一種基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅鞯闹圃旆椒?br> 【專(zhuān)利摘要】一種基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅?，它包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入口與AD轉(zhuǎn)換器連接，AD轉(zhuǎn)換器在輸入端依次與儀表放大器、多路橋式應(yīng)變片切換電路連接；單片機(jī)的輸出口與通信接口芯片連接。采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，傳感器檢測(cè)到的電信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器后被單片機(jī)采集、量化、編碼成數(shù)字信號(hào)，這樣經(jīng)過(guò)處理后的電信號(hào)就能方便、可靠的通過(guò)通信接口芯片近距離或遠(yuǎn)距離的傳輸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種傳感器信號(hào)處理電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在土壓實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境惡劣，土壓信號(hào)的準(zhǔn)確獲取是非常不容易的，而且后 續(xù)數(shù)據(jù)的處理需要在前面得出信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，所以對(duì)信號(hào)的傳輸精度有較高的要求。
[0003] 現(xiàn)有的對(duì)土壓試驗(yàn)中傳感器檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)的傳輸一般采用如下方式，直接將從 傳感器中檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線的方式進(jìn)行傳輸，采用該方式只能進(jìn)行近距離傳輸， 傳輸距離要2米以?xún)?nèi)，超過(guò)2米會(huì)造成信號(hào)的失真。采用該方式存在遠(yuǎn)距離信號(hào)不能可靠、 無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)膯?wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種能將 傳感器檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)可靠、無(wú)失真的近、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膫鞲衅餍盘?hào)處理電路。
[0005] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅?，它包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入口與AD轉(zhuǎn)換 器連接，AD轉(zhuǎn)換器與儀表放大器連接，儀表放大器與多路橋式應(yīng)變片切換電路連接；單片 機(jī)的輸出口與通信接口芯片連接。
[0007] 上述通信接口芯片為基于RS485協(xié)議的接口芯片。
[0008] 上述基于RS485協(xié)議的接口芯片與光纖模塊連接。
[0009] 上述多路橋式應(yīng)變片切換電路包括應(yīng)變片和模擬開(kāi)關(guān)，應(yīng)變片與模擬開(kāi)關(guān)連接， 模擬開(kāi)關(guān)與儀表放大器連接。
[0010] 上述應(yīng)變片為8路應(yīng)變片，8路應(yīng)變片分別與模擬開(kāi)關(guān)連接構(gòu)成橋式電路。
[0011] 本實(shí)用新型取得了以下的技術(shù)效果：
[0012] 采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，傳感器檢測(cè)到的電信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器后被單片機(jī)采集、量化、編 碼成數(shù)字信號(hào)，這樣經(jīng)過(guò)處理后的電信號(hào)就能方便、可靠的通過(guò)通信接口芯片近距離或遠(yuǎn) 距離的傳輸；
[0013] 采用通信接口芯片為基于RS485協(xié)議的接口芯片的結(jié)構(gòu)，RS485在具有較大的通 信距離和較快的傳輸速率的基礎(chǔ)上能很好的抗噪聲干擾；
[0014] 采用基于RS485協(xié)議的接口芯片與光纖模塊連接的結(jié)構(gòu)，通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸能將 電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)更遠(yuǎn)和更可靠的傳輸；
[0015] 采用多路橋式應(yīng)變片切換電路包括應(yīng)變片和模擬開(kāi)關(guān)，應(yīng)變片與模擬開(kāi)關(guān)連接， 模擬開(kāi)關(guān)與儀表放大器連接的結(jié)構(gòu)，每個(gè)單獨(dú)的應(yīng)變片和模擬開(kāi)關(guān)連接能構(gòu)成橋式電路， 這樣多個(gè)應(yīng)變片可以使用同一橋式電路，減少了元件數(shù)量，簡(jiǎn)化了信號(hào)處理電路；
[0016] 采用應(yīng)變片為8路應(yīng)變片，8路應(yīng)變片分別與模擬開(kāi)關(guān)連接構(gòu)成橋式電路的結(jié)構(gòu)， 8路傳感器可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)的需要選擇性的接入，使用起來(lái)更加方便、實(shí)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖2為本實(shí)用新型中多路橋式應(yīng)變片切換電路的電路圖；
[0020] 圖3為本實(shí)用新型中通訊電路的電路圖；
[0021] 圖4和圖5為本實(shí)用新型中穩(wěn)壓電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所不一種基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅鳎▎纹瑱C(jī)1，單片機(jī)1的輸 入口與AD轉(zhuǎn)換器連接，AD轉(zhuǎn)換器與儀表放大器3連接，儀表放大器3與多路橋式應(yīng)變片切 換電路2連接；單片機(jī)1的輸出口與通信接口芯片4連接，通信接口芯片4為基于RS485協(xié) 議的接口芯片，選用單片機(jī)的型號(hào)為ATMEGA16。
[0023] 優(yōu)選地，單片機(jī)1與穩(wěn)壓電源電路6連接。
[0024] 所述基于RS485協(xié)議的接口芯片通過(guò)與光纖模塊5連接，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)更遠(yuǎn)和更可 靠的傳輸。
[0025] 如圖2所示，多路橋式應(yīng)變片切換電路包括應(yīng)變片和模擬開(kāi)關(guān)，應(yīng)變片與模擬開(kāi) 關(guān)連接，模擬開(kāi)關(guān)與儀表放大器3連接；所述應(yīng)變片為8路應(yīng)變片，8路應(yīng)變片分別與模擬 開(kāi)關(guān)連接構(gòu)成橋式電路。
[0026] 模擬開(kāi)關(guān)采用兩塊ADG411模擬通道芯片對(duì)8路橋式應(yīng)變片電路進(jìn)行切換，橋式電 路兩極的信號(hào)通過(guò)儀表放大器INA128進(jìn)行電壓信號(hào)的放大，使電壓信號(hào)能夠被單片機(jī)處 理；
[0027] 該電路由8個(gè)應(yīng)變片30、51、52、53、54、55、56、57,2片模擬通道切換芯片瓜、似 (ADG411)以及儀表放大器 AR1 (INA128)組成，電阻 R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10， 電容C3、C11組成。應(yīng)變片S0?S7-端接5V電源，另一端通過(guò)電阻R0?R7接到地。以S0、R0 為例，應(yīng)變片SO與電阻R0之間通過(guò)線路連接到模擬開(kāi)關(guān)U1 (ADG411)的3號(hào)引腳(對(duì)應(yīng)U1 的0號(hào)通道)，當(dāng)該通道開(kāi)通后，U1的3號(hào)和2號(hào)引腳連通，2號(hào)引腳連接到儀表放大器AR1 (INA128)的2號(hào)引腳，此時(shí)S0、R1和R8、R9構(gòu)成一個(gè)橋式電路。橋式電路的兩極接到儀表 放大器AR1的2、3號(hào)引腳。同理，余下的應(yīng)變片分別接到了模擬通道的Ul、U2的1~7號(hào)通 道，當(dāng)對(duì)應(yīng)通道開(kāi)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片、電阻與R8、R9構(gòu)成橋式電路。模擬開(kāi)關(guān)U1、U2,受到 單片機(jī)ATMEGA16控制，U1和U2的1、8、9、16號(hào)受控引腳分別與單片機(jī)的POTPC7相連，對(duì) 應(yīng)著(Γ7通道。儀表放大器AR1的2、3號(hào)引腳分別接到橋式電路的兩極，當(dāng)應(yīng)變片受到壓 力而發(fā)生電阻改變時(shí)，橋式電路的兩臂再平衡，會(huì)產(chǎn)生微小變化的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過(guò) 儀表放大器放大，形成能被單片機(jī)AD采用所接受的電壓信號(hào)，儀表放大器通過(guò)電阻R10可 以調(diào)節(jié)凡達(dá)倍數(shù)，在本電路中，該值經(jīng)過(guò)計(jì)算為235Ω。電容C3、C11為電源濾波電容，防止 電源中噪聲對(duì)信號(hào)造成干擾，以提高信號(hào)的精度。
[0028] 如圖3所示，該電路由單片機(jī)ATMEGA16, USART轉(zhuǎn)485協(xié)議芯片MAX485CPA，二極 管 D0U1 (IN4007)，電阻 R36、R37、R43、R44,電容 C26、C30、C40、C43、C44、C45,電感 L3、L4 構(gòu)成。單片機(jī)的PC(TPC7連接到圖2中模擬通道U1、U2的1、8、9、16號(hào)引腳，作為通道切換 用，PAO (復(fù)用引腳ADO)連接到圖2中的儀表放大器AR1的6號(hào)引腳，作為AD采用，TOO、 H)1 (復(fù)用引腳RXD、TXD，串行通訊USART的輸出端)接到協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片MAX485CPA的1、4號(hào) 引腳，用于與MAX485CPA進(jìn)行信息交換傳輸，PD2接到MAX485CPA的2、3號(hào)引腳，單片通過(guò) 該引腳控制MAX485CPA打開(kāi)或關(guān)閉。R43、R37是用來(lái)提高485信號(hào)線的阻抗，避免發(fā)生波 反射，二極管D0U1陽(yáng)極和陰極分別連接到485信號(hào)線的正負(fù)極防止信號(hào)沖擊，電阻R39是 485正極線路的上拉電阻，R44是485信號(hào)線的下拉電阻，C26、C30是5V電源濾波。R36 - 端接到5V電源，一端通過(guò)電容C43接地，電阻和電容的連接處接到單片機(jī)的RESET引腳上， 是用來(lái)用于單片機(jī)重置。電感L4是模擬地AGND和數(shù)字地GND的隔離電感，其阻值為零。電 感L3、L5、電容C40、C41、C44、C45是用來(lái)對(duì)單片機(jī)5V電源進(jìn)行濾波。如果用于短距離傳輸 2~200米，直接可以使用485信號(hào)線，如果用于更遠(yuǎn)距離傳輸，可將信號(hào)線與光纖模塊連接， 將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)進(jìn)行傳輸。
[0029] 穩(wěn)壓電源電路包括5V升壓電路如圖4所示，-5V變換電路如圖5所示。
[0030] 如圖4所示，外部供電輸入端子P1，輸入電壓范圍是3V~9V，P1輸入電壓通過(guò) DC-DC變換芯片MAX770轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定5V電壓，5V升壓電路包括MAX770,電感L2,三極管Q2， 二極管 D3,電容 C7、CIO、C15、C18,電阻 R13 ;
[0031] 如圖5所示，5V電壓再通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片MAX764變換成-5V，-5V變換電路包 括 MAX764,電感 L1，二極管 D1，電容 C2、C3、C4、C5。
[0032] 采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，傳感器檢測(cè)到的電信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器后被單片機(jī)采集、量化、編 碼成數(shù)字信號(hào)，這樣經(jīng)過(guò)處理后的電信號(hào)就能方便、可靠的通過(guò)通信接口芯片近距離或遠(yuǎn) 距離的傳輸。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅鳎▎纹瑱C(jī)（1)，其特征在于：?jiǎn)纹瑱C(jī)（1) 的輸入口與AD轉(zhuǎn)換器連接，AD轉(zhuǎn)換器與儀表放大器（3 )連接，儀表放大器（3 )與多路橋式應(yīng) 變片切換電路（2)連接；單片機(jī)（1)的輸出口與通信接口芯片（4)連接；多路橋式應(yīng)變片電 路（2)包括應(yīng)變片和模擬開(kāi)關(guān)，應(yīng)變片與模擬開(kāi)關(guān)連接，模擬開(kāi)關(guān)與儀表放大器（3)連接， 應(yīng)變片為8路應(yīng)變片，模擬開(kāi)關(guān)有2個(gè)，8路應(yīng)變片分別為SO、SI、S2、S3、S4、S5、S6、S7,8 路應(yīng)變片在一端分別通過(guò)電阻R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7接地，8路應(yīng)變片S0-S7與8個(gè) 電阻R0-R7連接后依次與2個(gè)模擬開(kāi)關(guān)、電阻R8、R9連接，并構(gòu)成橋式電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅?，其特征在于：所述通信?口芯片（4)為基于RS485協(xié)議的接口芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖傳輸?shù)亩嗦吠翂簜鞲衅?，其特征在于：所述基?RS485協(xié)議的接口芯片與光纖模塊（5)連接。
【文檔編號(hào)】G01D5/26GK203908566SQ201420011658
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】高曉彤, 杜于龍, 徐浩, 方念 申請(qǐng)人:高曉彤