CN114910823A - 一种传感器掉线检测与显示电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感器掉线检测与显示电路，包括电流采样电路、信号放大电路、信号变换电路和故障显示电路。电流采样电路用于采集待测传感器工作过程中的模拟电压信号，信号放大电路用于将模拟电压信号进行放大处理，信号变换电路用于将模拟电压信号转换为数字电压信号，并根据数字电压信号的数值控制故障显示电路中LED灯显示待测传感器是否存在未安装或掉线故障。该新型具有通用性好，成本低、可靠性高、原理简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术检测与信号处理应用的技术领域，更具体的说是涉及一种传感器掉线检测与显示电路。
背景技术
目前，施工升降机、起重机等在吊起重物时会对重量有明确限制要求，此类设备在市场上使用时必须配有重量限制器功能并能通过行业相关认证，当重物超重时会禁止升降机或起重机运行，保证设备的安全可靠运行。通常会选用重量传感器来实现重量限制器的功能，因此重量传感器成为系统必不可少的环节，当重量传感器出现掉线或未安装情况时需要能有提示和显示功能，提醒设备安装人员重量传感器故障，及时检查与返修。
但是，目前对传感器掉线检测一般采用上拉电阻接电源电压或下拉电阻接电源参考地的方案实现传感器掉线检测，此方案不适合某些仪表放大电路以及传感器输入级接上拉电阻和下拉电阻影响采样精度的应用场合。
因此，如何提供一种简单、精准、可靠、通用性好的传感器掉线检测电路是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种传感器掉线检测与显示电路，适用连接传感器进行信号检测的场合，用来显示传感器在使用中是否存在掉线或者未安装的场景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，包括：电流采样电路、信号放大电路、信号变换电路和故障显示电路；所述电流采样电路的输入端与待测传感器的接线座JR1连接，所述电流采样电路的输出端、所述信号放大电路、所述信号变换电路和所述故障显示电路依次相连；
所述电流采样电路用于采集待测传感器工作过程中的模拟电压信号；
所述信号放大电路用于将模拟电压信号进行放大处理；
所述信号变换电路用于将模拟电压信号转换为数字电压信号，并根据数字电压信号的数值控制所述故障显示电路显示待测传感器是否存在未安装或掉线故障。
优选的，所述故障显示电路还用于将数字电压信号进行变换，适应与之对接的控制器的IO口电平。
优选的，所述电流采样电路包括：采样电阻R14；采样电阻R14一端与传感器接线座JR1相连，另一端接地。
优选的，所述信号放大电路包括：信号放大器U2A，电容C1、电容C3，电阻R2、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R12；电容C1与电阻R2并联后，一端与信号放大器U2A的负相输入端相连，另一端与U2A的输出端相连；电阻R8一端接地，另一端与U2A的负相输入端相连；电阻R11的一端与电阻R14的另一端连接，另一端连接U2A的正相输入端；电阻R12一端接地，另一端分别与U2A的正相输入端和电阻R11的另一端连接；电阻R9一端与电容C3相连，另一端与U2A的输出端连接；电容C3的一端接地，另一端与电阻R9连接。
优选的，所述信号变换电路包括:比较器U1A，电容C2，电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7和电阻R10；比较器U1A正相输入端分别与电阻R6的一端和电阻R1的一端连接，电阻R6另一端分别与电阻R3的一端和电阻R4的一端连接,电阻R3另一端信号接地，电阻R4另一端接地；比较器U1A负相输入端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端分别与电阻R9的一端和电容C3的一端连接；比较器U1A输出端分别与电阻R1的另一端和电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端连接电容C2。
优选的，所述故障显示电路包括：发光二极管LED1、电阻R5和电阻R13；其中，发光二极管LED1正极与电阻R13的一端连接，负极分别与电阻R5的一端和电阻R7的一端连接；电阻R5另一端信号接地，电阻R13另一端连接电容C2并且接地。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明通过采集和转换传感器相关信号来判断传感器脱线或者是未安装情况，客服了无法通过上拉或下拉电阻来识别传感器异常的情景，提供了一种简单、精准、可靠、通用性好的传感器掉线检测电路。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为传感器掉线检测与显示电路的结构框图；
图2为传感器掉线检测与显示电路的原理图。
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。
本发明实施例公开了一种传感器掉线检测与显示电路，如图1所示，其中包括：电流采样电路、信号放大电路、信号变换电路和故障显示电路；电流采样电路的输入端与待测传感器的接线座JR1连接，电流采样电路的输出端、信号放大电路、信号变换电路和故障显示电路依次相连；
电流采样电路用于采集待测传感器工作过程中的模拟电压信号；
信号放大电路用于将模拟电压信号进行放大处理；
信号变换电路用于将模拟电压信号转换为数字电压信号，并根据数字电压信号的数值控制故障显示电路显示待测传感器是否存在未安装或掉线故障。
在另一个实施例中，还包括电平转换电路，所述电平转换电路的输入端与所述信号变换电路的输出端连接，其用于将数字电压信号进行变换，适应与之对接的控制器的IO口电平。
在一个具体实施例中，如图2所示，电流采样电路包括：采样电阻R14；采样电阻R14一端与传感器接线座JR1相连，另一端接地。
信号放大电路包括：信号放大器U2A，电容C1、电容C3，电阻R2、电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R12；电容C1与电阻R2并联后，一端与信号放大器U2A的负相输入端相连，另一端与U2A的输出端相连；电阻R8一端接地，另一端与U2A的负相输入端相连；电阻R11的一端与电阻R14的另一端连接，另一端连接U2A的正相输入端；电阻R12一端接地，另一端分别与U2A的正相输入端和电阻R11的另一端连接；电阻R9一端与电容C3相连，另一端与U2A的输出端连接；电容C3的一端接地，另一端与电阻R9连接。
信号变换电路包括:比较器U1A，电容C2，电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7和电阻R10；比较器U1A正相输入端分别与电阻R6的一端和电阻R1的一端连接，电阻R6另一端分别与电阻R3的一端和电阻R4的一端连接,电阻R3另一端信号接地，电阻R4另一端接地；比较器U1A负相输入端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端分别与电阻R9的一端和电容C3的一端连接；比较器U1A输出端分别与电阻R1的另一端和电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端连接电容C2。
故障显示电路包括：发光二极管LED1、电阻R5和电阻R13；其中，发光二极管LED1正极与电阻R13的一端连接，负极分别与电阻R5的一端和电阻R7的一端连接；电阻R5另一端信号接地，电阻R13另一端连接电容C2并且接地。
在此实施例中，传感器的接线座同时也为传感器的工作提供所需电源。当传感器正确连接后，传感器工作需消耗电流，此电流通过采样电阻R14被转换成电压信号；
电压信号比较微弱，经过信号放大电路U2A放大，此信号为模拟信号，控制器不能直接获取，因此需经信号变换电路U1A将模拟信号转换成控制器能直接处理的数字信号。
当传感器正确连接后，原理如图2所示，传感器工作消耗的电流被采样电阻及信号放大的电压信号大于U1A的3脚的电压信号，比较器U1A的1脚为低电平,LED灯LED1不发光；当传感器脱线或者未连接时，采样电阻R14两端电压为0V,经信号放大后小于U1A的3脚的电压信号，比较器U1A的1脚为高电平,LED灯LED1发光，提示传感器安装异常。
在另一个实施例中，与此同时，比较器U1A的输出信号S_D2不同的电平表示传感器不同的状态，并上传给控制器辨别。低电平信号为传感器连接正常，高电平信号为传感器异常；同时可通过调整R5/R13的参数适应IO口电平为3.3V的控制器。
本发明适用于一类利用传感器检测重要信号并需有传感器脱线或者是未安装提示，且无法通过上拉或下拉电阻来识别脱线或未安装的情景。此方案具有通用性好，成本低、可靠性高、原理简单等特点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，包括：电流采样电路、信号放大电路、信号变换电路和故障显示电路；所述电流采样电路的输入端与待测传感器的接线座连接，所述电流采样电路的输出端、所述信号放大电路、所述信号变换电路和所述故障显示电路依次相连；
所述电流采样电路用于采集待测传感器工作过程中的模拟电压信号；
所述信号放大电路用于将模拟电压信号进行放大处理；
所述信号变换电路用于将模拟电压信号转换为数字电压信号，并根据数字电压信号的数值控制所述故障显示电路显示待测传感器是否存在未安装或掉线故障。
2.根据权利要求1所述的传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，所述故障显示电路还用于将数字电压信号进行变换，适应与之对接的控制器的IO口电平。
3.根据权利要求1所述的传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，所述电流采样电路包括：采样电阻R14；采样电阻R14一端与待测传感器的接线座相连，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，所述信号放大电路包括：信号放大器U2A、电容C1、电容C3，电阻R2、电阻R8、电阻R9、电阻R11和电阻R12；电容C1与电阻R2并联后，一端与信号放大器U2A的负相输入端相连，另一端与U2A的输出端相连；电阻R8一端接地，另一端与U2A的负相输入端相连；电阻R11的一端与电阻R14的另一端连接，另一端连接U2A的正相输入端；电阻R12一端接地，另一端分别与U2A的正相输入端和电阻R11的另一端连接；电阻R9一端与电容C3相连，另一端与U2A的输出端连接；电容C3的一端接地，另一端与电阻R9连接。
5.根据权利要求1所述的传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，所述信号变换电路包括:比较器U1A，电容C2，电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7和电阻R10；比较器U1A正相输入端分别与电阻R6的一端和电阻R1的一端连接，电阻R6另一端分别与电阻R3的一端和电阻R4的一端连接,电阻R3另一端信号接地，电阻R4另一端接地；比较器U1A负相输入端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端分别与电阻R9的一端和电容C3的一端连接；比较器U1A输出端分别与电阻R1的另一端和电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端连接电容C2。
6.根据权利要求1所述的传感器掉线检测与显示电路，其特征在于，所述故障显示电路包括：发光二极管LED1、电阻R5和电阻R13；其中，发光二极管LED1正极与电阻R13的一端连接，负极分别与电阻R5的一端和电阻R7的一端连接；电阻R5另一端信号接地，电阻R13另一端连接电容C2并且接地。
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