CN209231923U - 一种基于usb的免驱动隔离型电子秤通信接口 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口；所述电子秤通信接口包括与计算机USB口连接的HID转串口芯片，与HID转串口芯片及USB电源、隔离电源模块连接的隔离芯片，与隔离芯片及隔离电源模块连接的电平转换芯片，电平转换芯片通过保护电路后与电子秤连接；本实用新型有效改善了当前流体原料喷射增材制造领域中人工读取称重数据效率低下、双方通信数据不稳定、容易造成设备损坏及需要安装接口驱动等缺点。将该电子秤通信接口应用于流体原料喷射增材制造领域中，能够实现自动化生产，提高生产效率。

Description

一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口

技术领域

本实用新型涉及化工、制药、芯片制造、生物医学等领域，该领域涉及需要使用电子秤，通过电子秤对固体或者液体原料称重，并通过电子秤通信接口将称重结果数值返回至送料设备，达到智能自动化生产目的，具体涉及一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口。

背景技术

增材制造技术是化工生产、制药、芯片生产、微机械制造等领域核心技术之一，相比于减材制造技术，增材制造技术具有制造精度高、成本低、材料利用合理等特点，流体原料喷射技术作为增材制造技术的一种，其核心因素是喷射出流体原料的质量。目前流体原料喷射制造技术中，多数采用人工读出喷射流体原料的质量，并根据称重质量人工调节送料设备，如此循环直至达到生产制造要求。人工读出流体原料质量费时费力，严重影响生产效率，且无法应用于自动化产线中。为将流体原料喷射增材制造技术广泛应用于自动化产线中，提高生产效率，需要一种电子秤通信接口，其可以在电子秤与送料设备之间建立数据通信桥梁，称重完成后直接将结果反馈至送料设备，达到自动控制要求。

目前市面上的电子秤除了可以显示称重结果用于人工读取之外，大多留有接口与其他设备通信，用户在使用电子秤通信接口时，存在通信数据不稳定、通信双方之间干扰严重、容易造成设备损坏及需要安装接口驱动等缺点，给推广流体原料喷射制造技术的自动化生产带来一定的难度。并且，随着计算机数字控制技术的发展，多数增材制造技术中的送料设备都由计算机控制，因此需要一种实用、数据通信稳定及免驱动的电子秤通信接口，实现电子秤与计算机之间数据的稳定通信。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，能有效的解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口；所述电子秤通信接口包括隔离电源模块、与计算机USB接口连接的HID转串口芯片、与HID转串口芯片连接的隔离芯片、与隔离芯片连接的电平转换芯片、电平转换芯片通过保护电路后与电子秤连接。

进一步的，所述的HID转串口芯片无需安装驱动即可实现USB数据与串口数据之间双向传输功能。

进一步的，所述的隔离芯片具有两路隔离通道，将HID转串口芯片的串口输入、输出端与外界电子秤通信端进行隔离。

进一步的，所述的隔离芯片两端分别使用USB端电压VCC1、电子秤端电压VCC2供电。

进一步的，所述的USB端电压VCC1与电子秤端电压VCC2使用隔离电源模块隔离。

进一步的，所述的电平转换芯片将通过隔离芯片隔离的串口端TTL信号电平与电子秤端RS-232信号电平进行转换。

进一步的，所述的保护电路包括连接在电平转换芯片RS-232电平信号输入、输出端的二极管。

进一步的，所述二极管采用的是TVS瞬态抑制二极管。

进一步的，所述的HID转串口芯片采用的是CH9326，隔离芯片采用的是ADuM1201，隔离电源模块采用的是WRB0505S-3WR2，电平转换芯片采用的是MAX232。

本实用新型提出的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

(1)基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口主要由隔离电源模块、与计算机USB接口连接的HID转串口芯片、与HID转串口芯片连接的隔离芯片、与隔离芯片连接的电平转换芯片及相关保护元器件组成。计算机USB类型数据通过HID转串口芯片转换为串口类型数据，串口类型数据经过隔离芯片隔离后与电平转换芯片连接，完成不同电平之间相互转换，最后经过保护电路后与电子秤连接，实现计算机USB端数据与电子秤端数据的通信。

(2)使用HID转串口芯片CH9326，即插即用，不需安装任何驱动即可实现USB数据与串口数据之间双向传输。

(3)使用双通道数字隔离器件ADuM1201芯片，实现高速USB端信号与电子秤端信号隔离，有效减少相互之间的干扰，提高稳定性。

(4)隔离芯片两端分别使用USB端电压VCC1、电子秤端电压VCC2供电，达到USB端电压与电子秤端电压隔离，减少电压之间的串扰，提高双方通信的稳定性。

(5)USB端电压VCC1与电子秤端电压VCC2使用隔离电源模块WRB0505S-3WR2隔离。

(6)使用电平转换芯片MAX232，将通过隔离芯片隔离的TTL电平信号与电子秤端RS-232电平信号进行转换，实现与双方通信端口之间的电平匹配。

(7)电平转换芯片RS-232电平信号输入、输出端使用TVS瞬态抑制二极管保护器件，避免瞬间尖峰脉冲及过载，保护电子秤接口电路及电子秤安全。

(8)本技术方案中电子秤通信接口的设计，有效改善了当前流体原料喷射增材制造领域中人工读取称重数据效率低下、双方通信数据不稳定、通信双方之间干扰严重、容易造成设备损坏及需要安装接口驱动等缺点。将该电子秤接口应用于流体原料喷射增材制造领域中，能够实现自动化生产，提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意框图。

图2是本实用新型中电子秤通信接口电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

实施例：

如图1所示，一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口；所述电子秤通信接口包括隔离电源模块、与计算机USB接口连接的HID转串口芯片、与HID转串口芯片连接的隔离芯片、与隔离芯片连接的电平转换芯片、电平转换芯片通过保护电路后与电子秤连接。

计算机USB口电源与HID转串口芯片、隔离芯片一侧及隔离电源模块连接，给HID转串口芯片和隔离芯片一侧供电；经过隔离电源模块后的电源与隔离芯片另一侧和电平转换芯片连接，给隔离芯片另一侧和电平转换芯片供电，从而实现USB端与电子秤端电源的隔离，提高数据通信的稳定性。

如图2所示，基于USB的隔离型电子秤接口主要由HID转串口芯片U1、隔离芯片U2、隔离电源模块U3、电平转换芯片U4及相关保护元器件组成。

U1为HID转串口芯片CH9326，使用计算机USB口电源即可工作，即插即用，不需安装任何驱动即可实现双向数据传输，可以接收串口数据并按照HID类设备规范，将数据通过USB口上传计算机，或者从计算机接收符合HID类设备的USB数据包并转为串口数据进行发送。

U2为隔离芯片ADuM1201，具有一路隔离输入、一路隔离输出的双通道隔离功能，将HID转串口芯片的串口输入、输出端的数据隔离后与电平转换芯片连接；隔离芯片两端分别使用USB端电压VCC1、电子秤端电压VCC2供电，完全实现USB端电压与电子秤端电压隔离，减少通信双方电源电压的串扰影响，实现双方数据的稳定通信。

U3为隔离电源模块WRB0505S-3WR2，具有较宽电压输入范围，输出噪声低、输出纹波小，功率可达到3W，非常适合电子秤通信接口端的供电电压要求；隔离电源模块将USB端的电源隔离后，给隔离芯片一端及电平转换芯片供电，即通过给隔离芯片两端分别供应互相隔离的电压实现通信双方的隔离。

U4为电平转换芯片MAX232，实现TTL端信号电平与RS-232端信号电平的相互转换；HID转串口芯片将USB数据转换为TTL类型串口数据并通过隔离芯片隔离后与电平转换芯片的ITL电平输入、输出端连接，经过电平转换后输出RS-232规范要求的电平，最后通过保护元器件与电子秤连接。

保护电路包括连接在电平转换芯片RS-232信号电平输入、输出端的二极管。在附图2中，F1、F2、F3均为TVS瞬态抑制二极管，可以吸收瞬间电源尖峰脉冲，起保护电路及提高数据稳定性作用，从硬件上保护电子秤通信接口及电子秤安全，提高电子秤通信接口的实用性。

工作流程：

计算机USB口向电子秤发送数据工作流程如以下描述(电子秤向USB口发送数据信号流方向相反，这里不再叙述)，计算机USB接口的USB类型数字信号与HID转串口芯片U1(CH9326)的UD+、UD-引脚连接，经过U1芯片实现USB类型数据与串口类型数据之间转换传输，转换后的串口类型信号与隔离芯片U2(ADuM1201)的VOA、VIB引脚连接，经过U2芯片输出隔离后的串口数据信号，隔离后的串口数据信号与电平转换芯片U4(MAX232)的R1OUT、T1IN连接，经过U4芯片实现电平转换后，经过瞬态抑制二极管F1、F2、F3等外围保护元器件后，接入电子秤，实现USB接口向电子秤的数据发送。

在本实施例中，电子秤采用的是WZA224-L。

Claims (9)

1.一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述电子秤通信接口包括隔离电源模块、与计算机USB接口连接的HID转串口芯片、与HID转串口芯片连接的隔离芯片、与隔离芯片连接的电平转换芯片、电平转换芯片通过保护电路后与电子秤连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的HID转串口芯片无需安装驱动即可实现USB数据与串口数据之间双向传输功能。

3.根据权利要求1或2其中任一项所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的隔离芯片具有两路隔离通道，将HID转串口芯片的串口输入、输出端与外界电子秤通信端进行隔离。

4.根据权利要求3所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的隔离芯片两端分别使用USB端电压VCC1、电子秤端电压VCC2供电。

5.根据权利要求1或4其中任一项所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的USB端电压VCC1与电子秤端电压VCC2使用隔离电源模块隔离。

6.根据权利要求5所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的电平转换芯片将通过隔离芯片隔离的串口端TTL信号电平与电子秤端RS-232信号电平进行转换。

7.根据权利要求1或6其中任一项所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的保护电路包括连接在电平转换芯片RS-232信号电平输入、输出端的二极管。

8.根据权利要求7所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述二极管采用的是TVS瞬态抑制二极管。

9.根据权利要求1或8其中任一项所述的一种基于USB的免驱动隔离型电子秤通信接口，其特征在于：所述的HID转串口芯片采用的是CH9326，隔离芯片采用的是ADuM1201，隔离电源模块采用的是WRB0505S-3WR2，电平转换芯片采用的是MAX232。