[發明專利]一種程控稱重直流信號模擬器

在審

• 申請號: 201910397879.0
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110045662A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 童子權;單冬梅;紀鐵軍;任麗軍;楊青云;郭海洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 韓立巖

本發明一種程控稱重直流信號模擬器屬于電子測量技術領域；該模擬器由DC?DC變換、隔離DC?DC變換、基準變換單元、雙路16bit串行DAC、疊加電路、衰減電路、無源衰減網絡、選擇電路、24bit串行ADC監測單元、磁耦合隔離、微處理器系統、鍵盤顯示、USB接口和溫度傳感器組成；基準變換單元依次與雙路16bit串行DAC、疊加電路、衰減電路、無源衰減網絡串聯連接；雙路16bit串行DAC、24bit串行ADC監測單元與微處理器系統通過磁耦合芯片進行隔離；微處理器系統通過溫度傳感器實時監測模擬器溫度，并通過鍵盤顯示，程控設置和顯示輸出信號電壓的幅值；本發明模擬器幅度可程控且線性度好、分辨率高、溫度漂移小，同時具有體積小、易攜帶，價格低的技術優勢。

技術領域

本發明一種程控稱重直流信號模擬器屬于電子測量技術領域。

背景技術

自古以來，度量衡就與人民生活和社會經濟息息相關。衡器就是稱重工具，即指通過作用在物體上的重力來確定該物體質量的一種計量器具。現代社會電子衡器已經廣泛應用于人們的日常生活、貿易計算、自動稱重系統和自動包裝等各個領域。電子衡器的準確度和分辨率將直接影響科學研究中計量結果的準確性并關系到消費者的切身利益。

應用最廣的電子衡器一般是通過應變式稱重傳感器。將被測對象的重量轉換為毫伏級的模擬電壓信號，該模擬電壓信號再經過放大、濾波、數模轉換后由微處理器編程進行數據處理，最后顯示重量或壓力等。電子衡器通常由傳感器和指示器兩部分構成。在稱重儀表指示器的設計、調試和標定過程中，需要傳感器提供各種量值的信號，如用砝碼實現則操作繁瑣，現常使用高性能的稱重直流信號模擬器來替代傳感器和砝碼，有很高的分辨率和穩定度。精密稱重直流信號模擬器都是由眾多高準確度、低溫漂的電阻以及手動開關構成，需手動調節其驅動電源的工作電流和微弱直流信號的輸出，不便于程控化；另一方面受其工作原理所限，精密稱重直流信號模擬器硬件成本貴、物理尺寸大。

發明內容

為克服上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種程控稱重直流信號模擬器，模擬的稱重直流信號直接源于驅動電源，其幅度可程控且線性度好、分辨率高、溫度漂移小，該程控稱重直流信號模擬器體積小、易攜帶，價格低。

本發明的目的是這樣實現的：

一種程控稱重直流信號模擬器，由DC-DC變換、隔離DC-DC變換、基準變換單元、雙路16bit串行DAC、疊加電路、衰減電路、無源衰減網絡、選擇電路、24bit串行ADC監測單元、磁耦合隔離、微處理器系統、鍵盤顯示、USB接口和溫度傳感器組成；

所述的基準變換單元依次與雙路16bit串行DAC、疊加電路、衰減電路、無源衰減網絡串聯連接；雙路16bit串行DAC、24bit串行ADC監測單元與微處理器系統通過磁耦合芯片進行隔離；微處理器系統通過溫度傳感器實時監測模擬器溫度，并通過鍵盤顯示，程控設置和顯示輸出信號電壓的幅值。

上述的一種程控稱重直流信號模擬器，所述基準變換單元包括型號為LT5400-1的精準電阻器網絡U1芯片、雙運算放大器U2芯片和D1，所述雙運算放大器U2芯片包括兩個運算放大器U2A和U2B，所述U1芯片的1引腳通過電阻R1連接模擬地AGND，通過電阻R1和電阻R2串聯連接U1芯片的4引腳，U1芯片的2引腳連接U2B的同相輸入端，U1芯片的2引腳還通過電容C2與電容E1并聯結構連接模擬地AGND，U1芯片的3引腳連接模擬地AGND，U1芯片的5引腳連接U1芯片的6引腳，同時連接U2A的同相輸入端，U1芯片的7引腳連接U1芯片的8引腳，同時連接U2A的反相輸入端；U2A的反相輸入端通過電容C1連接U2A的輸出端，通過電容C1、電阻R3和電容C2與電容E1并聯結構連接模擬地AGND；U2B的反相輸入端通過電阻R6連接模擬地AGND，通過電容C3連接U2B的輸出端，通過電阻R5和電容C4與電容E2的并聯結構連接模擬地AGND，通過電阻R5連接VREF；U2B的輸出端通過電阻R4和電容C4與電容E2的并聯結構連接模擬地AGND；所述D1包括兩個同向連接的二極管，兩個二極管連接處為VREF，正極連接模擬地AGND，負極連接AVDD；