压力传感器信号采集电路及端子压接设备的制作方法

1.本实用新型涉及监测技术领域，特别涉及一种压力传感器信号采集电路和一种具有压力传感器信号采集电路的端子压接设备。


背景技术：

2.相关技术中，电子线束加工领域中对于端子压接质量的判断大部分通过人工目视检测，但是，人工目视检测效率底，正检率受人为因素影响大，而且目视无法检测出压接过程中端子与芯线的状况。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种压力传感器信号采集电路，通过对压接压力波形的采样监测，可有效地检测出电线剥头切断、电线末端未剥皮、端子未压上等不合格产品，从而保证所加工的线束产品的质量。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种端子压接设备。
5.为达到上述目的，本实用新型一方面提出的压力传感器信号采集电路，包括：传感器输入端，所述传感器输入端用以连接传感器的输出端；一级放大单元，所述一级放大单元的输入端与所述传感器输入端相连接，所述一级放大单元通过所述传感器输入端采集传感器信号，并进行放大处理，以反相输出一级放大信号；二级放大单元，所述二级放大单元的输入端与所述一级放大单元的输出端相连接，所述二级放大单元对所述一级放大信号进行反相放大以输出监测信号；主控单元，所述主控单元的ad采样端与所述二级放大单元的输出端相连接，所述主控单元通过所述ad采样端采集所述监测信号，并根据所述监测信号判断待监测设备生产的产品质量。
6.根据本实用新型提出的压力传感器信号采集电路，通过两级放大电路处理，由mcu的 adc通道进行ad采样，以对压接压力波形进行采样监测，可有效地检测出电线剥头切断、电线末端未剥皮、端子未压上等不合格产品，从而保证所加工的线束产品的质量。
7.另外，根据本实用新型上述提出的压力传感器信号采集电路还可以具有如下附加的技术特征：
8.可选地，所述一级放大单元包括低通滤波单元，所述低通滤波单元用以对所述传感器信号进行滤波处理。
9.可选地，所述二级放大单元包括放大倍数选择单元，所述放大倍数选择单元用以增加或者减小所述二级放大单元的放大倍数。
10.可选地，所述放大倍数选择单元包括拨码开关，所述放大倍数选择单元通过所述拨码开关增加或者减小所述二级放大单元的放大倍数。
11.可选地，所述低通滤波单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端作为所述低通滤波单元的输入端，所述第一电阻的另一端作为所述低通滤波单元的输出端；第二电阻，所述
第二电阻的一端连接到预设电源；第一光电耦合器，所述第一光电耦合器的第一输入端与所述第二电阻的另一端相连接，所述第一光电耦合器的第一输出端接地；第三电阻，所述第三电阻的一端连接到预设电源，所述第三电阻的另一端与所述第一光电耦合器的第二输入端相连接；第四电阻，所述第四电阻的一端连接到预设电源；第二光电耦合器，所述第二光电耦合器的第一输入端与所述第四电阻的另一端相连接，所述第二光电耦合器的第一输出端接地；第五电阻，所述第五电阻的一端连接到预设电源，所述第五电阻的另一端与所述第二光电耦合器的第二输入端相连接；第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端相连接，所述第一电容的另一端与所述第一光电耦合器的第二输出端相连接；第二电容，所述第二电容的一端与所述第一电阻的另一端相连接，所述第二电容的另一端与所述第二光电耦合器的第二输出端相连接；第三电容，所述第三电容的一端与所述第一电阻的另一端相连接，所述第三电容的另一端接地。
12.可选地，所述一级放大单元包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述低通滤波单元的输出端相连接；第四电容，所述第四电容的一端连接到地；第一放大器，所述第一放大器的第一输入端与所述第四电容的另一端相连接，所述第一放大器的第二输入端与所述第六电阻的另一端相连接，所述第一放大器的输出端作为所述一级放大单元的输出端；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的一端相连接，所述第七电阻的另一端与所述第一放大器的输出端相连接；第八电阻，所述第八电阻的一端连接到预设电源；第三光电耦合器，所述第三光电耦合器的第一输入端与所述第八电阻的另一端相连接，所述第三光电耦合器的第二输入端与所述第一光电耦合器的第二输入端相连接，所述第三光电耦合器的第一输出端通过第五电容连接到所述第一放大器的输出端，所述第三光电耦合器的第二输出端连接到所述第一放大器的第二输入端；第九电阻，所述第九电阻的一端连接到预设电源；第四光电耦合器，所述第四光电耦合器的第一输入端与所述第九电阻的另一端相连接，所述第四光电耦合器的第二输入端与所述第二光电耦合器的第二输入端相连接，所述第四光电耦合器的第一输出端通过第六电容连接到所述第一放大器的输出端，所述第四光电耦合器的第二输出端连接到所述第一放大器的第二输入端；第七电容，所述第七电容的一端与所述第一放大器的第二输入端相连接，所述第七电容的另一端与所述第一放大器的输出端相连接。
13.可选地，所述二级放大单元包括：拨码开关，所述拨码开关的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端均与所述第一放大器的输出端相连接，同时通过第十电阻连接到地；第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述拨码开关的第一输出端相连接；第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述拨码开关的第二输出端相连接；第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述拨码开关的第三输出端相连接；第十四电阻，所述第十四电阻的一端与所述拨码开关的第四输出端相连接；第二放大器，所述第二放大器的第一输入端接地，所述第二放大器的第二输入端分别与所述第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻的另一端相连接；第十五电阻，所述第十五电阻的一端与所述第二放大器的第二输入端相连接，所述第十五电阻的另一端与所述第二放大器的输出端相连接；第十六电阻，所述第十六电阻的一端与所述第二放大器的输出端相连接，所述第十六电阻的另一端与所述主控单元的ad采样端相连接；第一限压二极管，所述第一限压二极管的第一端和第二端相连后接地，所述第一限压二极管的第三端与所述第二放大器的第二输入端相连接；第七电容，
所述第七电容的一端与所述第十六电阻的另一端相连接，所述第七电容的另一端接地；第二限压二极管，所述第二限压二极管的第一端接地，所述第二限压二极管的第二端连接到预设电源，所述第二限压二极管的第三端与所述主控单元的ad采样端相连接。
14.可选地，所述一级放大单元的输出端通过电解电容与所述二级放大单元的输入端相连接。
15.可选地，所述压力传感器信号采集电路还包括：供电单元，所述供电单元用于为所述压力传感器信号采集电路提供电源；显示单元，所述显示单元用于显示监测结果；接口单元，所述接口单元用于接入压力传感器。
16.为达到上述目的，本实用新型另一方面还提出了一种端子压接设备，其包括上述的压力传感器信号采集电路。
17.根据本实用新型提出的端子压接设备，通过两级放大电路处理，由mcu的adc通道进行ad采样，以对压接压力波形进行采样监测，可有效地检测出电线剥头切断、电线末端未剥皮、端子未压上等不合格产品，从而保证所加工的线束产品的质量。
附图说明
18.图1为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的方框示意图；
19.图2为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的滤波及一级放大单元的电路原理图；
20.图3为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的一级放大直流通路示意图；
21.图4为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的二级放大单元的电路原理图；
22.图5为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的二级放大单元的电路简化示意图；
23.图6为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的方框示意图；
24.图7为根据本实用新型一个实施例的压力传感器信号采集电路的外部接线接口定义示意图；
25.图8为根据本实用新型一个实施例的连绕开筒端子压着过程与压力关系示意图；
26.图9为根据本实用新型一个实施例的散料开筒端子压着过程与压力关系示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
29.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
30.参考图1所示，本实用新型实施例提出的压力传感器信号采集电路，包括传感器输入端a、一级放大单元10、二级放大单元20和主控单元30。
31.其中，传感器输入端a用以连接传感器的输出端；一级放大单元10的输入端与传感器输入端a相连接，一级放大单元10通过传感器输入端a采集传感器信号，并进行放大处理，以反相输出一级放大信号。
32.作为一个实施例，一级放大单元10包括低通滤波单元101，低通滤波单元101用以对传感器信号进行滤波处理。
33.作为一个具体实施例，如图2所示，低通滤波单元101包括：第一电阻r3、第二电阻r6、第一光电耦合器u8、第三电阻r7、第四电阻r8、第二光电耦合器u6、第五电阻r9、第一电容c4、第二电容c5和第三电容c6。
34.其中，第一电阻r3的一端作为低通滤波单元101的输入端，第一电阻r3的另一端作为低通滤波单元101的输出端；第二电阻r6的一端连接到预设电源；第一光电耦合器u8 的第一输入端与第二电阻r6的另一端相连接，第一光电耦合器u8的第一输出端接地gnd；第三电阻r7的一端连接到预设电源，第三电阻r7的另一端与第一光电耦合器u8的第二输入端相连接；第四电阻r8的一端连接到预设电源；第二光电耦合器u6的第一输入端与第四电阻r8的另一端相连接，第二光电耦合器u6的第一输出端接地gnd；第五电阻r9的一端连接到预设电源，第五电阻r9的另一端与第二光电耦合器u6的第二输入端相连接；第一电容c4的一端与第一电阻r3的另一端相连接，第一电容c4的另一端与第一光电耦合器 u8的第二输出端相连接；第二电容c5的一端与第一电阻r3的另一端相连接，第二电容c5 的另一端与第二光电耦合器u6的第二输出端相连接；第三电容c6的一端与第一电阻r3的另一端相连接，第三电容c6的另一端接地gnd。
35.作为一个具体实施例，如图2所示，一级放大单元10包括：第六电阻r4、第四电容 c10、第一放大器u1a、第七电阻r5、第八电阻r10、第三光电耦合器u7、第九电阻r11、第四光电耦合器u5、第五电容c8、第六电容c9和第七电容c7。
36.其中，第六电阻r4的一端与低通滤波单元101的输出端相连接；第四电容c10的一端连接到地gnd；第一放大器u1a的第一输入端与第四电容c10的另一端相连接，第一放大器 u1a的第二输入端与第六电阻r4的另一端相连接，第一放大器u1a的输出端作为一级放大单元10的输出端；第七电阻r5的一端与第六电阻r4的一端相连接，第七电阻r5的另一端与第一放大器u1a的输出端相连接；第八电阻r10的一端连接到预设电源；第三光电耦合器u7的第一输入端与第八电阻r10的另一端相连接，第三光电耦合器u7的第二输入端与第一光电耦合器u8的第二输入端相连接，第三光电耦合器u7的第一输出端通过第五电容c8连接到第一放大器u1a的输出端，第三光电耦合器u7的第二输出端连接到第一放大器u1a的第二输入端；第九电阻r11的一端连接到预设电源；第四光电耦合器u5的第一输入端与第九电阻r11的另一端相连接，第四光电耦合器u5的第二输入端与第二光电耦合器 u6的第二输入端相连接，第四光电耦合器u5的第一输出端通过第六电容c9连接到第一放大器u1a的输出端，第四光电耦合器u5的第二输出端连接到第一放大器u1a的第二输入端；第七电容c7的一端与第一放大器u1a的第二输入端相连接，第七电容c7的另一端与第一放大器u1a的输出端相连
接。
37.需要说明的是，如图2-3所示，恒流二极管d1用以为压力传感器提供恒流源；当电路未接入压力传感器时，通过万用表测得ui＝23.17v，um＝4.33v，uo1＝2.76v；当接入压力传感器时，通过万用表测得ui＝9.36v，um＝4.33v，uo1＝-1.56v；一般压电压力传感器集成了前置放大器，输出信号为低阻抗电信号，所以一级放大电路选用反相放大器电路，本实用新型选用低输入失调电压、微功率的第一放大器u1a。
38.其中，二级放大单元20的输入端与一级放大单元10的输出端相连接，二级放大单元 20对一级放大信号进行反相放大以输出监测信号。
39.作为一个实施例，二级放大单元20包括放大倍数选择单元，所述放大倍数选择单元用以增加或者减小二级放大单元的放大倍数。
40.作为一个实施例，放大倍数选择单元包括拨码开关s1，放大倍数选择单元通过拨码开关s1增加或者减小二级放大单元20的放大倍数。
41.需要说明的是，当一级放大信号uo1较强时，减小二级放大倍数；当一级放大信号uo1 较弱时，增大二级放大倍数。
42.作为一个具体实施例，如图4所示，二级放大单元包括：拨码开关s1、第十一电阻r13、第十二电阻r14、第十三电阻r15、第十四电阻r16、第二放大器u2a、第十五电阻r17、第十六电阻r18、第一限压二极管d2、第七电容c20和第二限压二极管d3。
43.其中，拨码开关s1的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端均与第一放大器u1a的输出端相连接，同时通过第十电阻r12连接到地gnd；第十一电阻r13的一端与拨码开关s1的第一输出端相连接；第十二电阻r14的一端与拨码开关s1的第二输出端相连接；第十三电阻r15的一端与拨码开关s1的第三输出端相连接；第十四电阻r16的一端与拨码开关s1的第四输出端相连接；第二放大器u2a的第一输入端接地gnd，第二放大器 u2a的第二输入端分别与第十一电阻r13、第十二电阻r14、第十三电阻r15和第十四电阻 r16的另一端相连接；第十五电阻r17的一端与第二放大器u2a的第二输入端相连接，第十五电阻r17的另一端与第二放大器u2a的输出端相连接；第十六电阻r18的一端与第二放大器u2a的输出端相连接，第十六电阻r18的另一端与主控单元30的ad采样端相连接；第一限压二极管d2的第一端和第二端相连后接地gnd，第一限压二极管d2的第三端与第二放大器u2a的第二输入端相连接；第七电容c20的一端与第十六电阻r18的另一端相连接，第七电容c20的另一端接地gnd；第二限压二极管d3的第一端接地gnd，第二限压二极管 d3的第二端连接到预设电源，第二限压二极管d3的第三端与主控单元30的ad采样端相连接。
44.作为一个实施例，第一限压二极管d2和第二限压二极管d3一样，都是由两个二极管串联组成。
45.作为一个实施例，一级放大单元10的输出端通过电解电容c15与二级放大单元20的输入端相连接。
46.需要说明的是，如图4-5所示，第一限压二极管d2和第二限压二极管d3起到钳位或保护电路的作用，第二限压二极管d3使信号限压于0～3.3v，防止放大后的信号电压过高，对主控单元30(mcu)的ad采样io口造成毁坏；第一限压二极管d2限压-0.7～0.7v，一般用于小信号电路处理；压力传感器输出的信号经过一级放大后，通过电解电容c15交流耦合到第二放大器u2a，经第二放大器u2a放大后，接入mcu的adc通道的io管脚上；因为一级放大单元
10采用反相放大，二级放大单元20主要对一级放大信号进行反相，此时信号波形变化趋势同于压力传感器输出信号波形变化趋势；根据需要，再对信号进行倍数调整处理，二级放大倍数由第十五电阻r17与r的比值决定，r取第十一电阻r13、第十二电阻r14、第十三电阻r15、第十四电阻r16其中之一；第二放大器u2a选取cbcmos运算放大器，具有低噪声、高精度等特性，有零输入零输出工作方式。
47.其中，主控单元30的ad采样端与二级放大单元20的输出端相连接，主控单元30通过ad采样端采集监测信号，并根据监测信号判断待监测设备生产的产品质量。
48.需要说明的是，主控单元30将监测信号与预设的基准波形进行比较，对应区域与基准波形相差超设定公差则判定压接不合格，否则压接合格。
49.另外，本实用新型主控单元30采用32位单片机为主控芯片，mcu的adc通道可对放大后的压力传感器信号直接采样，精简了信号采样电路，减少电磁干扰，提高系统的稳定性，降低成本；其先进的内核、高速的模数转换，高性能，低功耗；精简的外围电路，减少电磁干扰，提高系统的稳定性，降低成本。
50.作为一个实施例，如图6所示，压力传感器信号采集电路还包括，供电单元40和显示单元50，供电单元40用于为压力传感器信号采集电路提供电源；显示单元50用于显示监测结果。
51.作为一个实施例，如图6-7所示，压力传感器信号采集电路还包括接口单元60，接口单元60用于接入压力传感器。
52.也就是说，采用单双通道共用(即可只接入一组压力传感器，又可接入两组压力传感器)装置自动检测，无需人为设置，使用方便；内外置式共用，省去客户产品选型，便于客户库存管理，降低成本；每通道可存储多条基准波形(最多可达100条)。
53.作为一个实施例，压力传感器信号不但硬件上由滤波单元进行滤波，ad采样时还可进行软件滤波，确保采集到信号信息更为稳定准确，如图6-9所示，通道状态设定为：停机模式、学习模式、工作模式和通道关闭；装置上电时，程序进行自动判断，若通道未接入压力传感器，自动将其关闭，则该通道处于“通道关闭”状态；若有接入压力传感器，判定为“工作模式”状态，调出其当前基准波形号对应的基准波形，上传给pc机并显示(有选配触摸屏时)；如果调出的基准波形数据为无效值，则自动判定需重新学习，并将通道状态改为“学习模式”；本装置实时采集两通道的波形数据，对波形数据的读取，采用串口读取环形队列方式，从而提高程序运行效率；在学习模式时，当端子机进行压着端子时，压力传感器输出有效信号，触发电路，采集到波形数据；程序对所采样的波形进行分析处理，波形有效则存储下来作为判定比较的基准波形，无效则输出报警信号并舍弃，重新学习采样；学习通过后，通道状态跳转为工作模式，此时采集到的波形数据通过特殊算法(如差补算法)处理后，与基准波形进行比较，对应区域与基准波形相差超设定公差则判定压接不合格，否则压接合格。
54.综上所述，根据本实用新型提出的压力传感器信号采集电路，应用于端子压接设备中，通过对其端子压接过程中压力变化波形进行两级放大电路处理，由mcu的adc通道进行ad 采样，以对压接压力波形进行采样监测，可有效地检测出电线剥头切断、电线末端未剥皮、端子未压上等不合格产品，从而保证所加工的线束产品的质量。
55.本实用新型还提出了一种端子压接设备，其包括上述实施例描述的压力传感器信号采集电路。
56.根据本实用新型提出的端子压接设备，通过两级放大电路处理，由mcu的adc通道进行ad采样，以对压接压力波形进行采样监测，可有效地检测出电线剥头切断、电线末端未剥皮、端子未压上等不合格产品，从而保证所加工的线束产品的质量。
57.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
59.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
60.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
62.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。