CN211824689U - 四角平衡的全桥电路及体重秤 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种四角平衡的全桥电路及体重秤，该四角平衡的全桥电路包括供电模块、全桥传感电路、模数转换电路和控制电路；供电模块的输出端与全桥传感电路的电源端连接，全桥传感电路、模数转换电路与控制电路依次顺序连接；全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一单桥传感器均与单桥电路连接组成一全桥传感器，电源模块的输出端分别与每一单桥传感器的电源端连接；每一全桥传感器，用于检测被测物体的重量，并输出差分信号至模数转换电路；N为大于或等于4的整数；模数转换电路将N组差分信号转换成数字电压信号；控制电路根据N组数字电压信号确定被测物体的重量值。本实用新型技术方案提升了体重秤测量精确性。

Description

四角平衡的全桥电路及体重秤

技术领域

本实用新型涉及体重秤技术领域，特别涉及一种四角平衡的全桥电路及体重秤。

背景技术

体重秤的传感器是在一个薄金属片上放置两片电阻式应变片，这两个应变片组成一个“单桥传感器”，通常体重秤采用四个“单桥传感器”组成一个大的“全桥”，利用体重秤受力时电阻式应变片不同的阻值变化，产生和压力成正比的电信号，输出全桥差分信号。

然而目前的体重秤由于采用四个“单桥传感器”，当被测物体加载到秤盘的不同位置时，四个传感器感受的压力不一样，导致体重秤存在较大的四角偏差，被测物体加载到秤盘的不同位置时，体重秤读数也存在差别。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种四角平衡的全桥电路及体重秤，旨在提升体重秤测量精确性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种四角平衡的全桥电路，应用于体重秤，所述体重秤包括基板，所述四角平衡的全桥电路包括供电模块、设置于所述基板上的全桥传感电路、模数转换电路和控制电路；

所述供电模块的输出端与所述全桥传感电路的电源端连接，所述全桥传感电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制电路的输入端连接；其中，

所述全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述供电模块的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接；每一所述全桥传感器，用于检测被测物体的重量，并输出差分信号至所述模数转换电路；N为大于或等于4的整数；

所述模数转换电路，用于将所述全桥传感电路中N组全桥传感器分别输出的差分信号转换成数字电压信号，并输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述模数转换电路输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。

可选地，每一所述单桥传感器包括2片串联连接的应变片，所述单桥电路为2个串联连接的电阻或者2片串联连接的应变片。

可选地，所述全桥传感电路具有4组单桥传感器。

可选地，每一所述单桥传感器和所述单桥电路中的应变片均为电阻式压力传感器。

可选地，所述基板的材料为铝。

可选地，所述供电模块包括电源模块和电源管理模块，所述电源管理模块连接所述控制电路与所述电源模块，用于检测所述电源模块的电量，并输出电量检测信号至所述控制电路。

可选地，所述四角平衡的全桥电路还包括电源接口，所述电源接口通过所述电源管理模块连接所述电源模块，以为所述电源模块充电。

可选地，所述电源模块为可充电电池。

可选地，所述四角平衡的全桥电路还包括显示电路，所述显示电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，用于显示被测物体重量值及所述电源模块的电量。

本实用新型还提出一种体重秤，所述体重秤包括如上所述的四角平衡的全桥电路；所述四角平衡的全桥电路包括供电模块、设置于所述基板上的全桥传感电路、模数转换电路和控制电路；

所述供电模块的输出端与所述全桥传感电路的电源端连接，所述全桥传感电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制电路的输入端连接；其中，

所述全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述电源模块的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接；每一所述全桥传感器，用于检测被测物体的重量，并输出差分信号至所述模数转换电路；N为大于或等于4的整数；

所述模数转换电路，用于将所述全桥传感电路中N组全桥传感器分别输出的差分信号转换成数字电压信号，并输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述模数转换电路输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。

本实用新型技术方案四角平衡的全桥电路中全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述供电模块的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接，使得全桥传感电路具有N组全桥传感器，每一全桥传感器分别检测被测物体的重量，并分别输出模拟信号至模数转换器，模数转换器就将接收的N组模拟信号转换成N组数字信号输出至控制电路，控制电路对N组数字信号进行处理，以计算出被测物体的重量值。解决了体重秤在测量被测物体时，导致的四角偏差问题，提升了体重秤测量精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中体重秤单桥传感器一实施例的结构示意图；

图2为现有技术中体重秤全桥传感电路一实施例的电路结构示意图；

图3为本方案中体重秤四角平衡的全桥电路一实施例的结构示意图；

图4为本方案中体重秤全桥传感电路一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种四角平衡的全桥电路，应用于体重秤，所述体重秤包括基板，如图1所示，在一个薄金属片上放置了A、B两片电阻式应变片，这两个应变片组成一个单桥传感器。图1中箭头所示为受力方向，利用受力时两片应变片不同的阻值变化，产生和压力成正比的电信号。目前的体重秤通常采用四个单桥传感器组成一个全桥传感电路，如图2所示，每两个电阻式应变片组成一个单桥传感器，体重秤在加载时，每一单桥传感器受力时，两个电阻式应变片阻值变化，全桥传感电路就输出S+、S-全桥差分信号。

由于目前的体重秤采用四个单桥传感器，每个单桥传感器的增益不一致，被测物体加载到体重秤秤盘的不同位置时读数差别较大，导致体重秤存在较大的四角偏差。

为了解决上述问题，在本实用新型一实施例中，如图3和图4所示，该四角平衡的全桥电路包括供电模块10、设置于所述基板上的全桥传感电路20、模数转换电路30和控制电路40；

所述供电模块10的输出端与所述全桥传感电路20的电源端连接，所述全桥传感电路20的输出端与所述模数转换电路30的输入端连接，所述模数转换电路30的输出端与所述控制电路40的输入端连接；其中，

所述全桥传感电路20具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述供电模块10的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接；每一所述全桥传感器，用于检测被测物体的重量，并输出差分信号至所述模数转换电路30；N为大于或等于4的整数；

所述模数转换电路30，用于将所述全桥传感电路20中N组全桥传感器分别输出的差分信号转换成数字电压信号，并输出至所述控制电路40；

所述控制电路40，用于根据所述模数转换电路30输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。

本实施例中，全桥传感电路20由N组单桥传感器和1组单桥电路组成， N为大于或者等于4的整数，可以理解的是，N的值可以是4、5、6等，即是全桥传感电路20中单桥传感器的组数可以是4组、5组、6组等，根据实际情况设定，此处不做限制。

本实施例中，如图1所示，每一单桥传感器包括2片串联连接的应变片，所述单桥电路为2个串联连接的电阻或者2片串联连接的应变片。每一所述单桥传感器和所述单桥电路中的应变片均为电阻式压力传感器。即是每一单桥传感器中的2片应变片均为电阻式压力传感器，单桥电路中可以是电阻式压力传感器组成的电桥，也可以是普通电阻分压形成的电桥，以配合N组单桥传感器组合成N组全桥传感器，使得在体重秤的四角平衡的全桥电路中， N组全桥传感器均可以检测被测物体，并分别输出差分信号至模数转换电路 30进行转换，转换后的N组数字电压信号再输出至控制电路40，控制电路 40根据所述模数转换电路30输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。解决了相关技术中通过如图2所示的全桥电路输出全桥差分信号确定被测物体重量值，导致的体重秤四角偏差问题，提升了体重秤测量精确性。

需要说明的是，单桥传感器可以检测体重秤上被测物体的重量，单桥电路为不受力的电路，不能检测到体重秤上被测物体的重量；控制电路40可以是单片机、DSP、可编程的控制器等，根据实际情况设置，此处不做限定。

本实施例中，供电模块10可以分别输出电源至全桥传感电路20的每一全桥传感器，以实现对每一全桥传感器的独立供电，使得全桥传感电路20可以输出多组差分信号，经模数转换电路30输出至控制电路40进行计算处理，以获得被测物体的重量。

上述实施例中，如图4所示，所述全桥传感电路20具有4组单桥传感器，具体地，四组单桥传感器分别和不受力的单桥电路组成四个全桥传感器，即是：

单桥传感器K1和单桥电路K5，差分输出S1、S5；单桥传感器K2和单桥电路K5，差分输出S2、S5；单桥传感器K3和单桥电路K5，差分输出S3、 S5；单桥传感器K4和单桥电路K5，差分输出S4、S5。四个全桥传感器输出的差分信号经模数转换电路30的转换，输出四个数字电压信号至控制电路40。

设定体重秤被测物体的重量为W，四个全桥传感器的增益分别为G1、G2、 G3、G4，体重秤在重量W的加载下：四个全桥传感器的信号读数分别是： Ax、Bx、Dx、Cx；即：

G1*Ax为全桥传感器K1上面承受的重量，由于四个全桥传感器上承受的重量之和为W，因此：

G1*Ax+G2*Bx+G3*Cx+G4*Dx＝W，也即是需要获得被测物体重量W 为多少，就需要知道四个全桥传感器的增益G1、G2、G3、G4的数值。

那么，将“已知重量M”放置四次，分别放在体重秤秤盘上的不同位置，每次放置被测物体时，四个全桥传感器上承受的重量是不同的，可以得到如下方程组：

G1*A1+G2*B1+G3*C1+G4*D1＝M；

G1*A2+G2*B2+G3*C2+G4*D2＝M；

G1*A3+G2*B3+G3*C3+G4*D3＝M；

G1*A4+G2*B4+G3*C4+G4*D4＝M；

已知量：A1、A2、A3、A4分别是四次放置在体重秤全桥传感器K1上的读数，B1、B2、B3、B4分别是四次放置在体重秤全桥传感器K2上的读数，C1、C2、C3、C4分别是四次放置在体重秤全桥传感器K3上的读数，D1、 D2、D3、D4分别是四次放置在体重秤全桥传感器K4上的读数；M为体重秤上加载的重量。

根据四元一次方程组，可以解出四个全桥传感器的增益：G1、G2、G3、 G4，在得出了四个全桥传感器的增益后，当“未知重量W”放置在体重秤秤盘上的任何一个位置时，可以读出四个全桥传感器的信号读数，设分别是： Ax、Bx、Dx、Cx，控制电路40可以根据：

G1*Ax+G2*Bx+G3*Cx+G4*Dx＝W计算出被测物体的重量值。

需要说明的是，全桥传感器的增益值是预设在四角平衡的全桥电路的控制电路40中的，以实现体重秤对被测物体重量的测量，提升了体重秤测量精确性。

本实用新型技术方案四角平衡的全桥电路中全桥传感电路20具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述供电模块10的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接，使得全桥传感电路20具有N组全桥传感器，每一全桥传感器分别检测被测物体的重量，并分别输出模拟信号至模数转换器，模数转换器就将接收的N组模拟信号转换成N组数字信号输出至控制电路40，控制电路40对 N组数字信号进行处理，以计算出被测物体的重量值。解决了体重秤在测量被测物体时，导致的四角偏差问题，提升了体重秤测量精确性。

在一实施例中，如图3所示，所述供电模块10包括电源模块11和电源管理模块12，所述电源管理模块12连接所述控制电路40与所述电源模块11，用于检测所述电源模块11的电量，并输出电量检测信号至所述控制电路40。

本实施例中，所述四角平衡的全桥电路还包括电源接口，所述电源接口通过所述电源管理模块12连接所述电源模块11，以为所述电源模块11充电。

本实施例中，所述电源模块11为可充电电池。可以理解的是，所述可充电电池为锂离子电池、镍氢电池或者镍铬电池，此处不做限定。

需要说明的是，本方案中电源管理模块12可以分配电源模块11输出的电源至全桥传感电路20中的各全桥传感器，以供各全桥传感器可以独立检测体重秤上被测物体的重量。

上述实施例中，如图3所示，所述四角平衡的全桥电路还包括显示电路 50，所述显示电路50的输入端与所述控制电路40的输出端连接，用于显示被测物体重量值及所述电源模块11的电量。可以理解的是，显示电路50可以是TFT显示电路50或者LED显示电路50，用于显示被测物体重量值、电源模块11的电量，以及显示全桥传感电路20中各全球传感器的信号读数，以便于体重秤的精度调试。

本实用新型还提出一种体重秤，所述体重秤包括如上所述的四角平衡的全桥电路，所述四角平衡的全桥电路包括供电模块10、设置于所述基板上的全桥传感电路20、模数转换电路30和控制电路40；

所述供电模块10的输出端与所述全桥传感电路20的电源端连接，所述全桥传感电路20的输出端与所述模数转换电路30的输入端连接，所述模数转换电路30的输出端与所述控制电路40的输入端连接；其中，

所述全桥传感电路20具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述电源模块11的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接；每一所述全桥传感器，用于检测被测物体的重量，并输出差分信号至所述模数转换电路30；N为大于或等于4的整数；

所述模数转换电路30，用于将所述全桥传感电路20中N组全桥传感器分别输出的差分信号转换成数字电压信号，并输出至所述控制电路40；

所述控制电路40，用于根据所述模数转换电路30输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。

该四角平衡的全桥电路的具体结构参照上述实施例，由于本体重秤采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的方案构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种四角平衡的全桥电路，应用于体重秤，所述体重秤包括基板，其特征在于，所述四角平衡的全桥电路包括供电模块、设置于所述基板上的全桥传感电路、模数转换电路和控制电路；

所述供电模块的输出端与所述全桥传感电路的电源端连接，所述全桥传感电路的输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制电路的输入端连接；其中，

所述全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路，每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器，所述供电模块的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接；每一所述全桥传感器，用于检测被测物体的重量，并输出差分信号至所述模数转换电路；N为大于或等于4的整数；

所述模数转换电路，用于将所述全桥传感电路中N组全桥传感器分别输出的差分信号转换成数字电压信号，并输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于根据所述模数转换电路输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。

2.如权利要求1所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，每一所述单桥传感器包括2片串联连接的应变片，所述单桥电路为2个串联连接的电阻或者2片串联连接的应变片。

3.如权利要求1所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，所述全桥传感电路具有4组单桥传感器。

4.如权利要求2或3所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，每一所述单桥传感器和所述单桥电路中的应变片均为电阻式压力传感器。

5.如权利要求1所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，所述供电模块包括电源模块和电源管理模块，所述电源管理模块连接所述控制电路与所述电源模块，用于检测所述电源模块的电量，并输出电量检测信号至所述控制电路。

6.如权利要求5所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，所述四角平衡的全桥电路还包括电源接口，所述电源接口通过所述电源管理模块连接所述电源模块，以为所述电源模块充电。

7.如权利要求5所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，所述电源模块为可充电电池。

8.如权利要求7所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，所述可充电电池为锂离子电池、镍氢电池或者镍铬电池。

9.如权利要求5所述的四角平衡的全桥电路，其特征在于，所述四角平衡的全桥电路还包括显示电路，所述显示电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，用于显示被测物体重量值及所述电源模块的电量。

10.一种体重秤，其特征在于，所述体重秤包括如权利要求1至9任意一项所述的四角平衡的全桥电路。

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