CN202141471U - 一种传感器智能测量试验装置 - Google Patents

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Abstract

一种传感器智能测量试验装置，其中：包括处理器、测量转换单元以及用于控制传感器试验环境条件的试验条件控制单元，测量转换单元的采集信号输入端分别用于连接相应传感器的信号输出端，测量转换单元的相应转换信号输出端分别连接处理器的相应信号输入端；试验条件控制单元的信号输入端连接处理器的试验条件控制信号输出端；处理器的数据传输端口用于与计算机的数据传输端口相连接。处理器通过试验条件控制单元控制相应传感器的试验环境条件，相应传感器输出的信号通过测量转换单元处理后送入处理器进行分析计算，减少人工操作，提高效率。

Description

一种传感器智能测量试验装置
技术领域：
本实用新型涉及智能传感器检测装置，尤其涉及一种传感器智能测量试验装置。
背景技术：
目前，测量传感器的灵敏度、分辨力、非线性、重复性、滞后、蠕变和蠕变恢复、输出灵敏系数的温度影响等参数，需要一一测量并进行计算，费时费力，效率极低，如能提供一种传感器智能测量试验装置，实时将测量数据录入计算机进行处理，将大大提高检测效率。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种传感器智能测量试验装置，以提高传感器的测量、试验效率。
一种传感器智能测量试验装置，其中：包括处理器、测量转换单元以及用于控制传感器试验环境条件的试验条件控制单元，测量转换单元的采集信号输入端分别用于连接相应传感器的信号输出端，测量转换单元的相应转换信号输出端分别连接处理器的相应信号输入端；试验条件控制单元的信号输入端连接处理器的试验条件控制信号输出端；处理器的数据传输端口用于与上位计算机的数据传输端口相连接。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：测量转换单元包括连接第一温度传感器的第一温度信号转换电路。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：第一温度信号转换电路包括第一电阻、第一电位器，第一电阻的第二端与第一电位器的第一静接点相连接，第一电阻的第一端与第一温度传感器的信号输出端之间相连的中间接点连接处理器的第一温度传感信号输入接脚，第一电位器的动接点和第二静接点接地。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：测量转换单元包括连接第二温度传感器的第二温度信号转换电路。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：第二温度信号转换电路包括第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二电位器，第二电阻的第二端与第二电位器的第一静接点相连接，第二电位器的第二静接点和动接点连接电源，第二电阻的第一端与第二温度传感器的信号输出端之间相连的中间接点连接第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的同相输入端通过第三电阻接地，第一运算放大器的反相输入端与输出端之间连接第四电阻，第一运算放大器的输出端连接处理器的第二温度传感信号输入接脚。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：试验条件控制单元包括传感器所在环境温度加热电路和传感器所在环境温度散热电路。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：所述的传感器所在环境温度加热电路包括第五、第六、第七、第八电阻以及第一光电耦合器、第一电容、第一功率管、电热丝，第一光电耦合器输入端的正极通过第五电阻连接处理器的相应传感器环境温度加热控制信号输出接脚，第一光电耦合器输入端的负极接地，第一光电耦合器输出端第一接脚通过第六电阻连接电源，第一光电耦合器输出端第一接脚还通过第七电阻连接第一功率管的栅极，第七电阻与第一功率管的栅极之间的中间接脚第一路通过第八电阻接地，第二路通过第一电容接地；第一功率管的源极接地，第一功率管的漏极通过电热丝连接电源；第一光电耦合器输出端第二接脚接地。
所述的传感器智能测量试验装置，其中：所述的传感器所在环境温度散热电路包括第九、第十、第十一、第十二电阻以及第二光电耦合器、第二电容、第二功率管、散热风扇，第二光电耦合器输入端的正极通过第九电阻连接处理器的相应传感器环境温度散热控制信号输出接脚，第二光电耦合器输入端的负极接地，第二光电耦合器输出端第一接脚通过第十电阻连接电源，第二光电耦合器输出端第一接脚还通过第十一电阻连接第二功率管的栅极，第十一电阻与第二功率管的栅极之间的中间接脚第一路通过第十二电阻接地，第二路通过第二电容接地；第二功率管的源极接地，第二功率管的漏极连接散热风扇的第一接脚，散热风扇的第二接脚连接电源；第二光电耦合器输出端第二接脚接地。
本实用新型采用上述技术方案后将达到如下的技术效果：
本实用新型的传感器智能测量试验装置，处理器通过试验条件控制单元控制相应传感器的试验环境条件，相应传感器输出的信号通过测量转换单元处理后送入处理器进行分析计算，减少人工操作，提高效率。
附图说明：
图1为本实用新型的传感器智能测量试验装置的电路框图；
图2为第一温度信号转换电路的电路原理图；
图3为第二温度信号转换电路的电路原理图；
图4为传感器所在环境温度加热电路的电路原理图；
图5为传感器所在环境温度散热电路的电路原理图。
具体实施方式：
本实用新型的一种传感器智能测量试验装置，如图1，其中：包括处理器、测量转换单元以及用于控制传感器试验环境条件的试验条件控制单元，测量转换单元的采集信号输入端分别用于连接相应传感器的信号输出端，测量转换单元的相应转换信号输出端分别连接处理器的相应信号输入端；试验条件控制单元的信号输入端连接处理器的试验条件控制信号输出端；处理器的数据传输端口用于与计算机的数据传输端口相连接，计算机还可连接打印机等外围设备，用于将处理结果数据及图表等进行输出。
本实施例中，处理器采用型号为TMS320F2812。
所述的测量转换单元包括连接第一温度传感器的第一温度信号转换电路，如图2，第一温度信号转换电路包括第一电阻R10、第一电位器W1，第一电阻R10的第二端与第一电位器W1的第一静接点相连接，第一电阻R10的第一端与第一温度传感器（型号为AD590）的信号输出端之间相连的中间接点输出电压U01送至处理器的第一温度传感信号输入接脚，第一电位器W1的动接点和第二静接点接地。
温度传感器AD590是模拟电流输出的集成温度传感器，它能产生一个与温度成正比的电流作为输出，温度传感器AD590是两线制器件，流过温度传感器AD590的电流与热力学温度成正比。0℃时，温度传感器AD590的输出电流为273                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
A，该电流由图中的第一电阻R10和第一电位器W1转换成电压，当第一电阻R10和第一电位器W1的阻值调整为总共1k
Figure 510595DEST_PATH_IMAGE002
时，输出电压U01随温度的变化为1mv/K，把输出电压U01送到处理器进行A/D转换，A/D转换的结果数据再送到计算机中用测量分析软件计算处理后就可以得到所测的温度值。
所述的测量转换单元还包括连接第二温度传感器的第二温度信号转换电路，如图3，第二温度信号转换电路包括第一运算放大器U1、第二电阻R11、第三电阻R12、第四电阻R13、第二电位器W2，第二电阻R11的第二端与第二电位器W2的第一静接点相连接，第二电位器W2的第二静接点和动接点连接+6V电源，第二电阻R11的第一端与第二温度传感器（型号也采用AD590）的信号输出端之间相连的中间接点连接第一运算放大器U1的反相输入端，第一运算放大器U1的同相输入端通过第三电阻R12接地，第一运算放大器U1的反相输入端与输出端之间连接第四电阻R13，第一运算放大器U1的输出端U02连接处理器的第二温度传感信号输入接脚。
温度传感器AD590在进行远距离测量时，要采用屏蔽线，以消除电磁干扰。若要达到与摄氏温度成正比的电压输出，可以用第一运算放大器U1的反向加法器电路来实现电流/电压转换；第二温度信号转换电路的设置是：在0℃时，电路的输出为零；高于0℃时，电路的输出电压为正值；低于0℃时，电路的输出电压为负值。第二电位器W2用于调整零点，在0℃时，使第一运算放大器U1的输出电压UO2=0；第四电阻R13用于调整第一运算放大器U1的增益，在100℃，使第一运算放大器U1的输出电压UO2等于设计值（例如1.00V）。
所述的试验条件控制单元包括传感器所在环境温度加热电路和传感器所在环境温度散热电路：
所述的传感器所在环境温度加热电路如图4，包括第五电阻R1、第六电阻R2、第七电阻R3、第八电阻R4以及第一光电耦合器IC1、第一电容C1、第一功率管VT1、电热丝R5，第一光电耦合器IC1输入端的正极通过第五电阻R1连接处理器的相应传感器环境温度加热控制信号输出接脚，第一光电耦合器IC1输入端的负极接地，第一光电耦合器IC1输出端第一接脚通过第六电阻R2连接+5V电源，第一光电耦合器IC1输出端第一接脚还通过第七电阻R3连接第一功率管VT1的栅极，第七电阻R3与第一功率管VT1的栅极之间的中间接脚第一路通过第八电阻R4接地，第二路通过第一电容C1接地；第一功率管VT1的源极接地，第一功率管VT1的漏极串接电热丝R5后连接+12V电源；第一光电耦合器IC1输出端第二接脚接地；
本实施例中，由处理器TMS320F2812的92引脚输出PWM信号到第五电阻R1，经第一光电耦合器IC1隔离，PWM信号经过第七电阻R3加到第一功率管VT1（采用VTD3055L）的栅极上，使第一功率管VT1导通，电热丝R5得电开始发热。第一电容C1为0.1
Figure 839945DEST_PATH_IMAGE001
F的独石电容，用于将PWM脉冲信号平滑为脉动稍小的栅极电压，同时减少了di/dt，对第一功率管VT1起保护作用。当需要温度上升快时，增加处理器92脚输出的PWM信号的占空比，电热丝R5中的平均电流增大，发热功率提高，反之，减小处理器92脚输出的PWM信号的占空比,则降低电热丝R5的发热功率，降低发热效率。图3中第五电阻R1为500
Figure 101162DEST_PATH_IMAGE002
, 第六电阻R2为10k,第七电阻R3为1k 
Figure 825722DEST_PATH_IMAGE002
, 第八电阻R4为10k。
 所述的传感器所在环境温度散热电路如图5，包括第九电阻R6、第十电阻R7、第十一电阻R8、第十二电阻R9以及第二光电耦合器IC2、第二电容C2、第二功率管VT2、散热风扇M，第二光电耦合器IC2输入端的正极通过第九电阻R6连接处理器的相应传感器环境温度散热控制信号输出接脚，第二光电耦合器IC2输入端的负极接地，第二光电耦合器IC2输出端第一接脚通过第十电阻R7连接+5V电源，第二光电耦合器IC2输出端第一接脚还通过第十一电阻R8连接第二功率管VT2的栅极，第十一电阻R8与第二功率管VT2的栅极之间的中间接脚第一路通过第十二电阻R9接地，第二路通过第二电容C2接地；第二功率管VT2的源极接地，第二功率管VT2的漏极连接散热风扇M的第一接脚，散热风扇M的第二接脚连接电源；第二光电耦合器IC2输出端第二接脚接地。散热风扇M的两端并接续流二极管VD1，续流二极管VD1的正极连接第二功率管VT2的漏极。
所述的传感器所在环境温度散热电路如图5，即把图4中的电热丝R5换成无刷直流风扇M，工作原理同图4，这里不再赘述。采用散热风扇M可使温度传感器的环境温度降低。第九电阻R6接到处理器TMS320F2812的93引脚上，通过处理器TMS320F2812的93引脚输出的驱动信号的占空比的改变来改变直流风扇M的转速，从而根据需要改变温度传感器所在环境温度的降速。为保护第二功率管VT2，在直流电机M两端并联一只续流二极管VD1。
所述的测量转换单元还包括压力传感器信号转换电路、湿度传感器信号转换电路、电流信号转换电路、电压信号转换电路、频率信号转换电路、转速信号转换电路、位移信号转换电路、力信号转换电路、振动信号转换电路、加速度信号转换电路。
所述的试验条件控制单元还包括用于检测压力、湿度、电流、电压、频率、转速、位移、力、振动、加速度的传感器的相应试验条件控制电路。
本实用新型的传感器智能测量试验装置可应用到科研院所的传感器分析及应用研究、高校传感器有关教学实验、高职高专及中专的实训教学，企业也可以应用本实用新型的传感器智能测量试验装置进行产品的开发及研究、检测等。
本实用新型的传感器智能测量试验装置具有如下特点：
1、能自动分析出有关传感的各项参数、完成图表输出；
2、能自动完成传感器测量所需的外部条件；
3、TMS320F2812有16通道的12位ADC，测量精度高，能同时检测16路传感器，经CMOS模拟开关可检测更多；
4、运算能力强、有自校准功能；
5、系统抗干扰能力强，稳定性高；
6、应用面广。

Claims (8)

1.一种传感器智能测量试验装置，其特征在于：包括处理器、测量转换单元以及用于控制传感器试验环境条件的试验条件控制单元，测量转换单元的采集信号输入端分别用于连接相应传感器的信号输出端，测量转换单元的相应转换信号输出端分别连接处理器的相应信号输入端；试验条件控制单元的信号输入端连接处理器的试验条件控制信号输出端；处理器的数据传输端口用于与上位计算机的数据传输端口相连接。
2.如权利要求1所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：测量转换单元包括连接第一温度传感器的第一温度信号转换电路。
3.如权利要求2所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：第一温度信号转换电路包括第一电阻、第一电位器，第一电阻的第二端与第一电位器的第一静接点相连接，第一电阻的第一端与第一温度传感器的信号输出端之间相连的中间接点连接处理器的第一温度传感信号输入接脚，第一电位器的动接点和第二静接点接地。
4.如权利要求1所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：测量转换单元包括连接第二温度传感器的第二温度信号转换电路。
5.如权利要求4所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：第二温度信号转换电路包括第一运算放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二电位器，第二电阻的第二端与第二电位器的第一静接点相连接，第二电位器的第二静接点和动接点连接电源，第二电阻的第一端与第二温度传感器的信号输出端之间相连的中间接点连接第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的同相输入端通过第三电阻接地，第一运算放大器的反相输入端与输出端之间连接第四电阻，第一运算放大器的输出端连接处理器的第二温度传感信号输入接脚。
6.如权利要求2至5任一项所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：试验条件控制单元包括传感器所在环境温度加热电路和传感器所在环境温度散热电路。
7.如权利要求6所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：所述的传感器所在环境温度加热电路包括第五、第六、第七、第八电阻以及第一光电耦合器、第一电容、第一功率管、电热丝，第一光电耦合器输入端的正极通过第五电阻连接处理器的相应传感器环境温度加热控制信号输出接脚，第一光电耦合器输入端的负极接地，第一光电耦合器输出端第一接脚通过第六电阻连接电源，第一光电耦合器输出端第一接脚还通过第七电阻连接第一功率管的栅极，第七电阻与第一功率管的栅极之间的中间接脚第一路通过第八电阻接地，第二路通过第一电容接地；第一功率管的源极接地，第一功率管的漏极通过电热丝连接电源；第一光电耦合器输出端第二接脚接地。
8.如权利要求6所述的传感器智能测量试验装置，其特征在于：所述的传感器所在环境温度散热电路包括第九、第十、第十一、第十二电阻以及第二光电耦合器、第二电容、第二功率管、散热风扇，第二光电耦合器输入端的正极通过第九电阻连接处理器的相应传感器环境温度散热控制信号输出接脚，第二光电耦合器输入端的负极接地，第二光电耦合器输出端第一接脚通过第十电阻连接电源，第二光电耦合器输出端第一接脚还通过第十一电阻连接第二功率管的栅极，第十一电阻与第二功率管的栅极之间的中间接脚第一路通过第十二电阻接地，第二路通过第二电容接地；第二功率管的源极接地，第二功率管的漏极连接散热风扇的第一接脚，散热风扇的第二接脚连接电源；第二光电耦合器输出端第二接脚接地。
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