CN201335734Y - 称重传感器长线补偿器电路 - Google Patents

Abstract

一种称重传感器长线补偿器电路，包括传感器桥路、第一电压跟随器、第二电压跟随器、第一运算放器、第三电压跟随器和测量放大器，所述传感器桥路的正极输出端、负极输出端分别与所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输入端相连接，所述第一运算放器的输入端与所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输出端相连接，所述第三电压跟随器连接于所述测量放大器输入端与所述第一运算放器的输出端之间，所述测量放大器的另一输入端还与所述传感器桥路的输出信号电压端相连接。本实用新型无须V/I转换即可自动补偿长线传输时由于线路阻抗或供桥电压变化带来的影响，具有计量精度高，成本低优点。并且稳定性好，漂移低、增益高、噪声小。

Description

称重传感器长线补偿器电路

技术领域

本实用新型涉属于称重精度的自动补偿技术领域，特别涉及一种称重传感器长线补偿器电路。

背景技术

目前，重量信号在称重显示仪表和称重传感器长线传输时，因干扰引起供桥电压的变化，线路阻抗的变化等造成测量精度的问题，传统做法是采用V/I转换电路和V/F转换电路来完成重量的信号传送，这种线路在供桥桥压变化时，无法进行有效的补偿。因此造成测量的精度比较低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决传统做法中存在缺陷，提供一种新型的称重传感器长线补偿电路。

本实用新型采用如下技术方案：

一种称重传感器长线补偿器电路，包括传感器桥路、第一电压跟随器、第二电压跟随器、第一运算放器、第三电压跟随器和测量放大器，所述传感器桥路的正极输出端、负极输出端分别与所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输入端相连接，所述第一运算放器的输入端与所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输出端相连接，所述第三电压跟随器连接于所述测量放大器输入端与所述第一运算放器的输出端之间，所述测量放大器的另一输入端还与所述传感器桥路的输出信号电压端相连接。

进一步地，所述测量放大器包括第一斩波自稳零运放和第二斩波自稳零运放，所述第一斩波自稳零运放的两输入端分别与所述第三电压跟随器的输出端和所述传感器桥路的一输出信号电压端相连接，所述第二斩波自稳零运放的两输入端分别与所述第一斩波自稳零运放的输出端和所述传感器桥路的另一输出信号电压端相连接。所述第一斩波自稳零运放和第二斩波自稳零运放的型号为CH7652。

其中，在所述第二斩波自稳零运放的输出端还连接有低通滤波器。

本实用新型由供桥桥压补偿电路和长线线路阻抗补偿电路组成，解决了工业数显仪表与称重传感器之间长距离传输时，因干扰、供桥电压变化、线路阻抗变化等原因造成的测量误差问题。其既能自动补偿由于传感器桥路的供桥电压波动造成传感器电桥信号的变化而造成的计量不准，也能补偿当传输线路10米以上由于线路阻抗的变化而造成的计量不准的问题。该电路不但适用于四线制称重传感器的长线传输，同时也适用于六线制称重传感器的远距离接口。与传统的V/I方法或V/F方法相比，无须V/I转换即可自动补偿长线传输时由于线路阻抗或供桥电压变化带来的影响，具有计量精度高，成本低优点。并且稳定性好，漂移低、增益高、噪声小，且直流放大器的输出，与传感器输出信号成正比。

附图说明

图1为本实用新型称重传感器长线补偿器电路原理示意图。

图2为本实用新型称重传感器长线补偿器电路具体实例示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种称重传感器长线补偿器电路，包括传感器桥路H1、第一电压跟随器A1、第二电压跟随器A2、第一运算放器A3、第三电压跟随器A4和测量放大器，所述传感器桥路H1的正极输出端、负极输出端分别与所述第一电压跟随器A1和第二电压跟随器A2的输入端相连接，所述第一运算放器A3的输入端与所述第一电压跟随器A1和第二电压跟随器A2的输出端相连接，所述第三电压跟随器A4连接于所述测量放大器输入端与所述第一运算放器A3的输出端之间，所述测量放大器的另一输入端还与所述传感器桥路H1的输出信号电压端相连接。

其中，所述测量放大器包括第一斩波自稳零运放A₅和第二斩波自稳零运放A₆，所述第一斩波自稳零运放A₅的两输入端分别与所述第三电压跟随器A4的输出端和所述传感器桥路H1的一输出信号电压端相连接，所述第二斩波自稳零运放A₆的两输入端分别与所述第一斩波自稳零运放A₅的输出端和所述传感器桥路H1的另一输出信号电压端相连接。所述第一斩波自稳零运放A₅和第二斩波自稳零运放A₆的型号为CH7652。

其中，在所述第二斩波自稳零运放A₆的输出端还连接有低通滤波器。

图2为上述传感器桥路H1、第一电压跟随器A1、第二电压跟随器A2、第一运算放器A3、第三电压跟随器A4和测量放大器的具体电路图。本实例中以传感器桥路H1采用四线制馈电方式为例，其工作原理具体说明如下：

为了准确地跟踪传感器输出线路阻抗的变化，施加于传感器桥路H1上的供桥电压V_C+、V_C-分别经第一电压跟随器A1、第二电压跟随器A2隔离后，再送到第一运算放器A₃进行差模放大。第一运算放器A₃的输出V₀₁表示如下：

$V_{01}=\frac{R_5}{R_4}(V_{C+}-V_{C-})---\left(1\right)$

上式表明：当传感器桥路H1的供桥电压V_C+、V_C-随外界因素变化时，V₀₁能跟随它们变化。

第三电压跟随器A₄和第一斩波自稳零运放A₅、第二斩波自稳零运放A₆的作用是将输出的毫伏级信号放大，并把放大后的电压信号传送到称量控制器中A/D转换器中。同时将长线跟踪电压V₀₂，以保证传感器输出的信号和供桥基准电压按比率作同样变化。设V₀₂＝V₀₁，第一斩波自稳零运放A₅的输出电压为V₀₃，因此有：

$V_{03}=(1+\frac{R_{10}}{R_8})V_A-\frac{R_{10}}{R_8}{V}_{02}---\left(2\right)$

A₆的输出V₀₄为：

$V_{04}=(1+\frac{R_{13}}{R_{11}})V_B-\frac{R_{13}}{R_{11}}{V}_{03}---\left(3\right)$

联立方程(1)、(2)、(3)整理即得：

$V_{04}=(1+\frac{R_{13}}{R_{11}})(V_B-V_A)+(1-\frac{R_{10}{R}_{13}}{R_8{R}_{11}})V_A+\frac{R_5{R}_{10}{R}_{13}}{R_4{R}_8{R}_{11}}(V_{C+}-V_{C-})---\left(4\right)$

上式(4)中，V_A、V_B为传感器的输出信号电压，第一项分别为传感器桥路的差压输出，第三项为电源的长线跟踪输出。第二项为放大器共模输出增益。为提高其共模抑制比CMRR，所以使：

$1-\frac{R_{10}{R}_{13}}{R_8{R}_{11}}=0$

即：R₁₀R₁₃＝R₈R₁₁，取R₈＝R₁₃或R₁₁＝R₁₀时，式(4)可化成：

$V_{04}=(1+\frac{R_{13}}{R_{11}})(V_B-V_A)+\frac{R_5}{R_4}(V_{C+}-V_{C-})$

上式表明，直流放大器的输出除了包含与传感器输出成正比的表示称重的电压信号外，还直接跟踪供桥电源的微小变化。在长线传输过程中，这种变化可能性是由于线路阻抗变化而引起的，结果将通过上式中第二项而加以补偿。以保证A/D转换后的读数基本不变。在图2中，所述第一电压跟随器A1、第二电压跟随器A2、第一运算放器A3和第三电压跟随器A4均采用低失调运放，其型号为OP07。电阻R₁₄和电容C₂构成低通滤波器，可有效抑制由于CH7652内部时钟斩波频率引起的尖峰干扰。经配料现场实践证明，该电路不但适用于四线制称重传感器的长线传输，同时也适用于六线制称重传感器的远距离接口。

本实施例提供的称重传感器长线补偿器电路，其通过所述传感器桥路H1l输入感测的被测量的重量信号，通过所述测量放大器输出电压信号。该电路的特点是无须进行电压/电流(V/I)转换，即可自动补偿长线传输由于线路阻抗或供桥电压变化带来的影响。减小计量误差，并且稳定性好，漂移低，简单，造价低。

Claims (4)

1.一种称重传感器长线补偿器电路，其特征在于包括：传感器桥路、第一电压跟随器、第二电压跟随器、第一运算放器、第三电压跟随器和测量放大器，所述传感器桥路的正极输出端、负极输出端分别与所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输入端相连接，所述第一运算放器的输入端与所述第一电压跟随器和第二电压跟随器的输出端相连接，所述第三电压跟随器连接于所述测量放大器输入端与所述第一运算放器的输出端之间，所述测量放大器的另一输入端与所述传感器桥路的输出信号电压端相连接。

2.根据权利要求1所述的称重传感器长线补偿器电路，其特征在于：所述测量放大器包括第一斩波自稳零运放和第二斩波自稳零运放，所述第一斩波自稳零运放的两输入端分别与所述第三电压跟随器的输出端和所述传感器桥路的一输出信号电压端相连接，所述第二斩波自稳零运放的两输入端分别与所述第一斩波自稳零运放的输出端和所述传感器桥路的另一输出信号电压端相连接。

3.根据权利要求2所述的称重传感器长线补偿器电路，其特征在于：所述第一斩波自稳零运放和第二斩波自稳零运放的型号为CH7652。

4.根据权利要求2所述的称重传感器长线补偿器电路，其特征在于：在所述第二斩波自稳零运放的输出端还连接有低通滤波器。

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