一种数字信号输出的S型力敏传感器的制作方法

本实用新型涉及S型力敏传感器领域，具体是一种数字信号输出的S型力敏传感器。

背景技术：

S型力敏传感器测量精度高、可靠性好，在工业测量和控制领域有着广泛的应用，近年来随着传感器技术和信息处理技术的快速发展，工程应用中对S型力敏传感器的性能也提出了更高的要求。普通S型力敏传感器主要存在两个缺点，一是其输出信号为mV级的差分信号，在环境较复杂的工业现场容易受到干扰，而且不利于PC机或智能仪表直接进行数据采集和处理，并存在调零难等问题；二是没有远程数据传输能力，测量节点无法直接与上位机直接通信，多点测量能力也不足，限制了其在一些工业场合的应用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种数字信号输出的S型力敏传感器，将传感器采集的mV级差分信号转换成数字信号输出，具有多点测量、体积小、测量精度高、运行稳定可靠等优点。

本实用新型的技术方案为：

一种数字信号输出的S型力敏传感器，包括有依次连接的传感器采集单元、信号调理电路、AD转换模块和单片机主控模块，所述的单片机主控模块上连接有通信模块，所述的传感器采集单元、信号调理电路、AD转换模块和单片机主控模块均与电源模块连接；所述的信号调理模块包括有输出端与AD转换模块连接的运算放大器、动触端与运算放大器的正向输入端连接的电位器、以及与运算放大器的输出端连接的增益调节电阻；所述的通信模块包括有RS485串行总线通信模块和RS232串行总线通信模块。

所述的运算放大器选用OP07精密运算放大器。

所述的主控模块包括有C8051F350单片机芯片，所述的AD转换模块选用24位AD转换器，且集成于C8051F350单片机芯片内部。

所述的RS485串行总线通信模块包括有与单片机芯片连接的RS-485通信芯片，RS-485通信芯片的引脚1与单片机芯片的引脚18相连，RS-485通信芯片的引脚4与单片机芯片的引脚17相连，RS-485通信芯片的引脚2和引脚3短接在一起，并连到单片机芯片的引脚19上。

所述的RS232串行总线通信模块包括有RS232电平转换芯片，RS232电平转换芯片的引脚11接单片机芯片的引脚17，RS232电平转换芯片的引脚12接单片机芯片的引脚18，RS232电平转换芯片的引脚13和引脚14接外部DB9串口插座。

所述的电源模块包括有三端稳压器U8和三段稳压器U1，三端稳压器U8的输入端与12V外部供电电压连接，三端稳压器U8的输出端与三段稳压器U1的输入端连接，三段稳压器U1的输出端为3.3V电源输出端，且三端稳压器U8的接地端GND、三段稳压器U1的接地端GND、电容C1的一端、电容C5的一端、电容C6的一端均接地，电容C1的另一端接入三端稳压器U8的输入端，电容C5的另一端接入三端稳压器U8的输出端，电容C6的另一端接入三段稳压器U1的输出端。

本实用新型的优点：

本实用新型所提供的数字信号输出的S型力敏传感器，结构简单，电路模块体积小，安装方便。克服了普通S型力敏传感器只能输出mV级模拟型号，易受环境干扰的缺点，而且可以将传感器信号直接转换成数字信号进行远距离传输，支持多种通信协议，可以随时校正零点，运行稳定可靠。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型信号调理电路的电路图。

图3是本实用新型单片机主控模块的电路图。

图4是本实用新型RS485串行总线通信模块的电路图。

图5是本实用新型RS232串行总线通信模块的电路图。

图6是本实用新型电源模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，一种数字信号输出的S型力敏传感器，包括有依次连接的传感器采集单元01、信号调理电路02、AD转换模块03和单片机主控模块04，单片机主控模块04上连接有通信模块05，传感器采集单元01、信号调理电路02、AD转换模块03和单片机主控模块04均与电源模块06连接。

信号调理模块02负责对传感器采集单元01输出的mV级差分信号进行调理和放大；AD转换模块03将信号调理模块02输出的模拟信号转换为数字信号供单片机04处理；通信模块05实现单片机04与外置上位机之间的数字信号通信；电源模块06为传感器采集单元01、信号调理电路02、AD转换模块03和单片机04提供电源。

见图2，信号调理模块02包括有输出端与单片机芯片U3的AD转换模块模拟量信号输入引脚(引脚1)连接的OP07精密运算放大器U2、动触端与OP07精密运算放大器U2的正向输入端连接的电位器RW、以及与OP07精密运算放大器U2的输出端连接的增益调节电阻R1。

见图3，单片机主控模块包括有C8051F350单片机芯片U3，可以随时校正零点，AD转换模块选用24位AD转换器，且集成于C8051F350单片机芯片U3内部；C8051F350单片机芯片U3为3.3V供电的单片机，C8051F350单片机芯片U3的引脚21—VDD为电源输入引脚，C12为0.1uF的陶瓷电容，在这里起退耦电容的作用，可以在一定程度上滤除干扰信号对单片机工作的影响，同时也避免单片机内部的脉冲信号对其它电路模块造成干扰；Y1、R15、C17、C20共同构成晶体振荡电路，为C8051F350单片机芯片U3提供稳定的时钟脉冲信号，其中，C17和C20为20pF的独石电容，Y1为11.0952MHz的晶体振荡器，R15为10M电阻；C8051F350单片机芯片U3的引脚10为内部模拟电路的电源输入端，为3.3V电压供电，电容C18的作用为退耦电容。

通信模块包括有RS485串行总线通信模块和RS232串行总线通信模块；RS485串行总线通信模块采用平衡发送和差分接收的方式进行数据通信，有较高的抗共模干扰能力和传输距离，并且RS485串行总线通信模块能用于多个带有RS-485接口的设备互连，实现数据的高速远距离传送；当传输距离较近，而且需要全双工双向通信时，采用RS232串行总线通信模块进行数据传输。

见图4，RS485串行总线通信模块包括有与单片机连接的RS-485通信芯片U5，RS-485通信芯片U5的引脚1与单片机芯片U3的引脚18相连，RS-485通信芯片U5的引脚4与单片机芯片U3的引脚17相连，RS-485通信芯片U5的引脚2和引脚3短接在一起，并连到单片机芯片U3的引脚19(引脚R/D)上；当引脚R/D输出高电平时，使用RS-485通信芯片U5的写入功能，单片机芯片U3通过RS485串行总线通信模块向上位机发送数据；当引脚R/D输出低电平时，使用RS-485通信芯片U5的读取功能，单片机芯片U3通过RS485串行总线通信模块从上位机接收数据。

见图5，RS232串行总线通信模块包括有RS232电平转换芯片，RS232电平转换芯片的引脚11接单片机芯片的引脚17，RS232电平转换芯片的引脚12接单片机芯片的引脚18，RS232电平转换芯片的引脚13和引脚14接外部DB9串口插座，然后通过9针串口连接线与上位机相连，与上位机进行数据交换。

见图6，电源模块包括有型号为7808的三端稳压器U8和型号为HT7130的三段稳压器U1，三端稳压器U8的输入端与12V外部供电电压连接，三端稳压器U8的输出端与三段稳压器U1的输入端连接，三段稳压器U1的输出端为3.3V电源输出端，且三端稳压器U8的接地端GND、三段稳压器U1的接地端GND、电容C1的一端、电容C5的一端、电容C6的一端均接地，电容C1的另一端接入三端稳压器U8的输入端，电容C5的另一端接入三端稳压器U8的输出端，电容C6的另一端接入三段稳压器U1的输出端；其中，电容C1为储能电容，作用是当外部12V电压不稳定的时候，起到补充电荷，在一定程度上稳定输入电流，保护后续器件的作用；电容C5和C6都为0.1uF的陶瓷电容，起滤波的作用，滤除电路中的高频噪声，让电源电路输出的直流电压毛刺减少，得到较稳定的直流电压。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。