CN2864627Y - 智能称重传感器的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能称重传感器的控制电路，包括惠斯顿电桥、A/D转换电路、CPU处理电路以及电源转换电路，还具有基准信号电路、信号切换电路和环境监测传感器，惠斯顿电桥和基准电路通过信号切换电路接入A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接CPU处理电路的输入端，且CPU处理电路的控制输出端接入信号切换电路的控制输入端，CPU处理电路的输入端还接有环境检测传感器，CPU处理电路的输出端有与上位机通讯上的串口和与CAN发送器连接的CAN专用接口。在动态或静态下，具有同时对重量信号和温度信号的采集，能对称重传感器和A/D转换电路自动检测，通讯性能高的特点。

Description

智能称重传感器的控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电子称重设备的控制电路，尤其是涉及一种智能称重传感器的控制电路。

背景技术

目前公开的电子称重设备的控制电路，主要由惠斯顿电桥、放大器、低通滤波器、A/D转换电路和CPU处理电路构成。通过惠斯顿电桥电阻的变化，将重量值变换成可测量的模拟信号，模拟信号经放大电路放大、低通滤波，将模拟电信号通过A/D转换电路转换成数字信号送到CPU处理电路进行数据处理，最后将处理的数据通过其串口与外部设备连接显示和输出。目前的称重传感器控制电路主要存在以下缺陷1：功能单一。称重传感器控制电路仅通过称重传感器来采集压力信号，通过控制电路对模拟压力信号进行处理并输出显示或与上位机通讯。由于只能用于静态的计重场合，适用范围小，且一般用于计重精度不高的场合。2、A/D转换电路以及惠斯顿电桥不具备有自动检测功能。常规的控制电路只能通过专用的检测仪对A/D转换电路或惠斯顿电桥进行检测，由于控制电路是不能对A/D转换电路或惠斯顿电桥进行自动检测，当控制电路出现故障后，无法判断A/D转换电路或惠斯顿电桥是否出现故障，因此只能更换整个控制电路的电器元件，不仅成本高，而且会影响称重设备的正常工作。3、称重传感器精度不易被保证。采集模拟重量信号的电桥是封在壳体内，由于没有对惠斯顿电桥进行简单、易行的检测措施，故封装惠斯顿电桥的壳体破损后，会造成采集的重量模拟信号不准，尤其无法堵绝人为修改采集的模拟重量信号来达到改变称重的目的，故称重传感器精度不易被保证。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种在动态或静态下，同时实现重量信号和温度信号的采集，能对称重传感器和A/D转换电路自动检测，通讯性能高的智能称重传感器的控制电路。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种智能称重传感器的控制电路，包括产生实际重量模拟应变信号的惠斯顿电桥、A/D转换电路和CPU处理电路以及电源转换电路，其特征在于：具有用于设置基准重量模拟应变信号的基准信号电路、信号切换电路和用于检测称重传感器的惠斯顿电桥环境物理量的环境检测传感器，所述的惠斯顿电桥和基准信号电路通过信号切换电路接入A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接CPU处理电路的输入端，且CPU处理电路的控制输出端接入信号切换电路的控制输入端，分别将惠斯顿电桥或基准信号电路重量模拟信号送至A/D转换电路转换成数字信号，CPU处理电路的输入端还接有环境检测传感器，所述的环境检测传感器为湿度传感器或/和光敏传感器或/和气体传感器；CPU处理电路的输出端有与上位机通讯上的串口和与CAN发送器连接的CAN专用接口。

本实用新型有用上述技术方案后具有以下优点：

1、具有重量和温度的检测功能。本实用新型通过CPU处理电路向电桥输出±5V的激励电压，并控制两个通道进行电荷平衡式的A/D转换，A/D转换电路则对接收到的实现重量模拟应变信号进行转换，使CPU处理电路实时从A/D转换电路读取数据并进行计算处理，对两个通道的A/D值相减即可获得重量信号值，而对两个通道的A/D值相加则获得温度信号值，同时实现重量信号和温度信号的采集。

2、具有自动检测的功能。本实用新型设有基准重量模拟应变信号的基准信号电路和信号切换电路，通过CPU处理电路控制信号切换电路，选择基准重量模拟应变信号电路工作，即输入标准模拟应变信号，CPU处理电路对A/D转换电路输出的数据加以分析、比较，对A/D转换电路故障和的惠斯顿电桥故障进行判断，并通过配合软件的数据分析进行故障预测，使控制电路的安全性和可靠性得到进一步保障。

3、称重传感器高精度、低成本。本实用新型设有专门对称重传感器惠斯顿电桥环境物理量进行检测的环境检测传感器，对称重传感器环境处于密闭状态下的湿度、光强度或气味进行实时检测，环境检测传感器将采集的数字信号供CPU处理电路读取、分析，以判断采集压力信号重称传感器的惠斯顿电桥是否处于密闭状态，随时对称重传感器进行检测，结构简单，称重传感器精度高，易工业化生产，成本低、适合于动态或静态的计重场合，使用范围广。由于环境检测传感器能实时检测称重传感器的工作状况，因此进行能有效地防止对称重传感器的惠斯顿电桥进行修改导致称重信号的改变，从而达到防作弊的的目。

4、实现高性能的通讯。本实用新型的CPU处理电路设有CAN专用接口，可实现CAN总线的通讯软件协议，通过CPU处理电路中的CAN专用接口及外围的CAN收发器完成CAN的物理层通讯，实现高速、高可靠性、超远距离的通讯。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

图1是本实用新型的电原理框图。

图2是本实用新型的电原理图。

图3是本实用新型CPU处理电路的流程图。

具体实施方式

见图1所示的本实用新型的智能称重传感器的控制电路，包括产生实际重量模拟应变信号的惠斯顿电桥1、A/D转换电路4和CPU处理电路5以及电源转换电路7、设置基准重量模拟应变信号的基准信号电路2、信号切换电路3和用于测量称重传感器环境物理量的环境检测传感器6。其中，电源转换电路7为上述电路给提相应的工作电压，电源转换电路7采用电源转换芯片，为LM1086和LP3990，也可以选用7805或LM1117等，分别输出5V、3.3V、1.8V等。惠斯顿电桥1由四个应变片电阻和串联在激励回路上的半导体电阻R1构成，通过半导体导阻R1实现非线性补偿，基准信号电路2由低温漂电阻R2、R3、R4串接构成，以模拟惠斯顿电桥1中的信号输出，惠斯顿电桥1和基准信号电路2通过信号切换电路3接入A/D转换器3的输入端，将模拟信号转换为数字信号。A/D转换器3的输出端接CPU处理电路5的输入端，CPU处理电路5的输出端接入信号切换电路3的控制输入端，CPU处理电路5控制信号切换电路3，当选择产生重量模拟应变信号的惠斯顿电桥1工作时输入实际重量信号。当选择基准信号电路2工作时输入基准重量模拟应变信号，将模拟信号转换为数字信号提供给CPU处理电路5计算分析，对A/D转换器3和惠斯顿电桥1进行检测。本实用新型CPU处理电路5的输入端还接有环境检测传感器6，该环境检测传感器6为湿度传感器/和光敏传感器或/和气体传感器，可对采集实际模拟信号的称重传感器的环境湿度、光亮度以及特种气体进行实时检测并数字化输出，供CPU处理电路5读取并分析、判断，CPU处理电路5则对各种数据处理，通过其串口与上位机通讯，同时通过CPU处理电路5输出端的CAN专用接口及外围的CAN收发器完成CAN的物理层通讯。

见图2所示可知，本实用新型的信号切换电路3为集成芯片U4，可采用型号为CD4066或74VHC4053的芯片，惠斯顿电桥1的激励端和信号端以及基准信号电路2的信号端分别接入74VHC4053的输入端口并送至A/D转换器3，A/D转换器3采用集程控放大、A/D变换和数字滤波为一体多功能的集成芯片U2，可采用型号为AD5532、AD7641或AD7760的集成芯片，通过74VHC4053将模拟重量信号送至AD5532的激励端口和信号端口，将模拟信号、放大、转换和滤波后以数字信号输出。本实用新型的CPU处理电路5采用集成芯片U1，可选用带有CAN接口的LPC2129或LPC2119的集成芯片，且该芯片接有E2PROM存储集成芯片U9和复位集成芯片U10，见图2所示，LPC2129的输入端不仅接入AD5532重量信号以及两个电荷平衡通道端口连接，而且还接有环境检测传感器6，如SHT11或HF322等湿度传感器；光敏传感器，如GL5626D、GL5637D、GL5649D等；或针对所充入的特殊气体的气体传感器，如CO2浓度传感器或氦气浓度传感器等。上述的环境检测传感器6可单独设置或组合设置，可根据使用要求设置，且LPC2129的控制输出端接入74VHC4053的控制输入端，控制管理74VHC4053和AD5532，LPC2129对接收的各种数据进行处理，完成称重、补偿、对A/D转换电路和惠斯顿电桥的自检工作，并在软件支持下实现对A/D转换电路和称重传感器的故障预测，通过LPC2129的串行端口输出完成与上位机的通讯，同时，信号通过CAN专用接口控制CAN发送器U8及CAN总线以1000Kbps的位速率与远端仪表通讯。

见图3所示，为LPC2129芯片的工作流程图。上电后初始化，LPC2129芯片控制74VHC4053对AD5532进行检测，对AD5532进行参数设置，将接收的采样重量信号和温度信号经处理后向传送至CAN总线输出，同时对称重传感器的惠斯顿电桥进行检测，以及对接收环境检测传感器的湿度信号以及光强度信号进行检测，对数据处理后传送至CAN总线输出。

Claims (6)

1、一种智能称重传感器的控制电路，包括产生实际重量模拟应变信号的惠斯顿电桥(1)、A/D转换电路(4)和CPU处理电路(5)以及电源转换电路(7)，其特征在于：还具有用于设置基准重量模拟应变信号的基准信号电路(2)、信号切换电路(3)和用于检测称重传感器的惠斯顿电桥环境物理量的环境检测传感器(6)，其中所述的惠斯顿电桥(1)以及基准信号电路(2)通过信号切换电路(3)均接入A/D转换器(3)的输入端，A/D转换器(3)的输出端接CPU处理电路(5)的输入端，且CPU处理电路(5)的控制输出端接入信号切换电路(3)的控制输入端，分别将惠斯顿电桥(1)或基准信号电路(2)的重量模拟信号送至A/D转换电路(4)转换成数字信号，CPU处理电路(5)的输入端还接有环境检测传感器(6)，所述的环境检测传感器(6)为湿度传感器或/和光敏传感器或/和气体传感器；CPU处理电路(5)的输出端有与上位机通讯上的串口和与CAN发送器连接的CAN专用接口。

2、根据权利要求1所述的智能称重传感器的控制电路，其特征在于：所述的基准信号电路(2)由串接的电阻R2、R3和R4构成。

3、根据权利要求1所述的智能称重传感器的控制电路，其特征在于：所述的A/D转换电路(4)选择集程控放大、A/D变换和数字滤波为一体多功能的AD5532或AD7641或AD7760芯片之一。

4、根据权利要求1所述的智能称重传感器的控制电路，其特征在于：所述的CPU处理电路(5)选用LPC2129或LPC2119芯片。

5、根据权利要求1所述的智能称重传感器的控制电路，其特征在于：所述的信号切换电路(3)选用CD4066或74VHC4053芯片。

6、根据权利要求1所述的智能称重传感器的控制电路，其特征在于：所述的CPU处理电路(5)的CAN专用接口通过控制CAN发送器和CAN总线与远端仪表通讯。

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