电子电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电子电路，用于将安装在行车道中并具有电荷信号输出端和接地输出端的WIM传感器的电荷信号转换为电压信号。包括具有集成电路IC1的电荷放大器。该电子电路在相对于两线电缆的输出端上具有集成的阻抗变换器（IEPE），其具有电压信号输出端“OUT”和接地输出端“GND”。在集成电路IC1的第一输入端上，电容器Cc与传感器的电荷信号输出端串联连接，以对该电路关于传感器的内部直流电压解耦。在传感器的接地输出端和集成电路IC1的第二输入端之间设置齐纳二极管D，其可以通过电阻R1与设置在输出侧的电源一起经由两线电缆馈电，以调整集成电路IC1第二输入端上的电位。传感器的接地输出与两线电缆的接地输出具有相同的电位。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电子电路
本技术涉及一种用于将安装在行车道上的WM (动态称重)传感器的电荷信号转换为电压信号的电路以及一种包含这种电路的传感器。
技术介绍
用于在道路上的车辆驶过时检测车辆重量的力传感器，也就是所谓的WM(动态称重)传感器安装在行车道中(例如公路中)，并测量车辆的动态地面反应力，以由此确定车辆的重量。通常为此使用压电传感器。在此将电荷作为信号。通常是借助于电缆将电荷传输到外部的电荷放大器，其将电荷信号换算为电压信号。由于电荷非常小，因此去往电荷放大器的信号路径必须是高度绝缘的，如其在压电传感器的导线中所始终规定的那样。由此将产生较高的成本，因为高绝缘电缆是非常昂贵的。由于在实践中，道路中的传感器和具有电子设备的机柜之间往往相距甚远，因此需要较长的电缆，这使得设备相对昂贵。传输电压信号相比于电荷信号来说问题更少。如果传感器信号已经在传感器中转换成电压信号，则之后对传感器信号的处理将大大简化，因为例如可以因此使用简单的电缆。为了将电荷转换成电压信号，有两种已经证明是很好的电路。作为第一选择的是所谓的IEPE电路(Piezotrorr?)，其优点是只需要为此使用很少的组件。由于这种用于WM传感器的上述应用的电子装置与传感器一起安装在行车道中，因此在任何情况下都必须避免失效，因为更换传感器是不可能的。在更换传感器时，行车道在一定的时间内是无法通行的并且必须被封闭。由于必须根据安装位置预估较高的温度差异和其他的环境影响，从而再次增加了对质量的要求。较少数量的组件有助于简单并因此而耐久地保持该电子装置。IEPE电路的第二个优点是:如果电荷信号已经在传感器中转换为电压信号，因此标准的同轴电缆就足以实现信号传输和馈电(Speisung)。然而，在所给出的应用中不能使用IEPE电路，因为传感器的较高的电`容和内部电阻直接成为了电路的组成部分。而电容在传感器之间会发生变化，这意味着，各个传感器具有不同的信号特性。此外，各个传感器的电阻会随着时间的推移而改变，由此将导致信号的灵敏度也随着时间的推移而改变。因此，利用IEPE电路不能获得具有所需精度的测量结果，特别是在较长的时间间隔内。由专利文献US4009447的图7和图8可知这种根据现有技术的IEPE电路。有鉴于传感器的较高的电容和该电容在温度波动时的变化，信号的灵敏度在各种情况下都会发生变化，从而降低了测量结果的精度。专利文献US5792956给出了 IEPE电路的另一个例子，其中，传感器的接地输出并不位于与放大器的接地输出相同的电位上，因为在它们之间接入了齐纳二极管。但是，由于在WIM传感器中，传感器接地必须位于输出信号接地的电位上，因此该电路不能用于所述的目的。作为第二选择的电荷放大器没有这些缺点。为此，需要两芯屏蔽电缆用于信号和馈电，如上所述，该电缆非常长，因而非常昂贵。所以，这与期望的解决方案不符。如果将电荷放大器直接安装在传感器中，为此需要附加的馈电电缆，这将再次增加设备成本。由专利文献US4009447的图10和图11可知另一种根据现有技术的电荷放大器。在这种布置中，传感器的电压由齐纳二极管提供，如果绝缘随时间而变差，则会导致电流流过传感器，这是绝对要避免的。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种电子电路，其可以在传感器的内部实现电荷信号向电压信号的转换，该电路安全、简单，从而能够直接安装在行车道中。而且，该电路可以连接在两个简单的导线上，这种线路不必是高度绝缘的，并且可以为电子装置提供所需要的馈电。此外，该电路不会受到传感器属性(例如电容和电阻)的影响。本技术的目的通过根据本技术的电子电路来实现。根据本技术的电路包括具有集成电路ICI的电荷放大器，该集成电路ICl具有第一输入端和第二输入端。这些输入端可以作为传感器元件的输入端，传感器元件反过来又具有两个输出端，即电荷信号输出端和接地输出端。该电路在相对于两线电缆的输入端上还具有集成的阻抗变换器(ΙΕΡΕ)。根据本技术，在电荷放大器的集成电路ICl的第一输入端上，电容器Ce与传感器的信号输出端串联连接，以便使该电路的内部直流电压在传感器上去耦。具体地，本技术公开了一种电子电路，用于将安装在行车道中并具有电荷信号输出端和接地输出端的动态称重传感器的电荷信号转换为电压信号，该电子电路包括具有集成电路ICl的电荷放大器，所述集成电路ICl具有作为所述传感器的输入端的第一输入端和第二输入端，该电子电路在相对于两线电缆的输出端上具有集成的阻抗变换器，其具有电压信号输出端OUT和接地输出端GND，其特征在于，在所述电荷放大器的集成电路ICl的第一输入端上，电容器Ce与所述传感器的电荷信号输出端串联连接，以对该电路关于所述传感器的内部直流电压解耦，在所述传感器的接地输出端GND和所述集成电路ICl的第二输入端之间设置齐纳二极管D，其可以通过电阻Rl与设置在输出侧的电流源一起经由所述两线电缆被馈电，以匹配所述集成电路ICl的第二输入端上的电位，在此，所述传感器的接地输出与所述两线电缆的接地输出具有相同的电位。优选地，在所述电荷放大器和所述阻抗变换器之间接入两个电阻R2和R3，其与所述齐纳二极管D —起确定输出静态值。优选地，通过所述电荷放大器的集成电路ICl设置电容Cg作为负反馈，用于调整测量电路的灵敏度。优选地，在所述电荷放大器中相对于电容Cg并行设置电阻RT，该电阻RT与所述电阻R2和R3 —起构成测量信号的时间常数。优选地，在输出端设置具有作为馈电电源的外部耦合器的两线电缆。优选地，所述两线电缆是同轴电缆。优选地，所述电路包括位于输入侧的传感器。优选地，所述传感器是压电传感器。优选地，所述电路集成在所述传感器中。优选地，所述传感器是动态称重传感器，用于当车辆在行车道上行进时对车辆进行动态轴重测量。根据本技术，在传感器的接地输出端和集成电路ICl的第二输入端之间设置齐纳二极管D，其可以通过电阻Rl与设置在输出端侧的电源一起供电，以调节集成电路ICl的第二输入端上的电位。根据本技术的电路可以连接标准的两线电缆。通过这种两线电缆可以在传输信号数据的同时实现对馈电的耦合，馈电可以通过用于该电路的相同的两线电缆进行输送。此外可以在不更换组件的情况下调整电位，从而不需要为此封闭道路。电压信号的传输相比于电荷信号的问题更少。因此可以为此使用更简单、更便宜的电缆。此外，该电缆在安装和操作期间不容易受到损伤，并且相比于用于电荷信号的电缆可以进行供电。在机柜中只需要简单的信号调制装置，以替代复杂的电荷放大器。【附图说明】下面参照附图对本技术进行详细说明。图1示出了在行车道中处于安装状态的已安装好的WM (动态称重)传感器，其具有通向机柜的导线；图2示出了电荷放大器的示意图；图3示出了传感器中的IEPE电路(Piezotron?)的示意图；图4示出了根据本技术的电路以及传感器和带有集成馈电装置的两线电缆。其中，附图标记说明如下:I电荷放大器2 Piezotron? IEPE 电路，3传感器3丨传感元件4 机柜5导线，电缆6行车道7根据本技术的电子电路8电流源，电流供应装置。【具体实施方式】图1示出了在此为公路形式的行车道6的示意图，其具有两排集成在公路中的WM(动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电路，用于将安装在行车道（6）中并具有电荷信号输出端和接地输出端的动态称重传感器（3）的电荷信号转换为电压信号，该电子电路包括具有集成电路IC1的电荷放大器，所述集成电路IC1具有作为所述传感器（3）的输入端的第一输入端和第二输入端，该电子电路在相对于两线电缆（5）的输出端上具有集成的阻抗变换器，其具有电压信号输出端OUT和接地输出端GND，其特征在于，在所述电荷放大器的集成电路IC1的第一输入端上，电容器Cc与所述传感器（3）的电荷信号输出端串联连接，以对该电路关于所述传感器（3）的内部直流电压解耦，在所述传感器（3）的接地输出端GND和所述集成电路IC1的第二输入端之间设置齐纳二极管D，其可以通过电阻R1与设置在输出侧的电流源（8）一起经由所述两线电缆（5）被馈电，以匹配所述集成电路IC1的第二输入端上的电位，在此，所述传感器的接地输出与所述两线电缆（5）的接地输出具有相同的电位。

【技术特征摘要】
2012.03.26 CH 00424/121.一种电子电路，用于将安装在行车道(6)中并具有电荷信号输出端和接地输出端的动态称重传感器(3)的电荷信号转换为电压信号，该电子电路包括具有集成电路ICl的电荷放大器，所述集成电路ICl具有作为所述传感器(3)的输入端的第一输入端和第二输入端，该电子电路在相对于两线电缆(5)的输出端上具有集成的阻抗变换器，其具有电压信号输出端OUT和接地输出端GND，其特征在于，在所述电荷放大器的集成电路ICl的第一输入端上，电容器Ce与所述传感器(3)的电荷信号输出端串联连接，以对该电路关于所述传感器(3)的内部直流电压解耦，在所述传感器(3)的接地输出端GND和所述集成电路ICl的第二输入端之间设置齐纳二极管D，其可以通过电阻Rl与设置在输出侧的电流源(8)—起经由所述两线电缆(5)被馈电，以匹配所述集成电路ICl的第二输入端上的电位，在此，所述传感器的接地输出与所述两线电缆(5 )的接地输出具有相同的电位。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，在所述电荷放大器和所述阻抗变换器之间接入两个电阻R2和R3，其与所述齐纳二极管D —起确定输出静态值。3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，通过所述电荷放大器的集成电路ICl设置电容Cg作为负反馈，用于调整测量电路的灵敏度。4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，通过所述电荷放大器的集成电路ICl设置电容Cg作为负反馈，用于调整测量电路的灵敏度。5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，在所述电荷放大器中相对于电容Cg并行设置电阻RT，该电阻RT与所述电阻R2和R3 —起构成测量信号的时间常数。6.如权利要求1至5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱奥·阿姆斯特茨，罗曼·斯特雷贝尔·昌恩，克劳迪奥·卡瓦洛尼，安德里安·霍夫曼，大卫·科尔尼，
申请(专利权)人：基斯特勒控股公司，
类型：实用新型
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