一种基于光纤传输的多路土压传感器的制造方法
【专利摘要】一种基于光纤传输的多路土压传感器，它包括单片机，单片机的输入口与AD转换器连接，AD转换器在输入端依次与仪表放大器、多路桥式应变片切换电路连接；单片机的输出口与通信接口芯片连接。采用上述结构时，传感器检测到的电信号经AD转换器后被单片机采集、量化、编码成数字信号，这样经过处理后的电信号就能方便、可靠的通过通信接口芯片近距离或远距离的传输。
【专利说明】一种基于光纤传输的多路土压传感器

【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电子电路领域，具体涉及一种传感器信号处理电路。

【背景技术】
[0002] 在土压实验中，由于实验环境恶劣，土压信号的准确获取是非常不容易的，而且后 续数据的处理需要在前面得出信号的基础上进行，所以对信号的传输精度有较高的要求。
[0003] 现有的对土压试验中传感器检测出来的数据的传输一般采用如下方式，直接将从 传感器中检测出来的信号通过数据线的方式进行传输，采用该方式只能进行近距离传输， 传输距离要2米以内，超过2米会造成信号的失真。采用该方式存在远距离信号不能可靠、 无失真传输的问题。


【发明内容】

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供的一种能将 传感器检测出来的信号可靠、无失真的近、远距离传输的传感器信号处理电路。
[0005] 本实用新型的目的是这样实现的：
[0006] -种基于光纤传输的多路土压传感器，它包括单片机，单片机的输入口与AD转换 器连接，AD转换器与仪表放大器连接，仪表放大器与多路桥式应变片切换电路连接；单片 机的输出口与通信接口芯片连接。
[0007] 上述通信接口芯片为基于RS485协议的接口芯片。
[0008] 上述基于RS485协议的接口芯片与光纤模块连接。
[0009] 上述多路桥式应变片切换电路包括应变片和模拟开关，应变片与模拟开关连接， 模拟开关与仪表放大器连接。
[0010] 上述应变片为8路应变片，8路应变片分别与模拟开关连接构成桥式电路。
[0011] 本实用新型取得了以下的技术效果：
[0012] 采用上述结构时，传感器检测到的电信号经AD转换器后被单片机采集、量化、编 码成数字信号，这样经过处理后的电信号就能方便、可靠的通过通信接口芯片近距离或远 距离的传输；
[0013] 采用通信接口芯片为基于RS485协议的接口芯片的结构，RS485在具有较大的通 信距离和较快的传输速率的基础上能很好的抗噪声干扰；
[0014] 采用基于RS485协议的接口芯片与光纤模块连接的结构，通过光纤进行传输能将 电信号转换成光信号，从而实现信号更远和更可靠的传输；
[0015] 采用多路桥式应变片切换电路包括应变片和模拟开关，应变片与模拟开关连接， 模拟开关与仪表放大器连接的结构，每个单独的应变片和模拟开关连接能构成桥式电路， 这样多个应变片可以使用同一桥式电路，减少了元件数量，简化了信号处理电路；
[0016] 采用应变片为8路应变片，8路应变片分别与模拟开关连接构成桥式电路的结构， 8路传感器可以根据实验时的需要选择性的接入，使用起来更加方便、实用。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018] 图1为本实用新型的结构框图；
[0019] 图2为本实用新型中多路桥式应变片切换电路的电路图；
[0020] 图3为本实用新型中通讯电路的电路图；
[0021] 图4和图5为本实用新型中稳压电路的电路图。

【具体实施方式】
[0022] 如图1所不一种基于光纤传输的多路土压传感器，它包括单片机1，单片机1的输 入口与AD转换器连接，AD转换器与仪表放大器3连接，仪表放大器3与多路桥式应变片切 换电路2连接；单片机1的输出口与通信接口芯片4连接，通信接口芯片4为基于RS485协 议的接口芯片，选用单片机的型号为ATMEGA16。
[0023] 优选地，单片机1与稳压电源电路6连接。
[0024] 所述基于RS485协议的接口芯片通过与光纤模块5连接，能实现信号更远和更可 靠的传输。
[0025] 如图2所示，多路桥式应变片切换电路包括应变片和模拟开关，应变片与模拟开 关连接，模拟开关与仪表放大器3连接；所述应变片为8路应变片，8路应变片分别与模拟 开关连接构成桥式电路。
[0026] 模拟开关采用两块ADG411模拟通道芯片对8路桥式应变片电路进行切换，桥式电 路两极的信号通过仪表放大器INA128进行电压信号的放大，使电压信号能够被单片机处 理；
[0027] 该电路由8个应变片30、51、52、53、54、55、56、57,2片模拟通道切换芯片瓜、似 (ADG411)以及仪表放大器 AR1 (INA128)组成，电阻 R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R9、R10， 电容C3、C11组成。应变片S0?S7-端接5V电源，另一端通过电阻R0?R7接到地。以S0、R0 为例，应变片SO与电阻R0之间通过线路连接到模拟开关U1 (ADG411)的3号引脚(对应U1 的0号通道)，当该通道开通后，U1的3号和2号引脚连通，2号引脚连接到仪表放大器AR1 (INA128)的2号引脚，此时S0、R1和R8、R9构成一个桥式电路。桥式电路的两极接到仪表 放大器AR1的2、3号引脚。同理，余下的应变片分别接到了模拟通道的Ul、U2的1~7号通 道，当对应通道开通时，对应的应变片、电阻与R8、R9构成桥式电路。模拟开关U1、U2,受到 单片机ATMEGA16控制，U1和U2的1、8、9、16号受控引脚分别与单片机的POTPC7相连，对 应着(Γ7通道。仪表放大器AR1的2、3号引脚分别接到桥式电路的两极，当应变片受到压 力而发生电阻改变时，桥式电路的两臂再平衡，会产生微小变化的电压信号，电压信号通过 仪表放大器放大，形成能被单片机AD采用所接受的电压信号，仪表放大器通过电阻R10可 以调节凡达倍数，在本电路中，该值经过计算为235Ω。电容C3、C11为电源滤波电容，防止 电源中噪声对信号造成干扰，以提高信号的精度。
[0028] 如图3所示，该电路由单片机ATMEGA16, USART转485协议芯片MAX485CPA，二极 管 D0U1 (IN4007)，电阻 R36、R37、R43、R44,电容 C26、C30、C40、C43、C44、C45,电感 L3、L4 构成。单片机的PC(TPC7连接到图2中模拟通道U1、U2的1、8、9、16号引脚，作为通道切换 用，PAO (复用引脚ADO)连接到图2中的仪表放大器AR1的6号引脚，作为AD采用，TOO、 H)1 (复用引脚RXD、TXD，串行通讯USART的输出端)接到协议转换芯片MAX485CPA的1、4号 引脚，用于与MAX485CPA进行信息交换传输，PD2接到MAX485CPA的2、3号引脚，单片通过 该引脚控制MAX485CPA打开或关闭。R43、R37是用来提高485信号线的阻抗，避免发生波 反射，二极管D0U1阳极和阴极分别连接到485信号线的正负极防止信号冲击，电阻R39是 485正极线路的上拉电阻，R44是485信号线的下拉电阻，C26、C30是5V电源滤波。R36 - 端接到5V电源，一端通过电容C43接地，电阻和电容的连接处接到单片机的RESET引脚上， 是用来用于单片机重置。电感L4是模拟地AGND和数字地GND的隔离电感，其阻值为零。电 感L3、L5、电容C40、C41、C44、C45是用来对单片机5V电源进行滤波。如果用于短距离传输 2~200米，直接可以使用485信号线，如果用于更远距离传输，可将信号线与光纤模块连接， 将电信号转变成光信号进行传输。
[0029] 稳压电源电路包括5V升压电路如图4所示，-5V变换电路如图5所示。
[0030] 如图4所示，外部供电输入端子P1，输入电压范围是3V~9V，P1输入电压通过 DC-DC变换芯片MAX770转换成稳定5V电压，5V升压电路包括MAX770,电感L2,三极管Q2， 二极管 D3,电容 C7、CIO、C15、C18,电阻 R13 ;
[0031] 如图5所示，5V电压再通过DC-DC转换芯片MAX764变换成-5V，-5V变换电路包 括 MAX764,电感 L1，二极管 D1，电容 C2、C3、C4、C5。
[0032] 采用上述结构时，传感器检测到的电信号经AD转换器后被单片机采集、量化、编 码成数字信号，这样经过处理后的电信号就能方便、可靠的通过通信接口芯片近距离或远 距离的传输。
【权利要求】
1. 一种基于光纤传输的多路土压传感器，它包括单片机（1)，其特征在于：单片机（1) 的输入口与AD转换器连接，AD转换器与仪表放大器（3 )连接，仪表放大器（3 )与多路桥式应 变片切换电路（2)连接；单片机（1)的输出口与通信接口芯片（4)连接；多路桥式应变片电 路（2)包括应变片和模拟开关，应变片与模拟开关连接，模拟开关与仪表放大器（3)连接， 应变片为8路应变片，模拟开关有2个，8路应变片分别为SO、SI、S2、S3、S4、S5、S6、S7,8 路应变片在一端分别通过电阻R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7接地，8路应变片S0-S7与8个 电阻R0-R7连接后依次与2个模拟开关、电阻R8、R9连接，并构成桥式电路。
2. 根据权利要求1所述的基于光纤传输的多路土压传感器，其特征在于：所述通信接 口芯片（4)为基于RS485协议的接口芯片。
3. 根据权利要求2所述的基于光纤传输的多路土压传感器，其特征在于：所述基于 RS485协议的接口芯片与光纤模块（5)连接。
【文档编号】G01D5/26GK203908566SQ201420011658
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】高晓彤, 杜于龙, 徐浩, 方念 申请人:高晓彤