[發明專利]一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路及判別方法

有效

• 申請號: 202011152059.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112254875B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 申紅明;徐晨;王俠;楊永杰;高碩謙;褚英杰;孔莉媛;謝慧琳
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00;G01R31/54;G01R31/68
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

1.一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，包括電橋式傳感器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、AD轉換電路、信息處理單元及顯示裝置，所述電橋式傳感器包括兩組對角，其中一組所述對角電連接供電電源和接地，另一組所述對角電連接第一放大器的輸入端，所述第一放大器用于對電橋式傳感器的輸出信號進行放大；接入所述第一放大器的一組對角經疊加后電連接第二放大器的輸入端，所述第二放大器用于對疊加的輸入信號進行放大，所述供電電源經過分壓后送入第三放大器的輸入端，所述第三放大器用于獲取電橋式傳感器的供電電壓，所述AD轉換電路用于接收第一放大器、第二放大器和第三放大器的輸出信號，并將模擬量轉化為數字量后輸出至信號處理單元，所述信號處理單元的輸入端電連接AD轉換電路并對輸入的數字量進行進一步的分析處理，所述顯示裝置電連接信號處理單元的輸出端，所述顯示裝置用于顯示電橋連接狀態的識別結果或者顯示電橋傳感器的測量值。

2.根據權利要求1所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述電橋式傳感器為單橋臂、雙橋臂或多橋臂中的一種。

3.根據權利要求2所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述電橋式傳感器為雙橋臂傳感器，所述電橋式傳感器具有兩個輸出端子。

4.根據權利要求3所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述第一放大器為一儀表放大器和一通用放大器的組合電路，所述儀表放大器具有兩個輸入端，所述儀表放大器的兩個輸入端分別與電橋式傳感器的兩個輸出端子相連接；所述電橋式傳感器的兩個輸出端子分別通過兩信號線和兩個磁珠連接到第一放大器的同相輸入端和反相輸入端，并分別經過電阻和電容進行濾波，所述儀表放大器對信號進行放大后通過電阻連接通用放大器的同相輸入端，所述通用放大器的反相輸入端和輸出端之間通過可調電位器連接，用于調節信號放大倍數，所述通用放大器的輸出端經電阻和電容構成的低通濾波器，得到輸出信號A1。

5.根據權利要求4所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述第二放大器包括一通用放大器，所述電橋式傳感器的兩個輸出端子分別通過兩信號線及三個電阻分壓并疊加后，接到第二放大器的同相輸入端，所述第二放大器的反相輸入端通過電阻接輸出端，所述第二放大器的輸出端得到輸出信號A2。

6.根據權利要求1所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述第三放大器包括一通用放大器，所述電橋式傳感器的供電電源經電阻分壓后電連接到第三放大器的同相輸入端，所述第三放大器為一電壓跟隨器電路結構，得到輸出信號A3。

7.根據權利要求1所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述AD轉換電路與信息處理單元采用兩個單獨的功能芯片或采用一個集成有A/D轉換功能的單芯片。

8.根據權利要求7所述的一種電橋式傳感器連接狀態的判別電路，其特征在于，所述AD轉換電路與信息處理單元采用一個集成有A/D轉換功能的單芯片，所述單芯片的輸入端電性連接輸出信號A1、A2和A3進行AD轉換并進行進一步的分析。

9.一種根據權利要求1-8任一項所述的電橋式傳感器連接狀態的判別電路的判別方法，其特征在于，包括以下過程：

S1、系統初始化及AD模塊初始化；

S2、初始化完成后，信息處理單元讀取A1、A2、A3三個通道的AD值并轉換為電壓值；

S3、信息處理單元對A3通道的電壓值進行計算；若計算出的電壓值不等于供電電源電壓，則判斷供電電源發生故障，將對應狀態送顯示端顯示；若計算出的電壓值等于供電電源電壓，判斷供電電源正常；

S4、若步驟S3判斷供電電源正常，再判別A2通道的電壓值是否為傳感器供電電源電壓的0.5倍范圍內；若是，說明傳感器連接正常，將剛上電且電橋式傳感器沒有施加外部信號情況下測得的A1通道的AD值設置為基準值，啟動測量過程，將每次測量到的A1通道的AD值減去基準值，經過處理后即獲取電橋式傳感器的受力情況，由信息處理單元處理后送顯示端顯示；若不是，分為三種情況處理；

S4-1、如果采集到的A2通道的電壓值等于電橋式傳感器的供電電源電壓，判斷為電橋式傳感器的SENSOR-信號線斷開了，將對應狀態送顯示端顯示；

S4-2、如果采集到的A2通道的電壓值為零，則是電橋式傳感器未接入電路，或者是接入的SENSOR+信號線斷開了；信息處理單元將顯示值置零，以消除傳感器未接入電路情況下干擾信號引起的顯示跳變；

S4-3、如果采集到的A2通道的電壓值為其它值，在檢查電橋式傳感器為正常連接的情況下，判定為電橋式傳感器的接觸電阻增大，需要對電橋式傳感器進行更換，將對應狀態送顯示端顯示。