CN115901084A - 一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于仪器仪表领域，具体是一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备及其校准方法。一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，包括：人机界面模块，主控模块，电压测量模块，恒流源模块，可编程电源模块，多协议通讯模块，一级切换模块，二级切换模块，以及辅助模块。本发明的设备可以进行一个或多个被测产品中进行校准和电压，电流，电阻的模拟量测量，且对不同通讯协议的产品进行任意的切换满足产品不兼容的问题。本发明的设备结构简单，使用方便。本发明的校准方法简单易操作。

Description

一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备及其校准方法

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，具体是一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备及其校准方法。

背景技术

现有的压力传感器校准和测试系统采用借助外部测量(电阻/电压/电流)设备和电源供给设备以及官方提供的校准设备来完成传感器的校准。

其有如下缺点

1:成本太高,系统组建的通信线路繁琐；

2:系统体积庞大,不够便携；

3:通过PC端软件控制实现多个设备实现产品信号的读写，大大影响系统的标定速率；

4:对不同压力传感器调理芯片的标定通讯不兼容，需更换对应厂家的校准设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，该设备体积小,便于携带，且对不同压力传感器调理芯片的标定通讯均兼容，标定效率快；本发明的再一目的在于提供一种一体化多协议多通道压力传感器校准方法，该方法简单易操作，标定多个产品时，标定速率快。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，包括：一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，包括：主机，所述主机包括：

电压测量模块，用于对测量继电器组输入进来的电压信号进行测量，该模块包含一个Σ24bit模数转换器以及继电器开关电路，主机控制信号对其中继电器操作，并通过模数转换器采集电压信号；

多协议通讯模块，包括多个不同协议和一个软控电源接口，用于读取、写入产品数据信息以及为产品通讯总线提供电压支持；

一级切换模块，包括多通道接口，用于从多个产品中选取一个待测产品；

二级切换模块，用于将一级切换模块选择的待测产品进行功能选择；

辅助功能模块，电连接有辅助继电器组，所述辅助继电器组用于辅助测量继电器组来完成待测产品电流，电阻测量；所述辅助继电器组也与通讯继电器组连接，用于辅助产品的通讯总线串/并电阻；

可编程电源模块，用于提供多协议通讯模块与产品通讯时所需的基础电压支持；

恒流源模块，用于为辅助功能模块进行辅助测量待测产品的电阻时提供恒流源支持；

MCU主控模块，用于控制整个系统进行一级模块切换、二级模块切换、辅助功能模块介入、多协议通训模块切换以及接口电源的配置、可编程电源模块配置、恒流源模块的开关、电压测量模块的测量以及人机界面的通讯；

人机界面模块，用于进行和MCU主控模块进行信息的交换。

进一步的，所述设备还包括高低温炉以及压力源和压力控制器；所述主机与高低温炉以及压力控制器电/通讯连接；

所述高低温炉中设置有传感器管汇以及连接端子矩阵；

所述压力源用于给所述传感器管汇提供压力，所述压力控制器用于控制所述压力源提供压力大小；

所述设备内设置有若干个通道板，所述通道板与连接端子矩阵电通讯连接。

一种一体化多协议多通道压力传感器校准方法，包括如下步骤：

1)：启动校准程序，用户通过人机交互模块与MCU主控模块通讯，将按照用户选择相应的调理芯片和个数，通过可编程电源模块调节输出对应的产品供电电压，并同时通过多协议通讯模块选择相应的接口电源，完成产品初始化配置操作；

2)：通过控制一级切换模块将若干待测产品中其中一个产品切入二级切换模块中，完成对应电压、电阻、电流测量后，多协议通讯模块通过通讯继电器组切换到相应的通讯协议进行和产品的数据通讯；

3)：首先发送相应的校准算法中温湿度指令控制高低温炉到达指定温度点T1，然后向压力控制器发送相应的校准算法中压力值P1,最后多协议通讯模块读取相应的数据存入MCU中；

4)：同样按照步骤3完成相应校准算法中的对应Tn，Pn数据，通过计算获取相对应的校准参数数组C[n]通过多协议通孔模块写入该产品中，最终完成该产品的校准；

5)：完成单个产品的校准工作，对多个通道的产品批量校准，在步骤2中通过切换不同通道同时获取多个产品的xTn，xPn数据，批量保存到MCU中，然后通过算法分别计算出对应每个产品的校准参数数组XC[n]，通过多协议通讯模块分别写入对应的产品中，最终完成批量产品的校准。

本发明的有益效果：

本发明的系统可以进行一个或多个产品进行校准和电压，电流，电阻的模拟量测量，且对不同通讯协议，不同供电电压以及不同接口电源的产品进行任意的切换和配置满足产品不兼容的问题。

本发明的设备结构简单，使用方便。

本发明的一体化多协议多通道压力传感器校准方法简单易操作。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1：本发明的设备原理框图；

图2：本发明的系统构造图；

图3：本发明辅助功能模块原理图。

附图标记：1-人机界面模块；2-多协议通讯模块；3-一级切换模块；4-二级切换模块；

5-辅助功能模块；6-高低温炉；7-传感器管汇；8-连接端子矩阵；

9-可编程电源模块；10-恒流源模块；11-电压测量模块；

12-MCU主控模块。

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。

参照图1-3，一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，包括：主机，所述主机包括：

MCU主控模块12，包括一片32位单核单片机以及数字和模拟电路；

电压测量模块11，包括一片Σ24bitADC转换器电路和继电器开关电路；

恒流源模块10，包括若干个继电器以及0.1mA；1.5mA以及4-20mA恒流源产生电路；

可编程电源模块9，包括一个数字电位器和可调稳压电源模块。

多协议通讯模块2，包括多个不同协议和一个软控电源接口，用于读取/写入产品数据信息以及为产品通讯总线提供电压支持；

一级切换模块3，包括多通道接口继电器组，用于从多个产品中选取一个待测产品；

二级切换模块4，用于将一级切换模块3选择的待测产品进行功能选择，在本实施例中，包括测量继电器组，通讯继电器组和辅助继电器组；

辅助功能模块5，与所述辅助继电器组连接，所述辅助继电器组用于辅助测量继电器组来完成待测产品电流，电阻测量；所述辅助继电器组也与通讯继电器组连接，用于辅助产品的通讯总线串/并电阻。

人机界面模块1，用于用户通过LCD触摸屏的操作与主控MCU进行信息的交换；

所述MCU主控模块12，用于控制整个系统进行一级模块3切换、二级模块4切换、辅助功能模块5介入、多协议通讯模块2的切换和接口电源的配置、可编程电源模块9的配置、恒流源模块10的控制、电压测量模块11的测量以及人机界面模块1的通讯；

所述电压测量模块11，用于对测量继电器组输入进来的电压信号进行测量；控制信号对其中继电器的操作，并通过数据通讯总线完成电压信号的读取；

所述恒流源模块10，用于为辅助功能模块5进行辅助测量待测产品的电阻时提供0.1mA,1.5mA以及4-20mA恒流源支持；

所述可编程电源模块9，用于提供多协议通讯模块2与产品通讯时所需的基础电压支持；

进一步的，所述设备还包括高低温炉以及压力源和压力控制器；所述主机与高低温炉以及压力控制器电/通讯连接；

进一步的，所述高低温炉6中设置有传感器管汇7以及连接端子矩阵8；

进一步的，所述压力源用于给所述传感器管汇7提供压力，所述压力控制器用于控制所述压力源提供的压力大小；

进一步的，所述主机内设置有若干个通道板，所述通道板与连接端子矩阵8电通讯连接，本实施例中，通道板设有10片，其中每片通道板设有10个通道，所述主机总共0-100个通道对应连接端子矩阵0-100个接口。

一种一体化多协议多通道压力传感器校准方法，包括如下步骤：

1)：启动校准程序，用户通过人机交互模块与MCU主控模块12通讯，将按照用户选择相应的调理芯片和个数，通过可编程电源模块9调节输出对应的产品供电电压，并同时通过多协议通讯模块2选择相应的接口电源，完成产品初始化配置操作；

2)：通过控制一级切换模块3将若干待测产品中其中一个产品切入二级切换模块4中，完成对应电压、电阻、电流测量后，多协议通讯模块2通过通讯继电器组切换到相应的通讯协议进行和产品的数据通讯；

3)：首先发送相应的校准算法中温湿度指令控制高低温炉6到达指定温度点T1，然后向压力控制器发送相应的校准算法中压力值P1,最后多协议通讯模块2读取相应的数据存入MCU中；

4)：同样按照步骤3完成相应校准算法中的对应Tn，Pn数据，通过计算获取相对应的校准参数数组C[n]通过多协议通讯模块写入该产品中，最终完成该产品的校准；

5)：完成单个产品的校准工作，对多个通道的产品批量校准，在步骤2中通过切换不同通道同时获取多个产品的xTn，xPn数据，批量保存到MCU中，然后通过算法分别计算出对应每个产品的校准参数数组XC[n]，通过多协议通讯模块2分别写入对应的产品中，最终完成批量产品的校准。

如图3，本实施例中，设备通过对产品进行一级切换模块3后进入二级切换模块4，完成对应的功能选择-测量辅助功能或通讯辅助功能，

一、测量辅助功能：辅助功能模块5通过选择辅助继电器1,2,3,5分别可以实现产品的电流测量(辅助继电器1)，恒流产品电流检测(辅助继电器2)，恒流产品电流检测(辅助继电器3)，产品的电阻测量(辅助继电器5)。相关各继电器的工作原理如下：

1：辅助继电器1的动作,是在DUT_PWR+到V+电路中断开或闭合250R电阻的串入，当需要检测被测产品的电流时，需闭合250R电阻的串入，从而使两端产生电压后，被二级切换模块4选择的测量功能接入到测量模块完成电压的采集，最终通过欧姆定律：I＝U/R获取电流大小(U,R已知)。

2：辅助继电器1,3的动作,分别是在V+,V-；S+,S-电路中断开或闭合1K电阻的并入，当需要检测产品外部恒流源供给的电流时，需闭合1k电阻的并入，从而使两端产生电压后，被二级切换模块4选择的测量功能接入到测量模块完成电压的采集，最终通过欧姆定律：I＝U/R获取恒流源电流大小(U,R已知)。

3：辅助继电器5的动作,是在O+,O-电路中断开或闭合外部恒流源的串入，当需要检测被测产品的电阻时，需闭合继电器5使恒流源串入电路，从而使O+,0-两端产生电压后，被二级切换模块4选择的测量功能接入到测量模块完成电压的采集，最终通过欧姆定律：R＝U/I获取电阻大小(U,I已知)。

二、通讯辅助功能：辅助功能模块55通过选择辅助继电器4，可使产品的通讯总线(o+，o-)上拉5k的电阻(无需产品外接上拉电阻)。然后通过二级功能模块选择-通讯功能与产品进行数据通讯。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，其特征在于：包括：主机，所述主机包括：

电压测量模块，用于对测量继电器组输入进来的电压信号进行测量，该模块包含一个Σ24bit模数转换器以及继电器开关电路，主机控制信号对其中继电器操作，并通过模数转换器采集电压信号；

多协议通讯模块，包括多个不同协议和一个软控电源接口，用于读取、写入产品数据信息以及为产品通讯总线提供电压支持；

一级切换模块，包括多通道接口，用于从多个产品中选取一个待测产品；

二级切换模块，用于将一级切换模块选择的待测产品进行功能选择；

辅助功能模块，电连接有辅助继电器组，所述辅助继电器组用于辅助测量继电器组来完成待测产品电流，电阻测量；所述辅助继电器组也与通讯继电器组连接，用于辅助产品的通讯总线串/并电阻；

可编程电源模块，用于提供多协议通讯模块与产品通讯时所需的基础电压支持；

恒流源模块，用于为辅助功能模块进行辅助测量待测产品的电阻时提供恒流源支持；

MCU主控模块，用于控制整个系统进行一级模块切换、二级模块切换、辅助功能模块介入、多协议通训模块切换以及接口电源的配置、可编程电源模块配置、恒流源模块的开关、电压测量模块的测量以及人机界面的通讯；

人机界面模块，用于进行和MCU主控模块进行信息的交换。

2.根据权利要求1所述的一种一体化多协议多通道压力传感器校准设备，其特征在于：还包括高低温炉以及压力源和压力控制器；所述主机与高低温炉以及压力控制器电/通讯连接；

所述高低温炉中设置有传感器管汇以及连接端子矩阵；

所述压力源用于给所述传感器管汇提供压力，所述压力控制器用于控制所述压力源提供压力大小；

所述设备内设置有若干个通道板，所述通道板与连接端子矩阵电通讯连接。

3.一种一体化多协议多通道压力传感器校准方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)：启动校准程序，用户通过人机交互模块与MCU主控模块通讯，将按照用户选择相应的调理芯片和个数，通过可编程电源模块调节输出对应的产品供电电压，并同时通过多协议通讯模块选择相应的接口电源，完成产品初始化配置操作；

2)：通过控制一级切换模块将若干待测产品中其中一个产品切入二级切换模块中，完成对应电压、电阻、电流测量后，多协议通讯模块通过通讯继电器组切换到相应的通讯协议进行和产品的数据通讯；

3)：首先发送相应的校准算法中温湿度指令控制高低温炉到达指定温度点T1，然后向压力控制器发送相应的校准算法中相应的压力值P1,最后多协议通讯模块读取相应的数据存入MCU中；

4)：同样按照步骤3完成相应校准算法中的对应Tn，Pn数据，通过计算获取相对应的校准参数数组C[n]通过多协议通孔模块写入该产品中，最终完成该产品的校准；

5)：完成单个产品的校准工作，对多个通道的产品批量校准，在步骤3中通过切换不同通道同时获取多个产品的xTn，xPn数据，批量保存到MCU中，然后通过算法分别计算出对应每个产品的校准参数数组XC[n]，通过多协议通讯模块分别写入对应的产品中，最终完成批量产品的校准。

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