[发明专利]一种电阻应变式称重传感器在高激励电压下的测力方法

说明书

技术领域

本发明提供一种提高电阻应变式称重传感器测量精度的方法，通过提高称重传感器的激励电压，提高称重传感器测量的信噪比和精度。属称重测量领域。

背景技术

目前的称重仪表的模数转换电路均采用集成的AD芯片，由于集成的AD芯片的供电电压一般在5V左右。因此，市面上称重仪表的称重传感器激励电压一般为直流5V。对于称重感器激励电压采用5V的测量电路来说，其信号满量程输出电压为5*2=10mv(称重传感器的灵敏度通常为2mv/V)。而集成的AD芯片的信号输入范围远大于10 mv ，例如衡器仪表中广泛使用的集成的AD芯片CS5532，它的信号输入范围span=Vref/G 其中， Vref:：AD芯片的参考电压 G：AD芯片的内置放大器增益，通常Vref=5v，G=64，span=Vref/G=5/64=78.125mv,由此可见，对于称重传感器激励电压为5V电压的测量电路而言，只使用此AD芯片的约1/8量程，在考虑安全情况下，称重传感器的测力范围为2/3的满量程测力范围，AD芯片被使用测量范围将更低。称重传感器激励电压低产生的结果是重量分度数d对应的AD码较少，即每个d对应的信号电压较小，称重传感器的信噪比比较低。要想获得较高精度称重测量，一般采用称重仪表中引入放大器放大信号和称重仪表中的软件对信号进行深度数字滤波。放大器的引入在信号放大的同时对噪声也进行了放大，深度数字滤波的引入将降低称重仪表称重的响应速度。由于采用5V激励电压称重传感器测量电路的信噪比较低,为了提升称重仪表的EMC水平，必须采用硬件电路来提升仪表的EMC水平，从而增加了仪表的制造成本，通常提升仪表的EMC水平是一件比较有技术含量的活，实现起来比较困难。

发明内容

本发明提供一种通过提高电阻应变式称重传感器激励电压方法，来提升称重传感器测量精度。

由于在本发明中称重传感器激励电压与AD集成芯片的供电电压无关，使得固定正负电压供电的AD集成芯片能方便地应用于各种高激励电压的称重传感器的测量场合。

称重传感器激励电压的提高，其信号的输出电压就得到提高，例如采用24v激励电压，称重传感器的满量程输出电压约24*2mv/V=48mv，是5v激励电压情况的4.8倍，不言而喻，其信噪比也得到了相应提升。随着称重传感器的工艺水平的提高，更高激励电压的称重传感器也将应运而生，称重传感器的满量程输出电压将更大，其信噪比也将更大。

称重传感器的信号输出电压的提高有助于称重测量精度的提升，在满足一定的精度条件下，称重仪表可采用低位数的AD模数转换芯片，降低称重仪表制造成本。由于信号输出电压的提高，重量分度数d对应的信号电压增加，可提高称重仪表的自身的工业现场抗干扰能力，降低称重仪表对EMC硬件电路的要求，以节约成本，降低称重仪表的制造难度。使得称重仪表从微信号测量走向一般信号的测量。在满足一定的测量分辨率情况下，可降低前置放大器的增益，以减少仪表对现场噪声的敏感度。提高仪表的抗干扰能力。

本方法电路结构简单，适用于各种称重传感器桥路激励电压的情况，容易实现。

附图说明

附图的图1为本发明的电路原理图，由以下部分组成:1.正负电压(+E,-E)构成的高压电阻应变式称重传感器激励电路。2.三电阻R0,R1,R2组成的悬浮式称重传感器长线补偿AD集成芯片的参考电压电路。3.固定正负电压供电的AD集成芯片的测量电路。4.AD集成芯片的数字接口与单片机数字接口电路。5.由D0D1D2D3构成的传感器失效时的AD芯片的模拟端保护电路。6.正负(+E,-E)电源和5v电源。

具体实施方式

在附图的图1中，正负电源(+E, -E)构成对称重传感器的激励电压

U==+E-(-E)=2E

由于在零压力情况下称重传感器的桥臂电阻是基本对称的，所以桥路的输出端的电平为称重传感器的零位电平。采用LM317、 LM337构成正负2.5V电源对cs5532供电，称重传感器桥路输出为零位电平基础上波动的几十毫伏信号，落在了cs5532的模拟输入端要求的测量范围内。

这种电路结构解决了桥路激励电压高于测量电路芯片供电电压时，传感器信号电平与AD电路芯片的输入信号电平的匹配问题。使得称重传感器桥路的激励电压与AD电路芯片的供电电压无关。