发送读取内码值指令使接线盒100自动连续返回内码值数字。称重表头8依次将来至接线盒100的内码值带入设定的处理逻辑进行运算，根据实时运算产生的重量值进行落料提醒及发送控制指令至外接落料控制装置9，进而实现自动智能控制落料生产过程。在生产过程中，落料秤台即便在出现一个传感器5损坏的情况下，接线盒100也能根据设定好的处理逻辑运算出准确的负载重量内码值，从而可以确保落料生成过程不会因此中断，可避免造成无法挽回的损失。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：包括接线盒，所述接线盒包括一主板和至少一模数转换板，所述主板上焊接有相互通信连接的第一主控单元和第一通信模块，各所述模数转换板上焊接有相互通信连接的第二主控单元和第二通信模块，所述第一通信模块分别与上位机、移动终端以及所述第二通信模块通信连接，所述第二主控单元还与外部的传感器一一对应通信连接，所述第二主控单元存储有唯一地址码，所述第一主控单元根据地址码访问指定的第二主控单元；

所述称重系统还包括设有多个传感器的称台，上位机和运行有称重调参APP的移动终端，所述称台上的各传感器与所述接线盒一一对应连接，所述接线盒通过第一通信模块与所述上位机和移动终端通信连接；所述称重系统执行称重步骤，具体为：

所述传感器采集压变信号并发送至接线盒上与之对应连接的第二主控单元，所述第二主控单元将压变信号处理转换成称重内码值，将称重内码值存储至第二主控单元，同时还将称重内码值发送至第一主控单元；

所述第一主控单元读取到称重内码值，将称重内码值进行运算处理，获得重量值，存储该重量值并将其发送至上位机和移动终端；

所述称重系统还执行参数设置步骤，具体包括：

步骤1、通过移动终端上的称重调参APP设置机型数据，包括设置重量单位，最大称量以及精度数值；

步骤2、重量校正参数设置步骤：

步骤2-1、清空称台上的物品，等待称重调参APP空秤状态判断，确定空称后，计算出第0校正点，重量0对应的第0校正点内码值；

步骤2-2、选取一标准砝码放置在称盘上，称重调参APP计算出第1校正点上该标准砝码重量值对应的第1校正点内码值；

步骤2-3、若需获得在量程范围内更好的重量线性，则继续将不同重量的标准砝码放置在称台上，称重调参APP分别计算出其他各校正点上标准砝码对应的第N个校正点内码值，其中N为自然数；若不需要，执行步骤2-4；

步骤2-4、完成校正操作后，通过称重调参APP上的按钮触发完成动作，在移动终端上存储机型数据及重量校正参数，同时将所述机型数据及重量校正参数发送到所述第一主控单元，第一主控单元接收并存储；

步骤3、传感器角系数设置步骤：

步骤3-1，在秤台的一个角的传感器上放置砝码；

步骤3-2，在称重调参APP上输入这个角放置的砝码重量值，称重调参APP计算出该角的角系数，并自动将所述角系数发送至第一主控单元，第一主控单元接收并存储；

步骤3-3，重复步骤3-2，完成称台上其他各个角的传感器的角系数设置；

在称重步骤中，所述第一主控单元将读取到的称重内码值进行运算处理，具体为：

首先，由称重内码值运算出浮点重量值：将称重内码值与各校正点内码值进行比较，

若C<C₀，f_W＝W₀+(W₁–W₀)*(C-C₀)/(C₁-C₀)；

若C_i≤C<C_i+1且0≤i≤N-1，f_W＝W_i+(W_i+1–W_i)*(C-C_i)/(C_i+1-C_i)；

若C_N<＝C，f_W＝W_N-1+(W_N–W_N-1)*(C–C_N-1)/(C_N–C_N-1)；

其中，C为读取到的称重内码值，i为校正点序号，0≤i≤N，i＝0为第0校正点，i＝N为最高点第N校正点，C为读取到的重量内码值，C_i为第i校正点内码值，W_i为第i校正点对应的标准砝码的重量值，W₀＝0，f_W为浮点重量值，其由称重内码值计算得来的原始重量值，未进行取整处理；

其次，由浮点重量值运算出按感量取整的重量值，具体为：M＝[f_W/d]，W＝M*d，其中，[]为取整运算，d为感量，即浮点，M为取整后的浮点重量值对感量的倍数，W为按感量取整的重量值。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：所述第一主控单元包括相互通信连接的MCU和第一外置存储器，所述MCU通过所述第一通信模块与所述上位机、移动终端以及第二通信模块通信连接，所述MCU对模数转换板输出的数据进行运算处理，并将运算结果反馈至上位机和移动终端；所述MCU还接收并运行来自上位机和移动终端的指令，并将运行结果反馈至上位机和移动终端，所述MCU还向所述第二主控单元发出指令；所述第一外置存储器存储MCU的运算结果和/或运行结果。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：还包括模数转换器，所述模数转换器输入端连接所述传感器，所述模数转换器的输出连接所述第二主控单元。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：所述第二主控单元包括相互通信连接的微处理器和第二外置存储器，所述微处理器连接所述模数转换器和第二通信模块，所述微处理器接收所述模数转换器输出的数据，然后将其存储在第二外置存储器内，所述微处理器接收到来自所述第一主控单元的读取指令时，从第二外置存储器读取与所述读取指令相对应的数据并反馈至第一主控单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：各所述模数转换板通过接插件与所述主板可拆卸连接；所述第一通信模块包含无线通信模块和有线通信模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：所述称重系统还能及时发现称重异常并对进行失准补偿，具体地：

异常侦测步骤为：所述第一主控单元若检测到以下三种情况中的任意一种，则判定为异常状态，并对外发出异常提示：

第一种情况：所述第一主控单元实时记录预设的时间段T1内各个传感器的称重内码值变化差值，并在预设的间隔周期到来时计算一次所述称重内码值变化差值的波动幅度，根据波动幅度是否小于预先指定的阈值来判断是否有至少一个传感器处于稳定状态，若有一个传感器处于稳定状态，则继续逐一判断其他传感器的称重内码值变化差值的波动幅度是否大于所述预先指定的阈 值，波动幅度大于所述预先指 定的阈 值的传感器，将其判定为异常状态，屏蔽异常状态的传感器，然后执行失准补偿步骤；

第二种情况：所述第一主控单元接收到的来自同一个传感器的称重内码值在预设的时间段T2内保持相同的值，则判定该传感器为异常状态，屏蔽异常状态的传感器，然后执行失准补偿步骤；

第三种情况：所述第一主控单元在与所述模数转换板通讯过程中连续出现通讯超时，且通讯超时的次数超过预设次数阈值，所述第一主控单元无法获取到模数转换板采集的传感器的称重内码值，则判定模数转换板为异常状态；

所述失准补偿步骤为：第一主控单元丢弃异常传感器发来的称重内码值，计算出当前正常传感器的称重内码值的均值，存储所述均值并换算出重量值；

所述移动终端上的称重调参APP向所述第一主控单元请求并显示出传感器的异常信息。

7.根据权利要求1所述的一种基于数字传感器接线盒的称重系统，其特征在于：所述上位机或移动终端向所述第一主控单元发出重量内码值读取指令，所述重量内码值读取指令包含地址码，所述第一主控单元根据地址码读取对应第二主控单元内存储的重量内码值，并反馈至上位机和/或移动终端。

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