帶有數(shù)字補償功能的模擬傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及稱重傳感器領域，尤其涉及帶有數(shù)字補償功能的模擬稱重傳感器。
【背景技術】
[0002]應變片式模擬稱重傳感器是一種較為常用的模擬稱重傳感器。由于幾乎所有的儀表都支持模擬傳感器，因此應變片式模擬稱重傳感器具備接口簡單、可直接應用于動態(tài)稱重場合等優(yōu)點。但傳統(tǒng)的應變片式模擬傳感器采用在應變片橋路上串聯(lián)或并聯(lián)電阻的方式補償零點、靈敏度、以及溫度系數(shù)，只能實現(xiàn)一次線性補償，補償精度差。而且，模擬補償?shù)姆椒ǎ瑹o法解決蠕變和滯后等與時間和加載量相關的誤差。
[0003]針對于此，現(xiàn)有技術中的稱重傳感器接收來自傳感器的應變片橋路的模擬信號，將該模擬信號數(shù)字化，同時將采集到的重量信號和溫度信號(若有)通過一系列的模型進行計算以得到經(jīng)補償?shù)闹亓繑?shù)據(jù)，最后將該經(jīng)補償?shù)闹亓繑?shù)據(jù)通過專用數(shù)字端口(例如RS232/485、CAN0PEN等)輸出到儀表或其他外設。
[0004]然而，這種稱重傳感器的缺點在于，由于需要采用專用數(shù)字端口來輸出經(jīng)補償?shù)闹亓繑?shù)據(jù)，使得模擬稱重傳感器的接口變得復雜，并且限制了儀表或其他外設的通用可連接性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提出了一種既能實現(xiàn)高精度補償、又能使模擬稱重傳感器接口保持簡單的帶有數(shù)字補償功能的模擬稱重傳感器。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種模擬傳感器，包括:一彈性體，所述彈性體根據(jù)所述模擬傳感器感測到的壓力而發(fā)生形變；一應變片，所述應變片連接到所述彈性體并且根據(jù)所述形變而產(chǎn)生電阻值的變化；一應變片橋路，所述應變片橋路連接到所述應變片，傳送所述電阻值的變化以輸出第一模擬信號；一模數(shù)轉換模塊，連接至模擬傳感器的應變片橋路的輸出端，接收來自所述應變片橋路的第一模擬信號，并且將所述第一模擬信號轉換成第一數(shù)字信號，其中，所述第一模擬信號是表不重量的模擬信號；一模擬輸出端口，輸出第二模擬信號，其中，所述模擬傳感器還包括一信號處理及輸出電路，連接在所述模數(shù)轉換模塊的輸出端和所述模擬輸出端口之間，對所述第一數(shù)字信號進行補償并將其轉換成所述第二模擬信號。
[0007]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述信號處理及輸出電路包括:一補償模塊，連接至所述模數(shù)轉換模塊的輸出端，對所述第一數(shù)字信號進行補償以得到經(jīng)補償?shù)牡谝粩?shù)字信號；以及一數(shù)模轉換模塊，連接至所述補償模塊的輸出端，接收所述經(jīng)補償?shù)牡谝粩?shù)字信號并將其轉換成所述第二模擬信號。
[0008]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述信號處理及輸出電路包括:一補償模塊，連接至所述模數(shù)轉換模塊的輸出端，對所述第一數(shù)字信號進行補償以得到表示待補償?shù)哪M信號量的第二數(shù)字信號；一數(shù)模轉換模塊，連接至所述補償模塊的輸出端，接收所述第二數(shù)字信號并將其轉換成第三模擬信號；以及一運算放大電路，連接至模擬傳感器的應變片橋路的輸出端以及所述數(shù)模轉換模塊的輸出端，接收所述第一模擬信號以及所述第三模擬信號以疊加生成所述第二模擬信號。
[0009]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述信號處理及輸出電路包括:一補償模塊，連接至所述模數(shù)轉換模塊的輸出端，對所述第一數(shù)字信號進行補償以得到待補償?shù)哪M信號量；一脈寬調(diào)制模塊，連接至所述補償模塊的輸出端，用方波對待補償?shù)哪M信號量進行脈寬調(diào)制以得到第四模擬信號；以及一加法電路，連接至模擬傳感器的應變片橋路的輸出端以及所述脈寬調(diào)制模塊的輸出端，接收所述第一模擬信號以及所述第四模擬信號以疊加生成所述第二模擬信號。
[0010]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述模擬傳感器還包括一溫度傳感器，所述溫度傳感器的輸出端連接至所述模數(shù)轉換模塊的一輸入端，所述溫度傳感器采集表示溫度的模擬信號并且輸出至所述模數(shù)轉換模塊的輸入端，其中，所述表示溫度的模擬信號和所述第一模擬信號一起被轉換成所述第一數(shù)字信號。
[0011]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述模擬傳感器還包括一診斷模塊，所述診斷模塊連接在所述模數(shù)轉換模塊的一輸出端和所述信號處理及輸出電路的一輸入端之間，分析所述第一模擬信號以得到表示所述模擬傳感器的工作狀態(tài)的診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)并將所述診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至所述信號處理及輸出電路。
[0012]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述模擬傳感器還包括:一溫度傳感器，所述溫度傳感器的輸出端連接至所述模數(shù)轉換模塊的一輸入端，所述溫度傳感器采集表示溫度的模擬信號并且輸出至所述模數(shù)轉換模塊的輸入端，所述表示溫度的模擬信號和所述第一模擬信號一起被轉換成所述第一數(shù)字信號；以及一診斷模塊，所述診斷模塊連接在所述模數(shù)轉換模塊的一輸出端和所述信號處理及輸出電路的一輸入端之間，分析所述第一模擬信號以得到表不所述模擬傳感器的工作狀態(tài)的診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)并將所述診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至所述信號處理及輸出電路。
[0013]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述模擬傳感器還包括一數(shù)字輸出端口，所述信號處理及輸出電路還包括一傳輸模塊，所述傳輸模塊連接在所述診斷模塊的輸出端和所述數(shù)字輸出端口之間，用于傳輸所述診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明又一方面，所述模擬傳感器還包括一數(shù)字輸出端口，所述信號處理及輸出電路還包括一傳輸模塊，所述傳輸模塊連接在所述診斷模塊的輸出端和所述數(shù)字輸出端口之間，用于傳輸所述診斷狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0015]本發(fā)明不僅可以在模擬稱重傳感器中引入溫度補償、蠕變和滯后補償，實現(xiàn)高精度的模擬稱重信號輸出。同時又能使模擬稱重傳感器的接口保持簡單、通用、動態(tài)跟隨性能好的優(yōu)點。另外，本發(fā)明的模擬稱重傳感器中的微處理器還可以對傳感器工作狀態(tài)進行診斷分析，并且通過數(shù)據(jù)輸出端口與外設通訊，提供附加的數(shù)字功能。
[0016]應當理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權利要求所述的本發(fā)明提供進一步的解釋。
【附圖說明】
[0017]包括附圖是為提供對本發(fā)明進一步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的模擬傳感器的信號處理及輸出電路的示意圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的模擬傳感器的信號處理及輸出電路的示意圖。
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的模擬傳感器的信號處理及輸出電路的示意圖。
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。
[0024]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。
[0025]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。
[0026]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]現(xiàn)在將詳細參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。如圖1所示，模擬傳感器100包括:一彈性體102，所述彈性體根據(jù)所述模擬傳感器感測到的壓力而發(fā)生形變；一應變片104，所述應變片連接到所述彈性體并且根據(jù)所述形變而產(chǎn)生電阻值的變化；一應變片橋路106，所述應變片橋路連接到所述應變片，傳送所述電阻值的變化以輸出第一模擬信號；一模數(shù)轉換模塊108，連接至模擬傳感器的應變片橋路的輸出端，接收來自所述應變片橋路的第一模擬信號，并且將所述第一模擬信號轉換成第一數(shù)字信號，其中，所述第一模擬信號是表不重量的模擬信號；一模擬輸出端口 116,輸出第二模擬信號。所述模擬傳感器還包括一信號處理及輸出電路110,連接在所述模數(shù)轉換模塊108的輸出端和所述模擬輸出端口 116之間，對所述第一數(shù)字信號進行補償并將其轉換成所述第二模擬信號。
[0029]圖1所示的模擬傳感器100還包括數(shù)字輸出端口 118，信號處理及輸出電路110的輸出也通過數(shù)字輸出端口 118進行輸出。在一實施例中，數(shù)字輸出端口 118可以根據(jù)用戶的需要，輸出數(shù)字稱重信息。
[0030]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的模擬傳感器的信號處理及輸出電路的示意圖。信號處理及輸出電路I1包括:一補償模塊212，連接至所述模數(shù)轉換模塊108 (見圖1)的輸出端，對所述第一數(shù)字信號進行補償以得到經(jīng)補償?shù)牡谝粩?shù)字信號；以及一數(shù)模轉換模塊214，連接至所述補償模塊212的輸出端，接收所述經(jīng)補償?shù)牡谝粩?shù)字信號并將其轉換成所述第二模擬信號。第二模擬信號進一步通過模擬輸出端口 116 (見圖1)輸出。
[0031]圖3是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的模擬傳感器的信號處理及輸出電路的示意圖。信號處理及輸出電路I1包括:一補償模塊312,連接至所述模數(shù)轉換模塊108的輸出端,對所述第一數(shù)字信號進行補償以得到表示待補償?shù)哪M信號量的第二數(shù)字信號；一數(shù)模轉換模塊314，連接至所述補償模塊312的輸出端，接收所述第二數(shù)字信號并將其轉換成第三模擬信號；以及一運算放大電路316，連接至模擬傳感器的應變片橋路106的輸出端以及所述數(shù)模轉換模塊314的輸出端，接收所述第一模擬信號以及所述第三模擬信號以疊加生成所述第二模擬信號。第二模擬信號進一步通過模擬輸出端口 116 (見圖1)輸出。
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的模擬傳感器的信號處理及輸出電路的示意圖。信號處理及輸出電路I1包括:一補償模塊412,連接至所述模數(shù)轉換模塊108的輸出端,對所述第一數(shù)字信號進行補償以得到待補償?shù)哪M信號量；一脈寬調(diào)制模塊414，連接至所述補償模塊412的輸出端，用方波對待補償?shù)哪M信號量進行脈寬調(diào)制以得到第四模擬信號；以及一加法電路416，連接至模擬傳感器的應變片橋路106的輸出端以及所述脈寬調(diào)制模塊414的輸出端，接收所述第一模擬信號以及所述第四模擬信號以疊加生成所述第二模擬信號。第二模擬信號進一步通過模擬輸出端口 116 (見圖1)輸出。
[0033]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的模擬傳感器的示意圖。圖5所示的模擬傳感器500與圖1所示的模擬傳感器100的區(qū)別僅在于，模擬傳感器500還包括一溫度傳感器502，所述溫度傳感器502的輸出端連接至所述模數(shù)轉換模塊508的一輸入端，所述溫度傳感器502采集表示溫度的模擬信號并且輸出至所