专利名称：采用增量调制型模数转换器的电磁力平衡式天平的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电磁力平衡式天平电路模块，尤其涉及该电路模 块的模数转换器。
背景技术：
电磁力平衡式天平是一种智能化质量计量仪器，是广泛应用于国防、 科研、工厂、实验室的质量计量标准器具，具有称量快速、操作简单、自 动校准、故障自诊断等多种机械天平所无法具备的功能与优越性。 由图1可见传统的电磁力平衡式天平的工作原理如下-其中负责采集PID控制器输出信号的模数转换器必须有极高的精度与 线性度，否则就不能满足电磁力平衡式天平百万分之一精度的要求。积分 式或V/F模数转换器由于其良好的抗噪声特性， 一直被绝大多数电磁力平
衡式天平采用。但是由于此类由几十个分立器件组成的模数转换器结构比 较复杂，要达到良好的效果就必须小心的挑选众多的元器件。 一旦有一个 元器件出了问题就会影响到整个模数转换器的精度，甚至使其无法正常工 作。同时该系统需要另外一个模数转换器用于采集电磁力平衡式天平传感 器中的温度传感器信号，以进行系统的温度补偿。当然在有些方案中，测
温与的PID控制器信号测量共用同一个模数转换器两者是通过多路开关 进行切换，分时复用。但是由于积分式或V/F模数转换器的转换速度一般 比较低(一般要达到百万分之一的精度，其转换速度在10Hz以下)，再考
虑到分时复用时切换信号所需要的建立时间，这种方案会有造成测量延误
的问题。同时，测量PID控制器信号为绝对测量。而对温度传感器的测量为了提高精度， 一般采取相对测量的方案。这样在分时复用时切换信号时， 不仅要切换测量信号，而且还要切换模数转换器的基准信号，而且不能引 入误差。即使设计者很好的解决了以上问题，也必将增加系统的复杂性及 成本。同时由于大量分立元件的采用，也降低了系统的可靠性。虽然也有 集成化的积分式或V/F模数转换器芯片问世，但精度都无法与用分立器件 构成的此类模数转换器相比。 发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供了一种采用增量调制型模数转 换器的电磁力平衡式天平，旨在解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的-
本实用新型包括电磁式天平传感器；所述的电磁式天平传感器分别 连接温度传感器信号调理器和PID控制器；PID控制器连接信号输出及调 理模块；还包括一个增量调制型模数转换器；所述的增量调制型模数转换 器分别与温度传感器信号调理器、信号输出及调理模块以及信号处理单片 机相连；信号处理单片机与键盘、显示外设相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是可以完全替代由大量分 立器件组成的复杂电路，同时大大的提高了电磁力平衡式天平可靠性。
图1是现有技术中电磁力平衡式天平电路模块图； 图2是本实用新型电路模块图； 图3是图2中增量调制型模数转换器原理框图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述 由图2可见本实用新型包括电磁式天平传感器；所述的电磁式天 平传感器分别连接温度传感器信号调理器和PID控制器；PID控制器连接信号输出及调理模块；还包括一个增量调制型模数转换器；所述的增量调 制型模数转换器分别与温度传感器信号调理器、信号输出及调理模块以及 信号处理单片机相连；信号处理单片机与键盘、显示外设相连；
所述的增量调制型模数转换器为ADI公司的AD7190模数转换器。 由图3可见增量调制型模数转换器又称为2-A型模数转换器，是 近20年中逐渐发展起来的模数转换器，由2-A调制器和数字抽取滤波器组成。
本实用新型使用增量调制型模数转换器的工作原理如下 在图2中可以看到省去了一个用于采集电磁力平衡式天平传感器中的 温度传感器信号的模数转换器，其原因是大多数增量调制型模数转换器都 提供多路信号采集通道。同时，增量调制型模数转换器的转换速率很高， 可以根据精度的要求选择不同的采样速率。以申请人研发的300glmg天平 为例，采用了 ADI公司的AD7190模数转换器。该芯片提供了 4个单端输 入或两个差分输入，两个可选的基准输入端，采样率4.7Hz-4800Hz可调， 非线性为lppm (—百万分之一)，失调电压为5nV，失调电压温漂为5nV/ 。C，增益温漂为lppm，采样率为960Hz时均方根噪声为4uV(约为lppm)。 这种温漂性能是绝大多数分立器件组成的模数转换器望尘莫及的。
本实用新型解决了老方案中的所有难题，使用一块芯片就可以完全替 代由大量分立器件组成的复杂电路，同时大大的提高了可靠性。在实际应 用中取得了良好的效果。
权利要求1.一种采用增量调制型模数转换器的电磁力平衡式天平，包括电磁式天平传感器；所述的电磁式天平传感器分别连接温度传感器信号调理器和PID控制器；PID控制器连接信号输出及调理模块；其特征在于还包括一个增量调制型模数转换器；所述的增量调制型模数转换器分别与温度传感器信号调理器、信号输出及调理模块以及信号处理单片机相连；信号处理单片机与键盘、显示外设相连。
2. 根据权利要求1所述的采用增量调制型模数转换器的电磁力平衡式 天平，其特征在于所述的增量调制型模数转换器为ADI公司的AD7190模数转换器。
专利摘要本实用新型涉及一种采用增量调制型模数转换器的电磁力平衡式天平，包括电磁式天平传感器；所述的电磁式天平传感器分别连接温度传感器信号调理器和PID控制器；PID控制器连接信号输出及调理模块；还包括一个增量调制型模数转换器；所述的增量调制型模数转换器分别与温度传感器信号调理器、信号输出及调理模块以及信号处理单片机相连；信号处理单片机与键盘、显示外设相连；本实用新型的有益效果是可以完全替代由大量分立器件组成的复杂电路，同时大大的提高了电磁力平衡式天平可靠性。
文档编号G01G23/18GK201368758SQ20092006819
公开日2009年12月23日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者孙宇峰, 杰 张 申请人:上海友声衡器有限公司