具有多类型信号输出的力敏传感器信号变送器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有多类型信号输出的力传感器信号变送器，包括用于对力敏传感器输出的微弱信号进行调理的信号调理电路，其输入端与力敏传感器的输出端相连，其输出端与内部嵌入模数转换器的主控电路的输入端相连，主控电路的输出端分别与数模转换器、有线通信电路、无线通信电路的输入端相连。本实用新型专利技术首先通过信号调理电路对力敏传感器的输出信号实现高质量的调理，然后通过主控电路对调理后的力敏传感器信号实现相应的处理，从而获得多输出类型的变送信号。本实用新型专利技术具有适用范围广、精度高、带载能力强、抗干扰性能强等特点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及力敏传感器信号调理领域，尤其是一种具有多类型信号输出的力传感器信号变送器。
技术介绍
力敏传感器输出的是毫伏级信号，不便于信号的远距离传输，为了提高信号的抗衰减和抗干扰能力，力敏传感器信号的远传一般采用变送器实现。目前，力敏传感器信号变送器输出的信号类型单一，比如，输出单一的4 20mA电流信号，输出单一的O 5V电压信号等。然而，在工业自动化领域，越来越要求具有多种类型信号输出的变送器出现，比如，传统的电流电压标准变送信号仍在许多的控制系统中使用；基于RS485或CAN总线的数字信号输出由于其传输距离远、抗干扰能力强及便于与智能控制系统直接互连等特点应用越来越多；无线射频信号因无需现场布线等优点在某些港口和油田等场合越来越受到重视；即使在同一个控制系统中，有时也同时需要几种类型信号输出的变送器，对于此类要求，传统的电流或电压单一信号输出的变送器已经无法满足。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有多种类型信号输出、大大提高信号变送器适用范围的具有多类型信号输出的力传感器信号变送器。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案:一种具有多类型信号输出的力传感器信号变送器，包括用于对力敏传感器输出的微弱信号进行调理的信号调理电路，其输入端与力敏传感器的输出端相连，其输出端与内部嵌入模数转换器的主控电路的输入端相连，主控电路的输出端分别与数模转换器、有线通信电路、无线通信电路的输入端相连。 还包括隔离电源电路，隔离电源电路分别向力敏传感器、信号调理电路、主控电路、数模转换器、有线通信电路、无线通信电路供电。所述的主控电路采用C8051F350单片机，所述的信号调理电路包括传感器接口芯片Pl,其第4引脚与磁珠SI的一端相连,其第I引脚与磁珠S2的一端相连,磁珠SI的另一端通过电阻R2与精密双运放芯片Ul的第3引脚相连，磁珠S2的另一端通过电阻R6与精密双运放芯片Ul的第5引脚相连，二极管Dl的阴极、二极管D2的阳极接在磁珠SI与电阻R2之间，二极管Dl的阳极、二极管D2的阴极接在磁珠S2与电阻R6之间，精密双运放芯片Ul的第2引脚与C8051F350单片机的第I引脚相连，精密双运放芯片Ul的第7引脚通过电阻R7与C8051F350单片机的第2引脚相连。所述的数模转换器包括高速光耦芯片U4、U5、U6，高速光耦芯片U4、U5、U6的第2引脚分别通过电阻RIO、R12、R15接C8051F350单片机的第21引脚，高速光耦芯片U4、U5、U6的第6引脚分别与A/D转换芯片U7的第7、8、9引脚相连，A/D转换芯片U7的第19引脚通过采样电阻RXl与二极管D4的阳极相连，二极管D4的阴极作为标准电流变送信号IO的输出端；放大器芯片U12的1、4引脚分别接在采样电阻RXl的两端，放大器芯片U12的第7引脚与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端作为标准电压变送信号VO的输出端。所述的有线通信电路包括光耦隔离芯片U14、U15、U16，其输入端分别与C8051F350单片机的第17、19、18引脚相连，其输出端分别与电平转换芯片U17的第4、3、1引脚相连，电平转换芯片U17的第6、7引脚分别与电阻R28、R31的一端相连，电阻R28、R31的另一端作为RS485总线接口。所述的无线通信电路包括无线射频收发芯片U18，其第6、3、7、1、20、2引脚分别与C8051F350单片机的第25、26、16、13、15、14引脚相连，其第13引脚依次通过电感L3、L4、L5和电容C30接天线，所述的天线采用板载天线。由上述技术方案可知，本技术首先通过信号调理电路对力敏传感器的输出信号实现高质量的调理，然后通过主控电路对调理后的力敏传感器信号实现相应的处理，从而获得多输出类型的变送信号:其中的传统模拟信号类型包括:0-20mA电流信号、4-20mA电流信号、4-24mA电流信号、0-5V的电压信号、1_5V的电压信号；基于RS485总线的有线数字变送信号和基于射频无线的无线数字变送信号。同时可以通过RS485总线或无线通信链路实现对力敏传感器的零点校准和满度校准、对模拟输出变送信号的控制和校准、输出信号类型的选择配置等，从而有效地拓展了其应用范围。本技术具有适用范围广、精度高、带载能力强、抗干扰性能强等特点。附图说明图1是本技术的电路框图。图2、3、4、5、6分别是本技术中信号调理电路、主控电路、数模转换电路、有线通/[目电路、无线通彳目电路的电路原理图。具体实施方式—种具有多类型信号输出的力传感器信号变送器，包括用于对力敏传感器输出的微弱信号进行调理的信号调理电路1，其输入端与力敏传感器的输出端相连，其输出端与内部嵌入模数转换器的主控电路2的输入端相连，主控电路2的输出端分别与数模转换器3、有线通信电路4、无线通信电路5的输入端相连。还包括隔离电源电路，隔离电源电路分别向力敏传感器、信号调理电路1、主控电路2、数模转换器3、有线通信电路4、无线通信电路5供电。如图1所示。隔离电源电路为现场输入直流24V电源，通过隔离提供两路电源，一路为精密电源，供电给力敏传感器和主控电路2 ;另一路给主控电路2外围的集成电路供电。信号调理电路I实现对力敏传感器输出的弱信号进行滤波、放大、抗混叠等高质量调理，从而实现有效滤除干扰信号和扩大传感器动态测量范围。数模转换器3实现传统的电流和电压变送信号，其电流和电压变送信号受控于C8051F350单片机，并和前端的力敏传感器信号呈线性对应关系，在数模转换器3中包含高质量的电压电流转换电路(V/I)和高质量的电流电压转换电路(ΙΛ);有线通信电路4主要实现逻辑电平转换和逻辑通信功能，包括TTL电平到RS485逻辑电平转换电路，瞬态抑制和抗干扰等措施；无线通信电路5将数字信号转换为无线射频信号，从而实现将数字变送信号通过无线实现远程传输。如图2、3所示，所述的主控电路2采用C8051F350单片机，所述的信号调理电路I包括传感器接口芯片P1，其第4引脚与磁珠SI的一端相连,其第I引脚与磁珠S2的一端相连，磁珠SI的另一端通过电阻R2与精密双运放芯片Ul的第3引脚相连，磁珠S2的另一端通过电阻R6与精密双运放芯片Ul的第5引脚相连，二极管Dl的阴极、二极管D2的阳极接在磁珠SI与电阻R2之间，二极管Dl的阳极、二极管D2的阴极接在磁珠S2与电阻R6之间，精密双运放芯片Ul的第2引脚与C8051F350单片机的第I引脚相连，精密双运放芯片Ul的第7引脚通过电阻R7与C8051F350单片机的第2引脚相连。磁珠S1、S2实现高频抑制功能，二极管Dl、D2可以有效对精密双运放芯片Ul进行保护；电阻R2、电容C2、电阻R6、电容C7构成差动信号的低通滤波，抑制信号的噪声；采用精密双运放芯片Ul和后续的电阻Rl、R5、R7实现对力敏传感器输出信号的两倍前置放大；电容C1、C8、C4提供低通滤波和抗混叠功能。电阻R24、R25和电容C26为上电复位电路，片内模拟电路的供电通过电阻R20、电容C49、C50和C25实现低通滤波处理。C8051F350单片机集成了 I/O 口、UART、SP1、定时器等很多的外设，同时功耗很低，选用SOC型的C8051F350单片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多类型信号输出的力传感器信号变送器，其特征在于：包括用于对力敏传感器输出的微弱信号进行调理的信号调理电路（1），其输入端与力敏传感器的输出端相连，其输出端与内部嵌入模数转换器的主控电路（2）的输入端相连，主控电路（2）的输出端分别与数模转换器（3）、有线通信电路（4）、无线通信电路（5）的输入端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔爱民，罗少轩，段学刚，张炜，
申请(专利权)人：蚌埠传感器系统工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：