本技術(shù)涉及智能檢測，具體涉及一種用于應(yīng)變式載荷傳感器的多功能載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

1、應(yīng)變式載荷傳感器是目前應(yīng)用最為廣泛的力學(xué)量測量傳感器，由于傳感器的輸出型號較小，在使用時需要將其信號進(jìn)行放大，或轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供各種測量儀器進(jìn)行采集。但是不同的采集儀器對信號的類型要求不同，在工業(yè)應(yīng)用中0-5v，4-20ma等模擬信號是應(yīng)用最為廣泛的。而can總線，rs485是數(shù)字通訊應(yīng)用最為廣泛的，usb是與上位機(jī)通訊應(yīng)用最為廣泛的。將應(yīng)變式傳感器的微弱電壓信號轉(zhuǎn)換為各類型儀表進(jìn)行測量所需的信號類型，可以更為方便的使用傳感器。為此，本實用新型設(shè)計了一種具有多種信號輸出的載荷轉(zhuǎn)換器，可以將載荷傳感器的微弱電壓信號轉(zhuǎn)換為0-5v，4-20ma等模擬信號，同時還能將模擬信號轉(zhuǎn)換為具有can、rs485、usb等通信模式的數(shù)字信號。反過來，也可以將其他設(shè)備通過can、rs485、usb等通訊模式傳輸過來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號供其他儀器或者設(shè)備進(jìn)行采集，實現(xiàn)了信號的雙向轉(zhuǎn)換。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于應(yīng)變式載荷傳感器的多功能載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)模擬信號與模擬信號之間，模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換，并且可以將外部設(shè)備傳給轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)成模擬信號輸出。

2、本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種用于應(yīng)變式載荷傳感器的多功能載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，包括信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、微控制器、通信模塊、d/a轉(zhuǎn)換器以及顯示模塊；所述信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、d/a轉(zhuǎn)換器、顯示模塊分別與微控制器相連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊采集經(jīng)信號調(diào)理模塊調(diào)理后的傳感器信號，并將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述微控制器用于a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取、數(shù)據(jù)處理，并對信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、d/a轉(zhuǎn)換器、顯示模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，以及將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給通信模塊；所述顯示模塊采用顯示觸摸屏，用于顯示載荷數(shù)據(jù)以及參數(shù)設(shè)置。

3、優(yōu)選的，所述信號調(diào)理模塊包括電壓放大電路和v/i轉(zhuǎn)換電路；

4、其中，所述電壓放大電路包括一運算放大芯片u12、一電容c23、一電容c29、一電阻r23、一電阻r24、一電阻r25、一電阻r26、一電阻r28、一電阻r29、一電阻r30、一電阻r31、一接線端子h10、一接線端子h12、一穩(wěn)壓二極管d5；

5、所述電容c23與電阻r25并聯(lián)后，一端與接線端子h12以及電阻r23連接，另一端連接地；所述電容c29與電阻r30并聯(lián)后、一端與電阻r29、運算放大芯片的引腳2連接，另一端與電阻r31連接；

6、所述電阻r23的一端與電阻r25、接線端子h12、電容c23連接，另一端連接運算放大芯片的引腳3；所述電阻r28的一端與電阻r29連接，另一端連接地；所述電阻r24的一端與電阻r31以及運算放大芯片的引腳1連接，另一端與穩(wěn)壓二極管d5以及運算放大芯片的引腳5連接；所述電阻r26的一端與運算放大芯片的引腳6、引腳7連接，另一端接v/i轉(zhuǎn)換電路。

7、優(yōu)選的，所述的v/i轉(zhuǎn)換電路包括一電阻r35、一電阻r36、一電阻r37、一電阻r38、一電阻r39、一電阻r40、一電阻r41、一電阻r42、一電阻r43、一電阻r44、一接線端子h15、一運算放大芯片u15、一差分運放芯片u16、一三極管u17；

8、所述電阻r35的一端與電阻r36、電阻r37連接，另一端連接電壓放大電路；所述電阻r37的一端與運算放大芯片u15的引腳2、電阻r35以及電阻r36連接，另一端連接5v基準(zhǔn)電壓；所述電阻r38的一端與差分運放芯片u16的引腳7、正15電壓連接，另一端連接三極管u17；所述電阻r39的一端與差分運放芯片u16的引腳5連接，另一端連接電阻r40；所述電阻r41的一端與電阻r40連接，另一端連接三極管u17以及電阻r42；所述電阻r42的一端與電阻r43連接，另一端連接三極管u17以及電阻r41；所述電阻r44的一端連接電阻r43，另一端連接差分運放芯片u16的引腳1以及一接線端子h15。

9、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u14、一端子h8、一端子h14、一電容c30、一電容c31、一電容c32、一電容c33、一電容c34、一電阻r33、一電阻r34；

10、所述電容c31的一端與電容c32、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u14的引腳13、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u14的引腳14、正5v連接，另一端連接地；所述電容c30的一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u14的引腳7、電容c33、電阻r33連接，另一端連接地；所述電容c34的一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u14的引腳8、電容c33、電阻r34連接，另一端連接地。

11、優(yōu)選的，所述通信模塊包括usb-can總線轉(zhuǎn)換模塊、uart模塊、spi通訊接口以及rs485模塊；

12、所述usb-can總線轉(zhuǎn)換模塊包括一can芯片u4、一接線端子u5、一接線端子h2、一usb連接器usb1、一二極管d4、一電阻r2、一電阻r10、一電阻r12、一電阻r13、一電阻r14、一電阻r15、一電容c4；

13、所述can芯片u4的引腳1連接接線端子h2的引腳1，can芯片u4的引腳4連接接線端子h2的引腳2，can芯片u4的引腳8連接地；

14、所述電阻r2與接線端子u5并聯(lián)后，一端連接can芯片u4的引腳7，另一端連接can芯片u4的引腳6；所述電阻r10一端連接usb連接器usb1的引腳b5，另一端連接地；所述電阻r12一端連接usb連接器usb1的引腳b6以及引腳a6，另一端連接地；所述電阻r14一端連接usb連接器usb1的引腳a5，另一端連接地；所述電阻r13的一端連接接線端子h2的引腳6，另一端連接usb連接器usb1的引腳a7以及引腳b7；所述電阻r15的一端連接接線端子h2的引腳5，另一端連接usb連接器usb1的引腳b6以及引腳a6；

15、所述電容c4的一端連接+5v以及can芯片u4的引腳3，另一端連接can芯片u4的引腳2以及連接地；

16、所述二極管d4一端連接usb連接器usb1的引腳的a4以及引腳a9,另一端連接+5v電壓。

17、優(yōu)選的，所述的uart模塊包括一連接端子h9；所述的連接端子h9的引腳1連接vcc，連接端子h9的引腳2、引腳3連接到微控制器，連接端子h9的引腳4連接到地。

18、優(yōu)選的，所述的rs485模塊包括一rs485芯片u7、一接線端子u8、一電阻r4、一電阻r6、一電阻r8、一電容c4；

19、所述rs485芯片u7的引腳1、引腳4連接到微控制器，rs485芯片u7的引腳2連接到rs485芯片u7的引腳3以及微控制器；

20、所述電阻r4的一端連接到電容c5以及地，另一端連接到rs485芯片u7的引腳7、電阻r8以及接線端子u8的引腳2；所述電阻r6的一端連接到rs485芯片u7的引腳8以及vcc，另一端連接到rs485芯片u7的引腳6、電阻r8以及接線端子u8的引腳1；

21、優(yōu)選的，所述的spi通訊接口包括一連接端子h11；所述的連接端子h11的引腳1連接vcc，連接端子h11的引腳2、引腳3、引腳4連接到微控制器，連接端子h11的引腳5連接到地。

22、優(yōu)選的，所述的顯示模塊包括一接線端子h16；所述接線端子h16的引腳1連接地，接線端子h16的引腳2、引腳3連接微控制器，接線端子h16的引腳5連接+5v。

23、優(yōu)選的，所述的d/a轉(zhuǎn)換器用于實現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)方式可以由mcu的脈寬調(diào)制(pwm)功能實現(xiàn)，也可以用外部d/a轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)。

24、優(yōu)選的，所述的微控制器包括一單片機(jī)u18、一電容c35、一電容c36、一電容c37、一電容c38、一電容c39、一電容c40、一電容c41、一電容c42、一電容c43、一電容c44、一電容c45、一電容c46、一電容c47、一電阻r45、一電阻r46、一電阻r48、一電阻r50、一晶振x1、一端子h17、一開關(guān)sw2；

25、所述單片機(jī)u18的引腳6與vcc、單片機(jī)u18的引腳11、單片機(jī)u18的引腳19、單片機(jī)u18的引腳28、單片機(jī)u18的引腳50、單片機(jī)u18的引腳75、單片機(jī)u18的引腳100連接，單片機(jī)u18的引腳10、引腳27、引腳74、引腳99、引腳20連接地，單片機(jī)u18的引腳25、引腳26連接通信模塊的uart模塊，單片機(jī)u18的引腳29連接電壓放大電路，單片機(jī)u18的引腳30、引腳31、引腳32連接通信模塊的spi通訊接口，單片機(jī)u18的引腳68、引腳69連接顯示模塊，單片機(jī)u18的引腳70、引腳71連接通信模塊的usb模塊,單片機(jī)u18的引腳72、引腳76連接端子h17,單片機(jī)u18的引腳46、引腳47、引腳48連接通信模塊的rs485模塊，單片機(jī)u18的引腳51、引腳52、引腳53、引腳54連接數(shù)據(jù)采集模塊；

26、所述晶振x1與電阻r50并聯(lián)后，一端連接單片機(jī)u18的引腳12以及電容c38,另一端連接單片機(jī)u18的引腳13以及電容c47；

27、所述電容c39與電容c40、電容c41、電容c42、電容c43、電容c44并聯(lián)后，一端連接vcc，另一端連接地；所述電容c46的一端連接單片機(jī)u18的引腳49，另一端連接地；所述電容c48的一端連接單片機(jī)u18的引腳73，另一端連接地；所述電容c45與開關(guān)sw2并聯(lián)后，一端連接單片機(jī)u18的引腳14以及電阻r46，另一端連接地；所述電容c35與電容c36并聯(lián)后，一端連接單片機(jī)u18的引腳20以及地，另一端連接單片機(jī)u18的引腳22以及電阻r45；

28、所述電阻r48的一端連接單片機(jī)u18的引腳94，另一端連接地。

29、本實用新型的有益效果是：

30、1)在本實用新型中，將檢測載荷的傳感器或外部設(shè)備用連接線與載荷轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接，數(shù)值經(jīng)載荷轉(zhuǎn)換器內(nèi)部處理后即可按需求輸出多種不同的信號，也可將所測數(shù)據(jù)直接顯示在載荷轉(zhuǎn)換器的觸摸屏上，提高設(shè)備的便利性和高效性。

31、2)本實用新型載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還可以將外部設(shè)備通過通信模塊傳輸給載荷轉(zhuǎn)換器的載荷數(shù)據(jù)通過d/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為0-20mv，4-20ma及0-5v等模擬信號；可以實現(xiàn)模擬信號-模擬信號、模擬信號-數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，同時也可以將外部設(shè)備傳輸給轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。