一種基于光纖傳輸的多路土壓傳感器的制造方法
【專利摘要】一種基于光纖傳輸的多路土壓傳感器，它包括單片機，單片機的輸入口與AD轉換器連接，AD轉換器在輸入端依次與儀表放大器、多路橋式應變片切換電路連接；單片機的輸出口與通信接口芯片連接。采用上述結構時，傳感器檢測到的電信號經AD轉換器后被單片機采集、量化、編碼成數字信號，這樣經過處理后的電信號就能方便、可靠的通過通信接口芯片近距離或遠距離的傳輸。
【專利說明】一種基于光纖傳輸的多路土壓傳感器
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電子電路領域，具體涉及一種傳感器信號處理電路。
【背景技術】
[0002] 在土壓實驗中，由于實驗環境惡劣，土壓信號的準確獲取是非常不容易的，而且后 續數據的處理需要在前面得出信號的基礎上進行，所以對信號的傳輸精度有較高的要求。
[0003] 現有的對土壓試驗中傳感器檢測出來的數據的傳輸一般采用如下方式，直接將從 傳感器中檢測出來的信號通過數據線的方式進行傳輸，采用該方式只能進行近距離傳輸， 傳輸距離要2米以內，超過2米會造成信號的失真。采用該方式存在遠距離信號不能可靠、 無失真傳輸的問題。
【發明內容】
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供的一種能將 傳感器檢測出來的信號可靠、無失真的近、遠距離傳輸的傳感器信號處理電路。
[0005] 本實用新型的目的是這樣實現的：
[0006] -種基于光纖傳輸的多路土壓傳感器，它包括單片機，單片機的輸入口與AD轉換 器連接，AD轉換器與儀表放大器連接，儀表放大器與多路橋式應變片切換電路連接；單片 機的輸出口與通信接口芯片連接。
[0007] 上述通信接口芯片為基于RS485協議的接口芯片。
[0008] 上述基于RS485協議的接口芯片與光纖模塊連接。
[0009] 上述多路橋式應變片切換電路包括應變片和模擬開關，應變片與模擬開關連接， 模擬開關與儀表放大器連接。
[0010] 上述應變片為8路應變片，8路應變片分別與模擬開關連接構成橋式電路。
[0011] 本實用新型取得了以下的技術效果：
[0012] 采用上述結構時，傳感器檢測到的電信號經AD轉換器后被單片機采集、量化、編 碼成數字信號，這樣經過處理后的電信號就能方便、可靠的通過通信接口芯片近距離或遠 距離的傳輸；
[0013] 采用通信接口芯片為基于RS485協議的接口芯片的結構，RS485在具有較大的通 信距離和較快的傳輸速率的基礎上能很好的抗噪聲干擾；
[0014] 采用基于RS485協議的接口芯片與光纖模塊連接的結構，通過光纖進行傳輸能將 電信號轉換成光信號，從而實現信號更遠和更可靠的傳輸；
[0015] 采用多路橋式應變片切換電路包括應變片和模擬開關，應變片與模擬開關連接， 模擬開關與儀表放大器連接的結構，每個單獨的應變片和模擬開關連接能構成橋式電路， 這樣多個應變片可以使用同一橋式電路，減少了元件數量，簡化了信號處理電路；
[0016] 采用應變片為8路應變片，8路應變片分別與模擬開關連接構成橋式電路的結構， 8路傳感器可以根據實驗時的需要選擇性的接入，使用起來更加方便、實用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0018] 圖1為本實用新型的結構框圖；
[0019] 圖2為本實用新型中多路橋式應變片切換電路的電路圖；
[0020] 圖3為本實用新型中通訊電路的電路圖；
[0021] 圖4和圖5為本實用新型中穩壓電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0022] 如圖1所不一種基于光纖傳輸的多路土壓傳感器，它包括單片機1，單片機1的輸 入口與AD轉換器連接，AD轉換器與儀表放大器3連接，儀表放大器3與多路橋式應變片切 換電路2連接；單片機1的輸出口與通信接口芯片4連接，通信接口芯片4為基于RS485協 議的接口芯片，選用單片機的型號為ATMEGA16。
[0023] 優選地，單片機1與穩壓電源電路6連接。
[0024] 所述基于RS485協議的接口芯片通過與光纖模塊5連接，能實現信號更遠和更可 靠的傳輸。
[0025] 如圖2所示，多路橋式應變片切換電路包括應變片和模擬開關，應變片與模擬開 關連接，模擬開關與儀表放大器3連接；所述應變片為8路應變片，8路應變片分別與模擬 開關連接構成橋式電路。
[0026] 模擬開關采用兩塊ADG411模擬通道芯片對8路橋式應變片電路進行切換，橋式電 路兩極的信號通過儀表放大器INA128進行電壓信號的放大，使電壓信號能夠被單片機處 理；
[0027] 該電路由8個應變片30、51、52、53、54、55、56、57,2片模擬通道切換芯片瓜、似 (ADG411)以及儀表放大器 AR1 (INA128)組成，電阻 R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10， 電容C3、C11組成。應變片S0?S7-端接5V電源，另一端通過電阻R0?R7接到地。以S0、R0 為例，應變片SO與電阻R0之間通過線路連接到模擬開關U1 (ADG411)的3號引腳(對應U1 的0號通道)，當該通道開通后，U1的3號和2號引腳連通，2號引腳連接到儀表放大器AR1 (INA128)的2號引腳，此時S0、R1和R8、R9構成一個橋式電路。橋式電路的兩極接到儀表 放大器AR1的2、3號引腳。同理，余下的應變片分別接到了模擬通道的Ul、U2的1~7號通 道，當對應通道開通時，對應的應變片、電阻與R8、R9構成橋式電路。模擬開關U1、U2,受到 單片機ATMEGA16控制，U1和U2的1、8、9、16號受控引腳分別與單片機的POTPC7相連，對 應著(Γ7通道。儀表放大器AR1的2、3號引腳分別接到橋式電路的兩極，當應變片受到壓 力而發生電阻改變時，橋式電路的兩臂再平衡，會產生微小變化的電壓信號，電壓信號通過 儀表放大器放大，形成能被單片機AD采用所接受的電壓信號，儀表放大器通過電阻R10可 以調節凡達倍數，在本電路中，該值經過計算為235Ω。電容C3、C11為電源濾波電容，防止 電源中噪聲對信號造成干擾，以提高信號的精度。
[0028] 如圖3所示，該電路由單片機ATMEGA16, USART轉485協議芯片MAX485CPA，二極 管 D0U1 (IN4007)，電阻 R36、R37、R43、R44,電容 C26、C30、C40、C43、C44、C45,電感 L3、L4 構成。單片機的PC(TPC7連接到圖2中模擬通道U1、U2的1、8、9、16號引腳，作為通道切換 用，PAO (復用引腳ADO)連接到圖2中的儀表放大器AR1的6號引腳，作為AD采用，TOO、 H)1 (復用引腳RXD、TXD，串行通訊USART的輸出端)接到協議轉換芯片MAX485CPA的1、4號 引腳，用于與MAX485CPA進行信息交換傳輸，PD2接到MAX485CPA的2、3號引腳，單片通過 該引腳控制MAX485CPA打開或關閉。R43、R37是用來提高485信號線的阻抗，避免發生波 反射，二極管D0U1陽極和陰極分別連接到485信號線的正負極防止信號沖擊，電阻R39是 485正極線路的上拉電阻，R44是485信號線的下拉電阻，C26、C30是5V電源濾波。R36 - 端接到5V電源，一端通過電容C43接地，電阻和電容的連接處接到單片機的RESET引腳上， 是用來用于單片機重置。電感L4是模擬地AGND和數字地GND的隔離電感，其阻值為零。電 感L3、L5、電容C40、C41、C44、C45是用來對單片機5V電源進行濾波。如果用于短距離傳輸 2~200米，直接可以使用485信號線，如果用于更遠距離傳輸，可將信號線與光纖模塊連接， 將電信號轉變成光信號進行傳輸。
[0029] 穩壓電源電路包括5V升壓電路如圖4所示，-5V變換電路如圖5所示。
[0030] 如圖4所示，外部供電輸入端子P1，輸入電壓范圍是3V~9V，P1輸入電壓通過 DC-DC變換芯片MAX770轉換成穩定5V電壓，5V升壓電路包括MAX770,電感L2,三極管Q2， 二極管 D3,電容 C7、CIO、C15、C18,電阻 R13 ;
[0031] 如圖5所示，5V電壓再通過DC-DC轉換芯片MAX764變換成-5V，-5V變換電路包 括 MAX764,電感 L1，二極管 D1，電容 C2、C3、C4、C5。
[0032] 采用上述結構時，傳感器檢測到的電信號經AD轉換器后被單片機采集、量化、編 碼成數字信號，這樣經過處理后的電信號就能方便、可靠的通過通信接口芯片近距離或遠 距離的傳輸。
【權利要求】
1. 一種基于光纖傳輸的多路土壓傳感器，它包括單片機（1)，其特征在于：單片機（1) 的輸入口與AD轉換器連接，AD轉換器與儀表放大器（3 )連接，儀表放大器（3 )與多路橋式應 變片切換電路（2)連接；單片機（1)的輸出口與通信接口芯片（4)連接；多路橋式應變片電 路（2)包括應變片和模擬開關，應變片與模擬開關連接，模擬開關與儀表放大器（3)連接， 應變片為8路應變片，模擬開關有2個，8路應變片分別為SO、SI、S2、S3、S4、S5、S6、S7,8 路應變片在一端分別通過電阻R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7接地，8路應變片S0-S7與8個 電阻R0-R7連接后依次與2個模擬開關、電阻R8、R9連接，并構成橋式電路。
2. 根據權利要求1所述的基于光纖傳輸的多路土壓傳感器，其特征在于：所述通信接 口芯片（4)為基于RS485協議的接口芯片。
3. 根據權利要求2所述的基于光纖傳輸的多路土壓傳感器，其特征在于：所述基于 RS485協議的接口芯片與光纖模塊（5)連接。
【文檔編號】G01D5/26GK203908566SQ201420011658
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】高曉彤, 杜于龍, 徐浩, 方念 申請人:高曉彤