具有电磁兼容性的数字总线力传感器的制作方法

本发明属于力传感器技术领域，特别是涉及一种具有电磁兼容性的数字总线力传感器。

背景技术：

目前现有力传感器技术方案中,采用模拟量进行信息传输，抗干扰能力很低，在工业电磁环境下故障率损坏率很高。若采用数字通讯方式进行信息传输，则能够在工业环境下电磁兼容性、环境温度等条件，保证较高的通讯容错率。

为解决上述问题，本发明提供一种具有电磁兼容性的数字总线力传感器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供具有电磁兼容性的数字总线力传感器，用以解决背景技术中提出的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为具有电磁兼容性的数字总线力传感器，包括：微型电源滤波模块、微型信号变送模块以及传感器单元；

所述微型电源滤波模块包括顺次电连接的过压保护单元、一级emc滤波单元、二级emc滤波单元以及电压输出接口；所述过压保护单元与12v电源电连接；所述过压保护单元，用于对所述12v电源输出的电压进行过压保护；所述一级emc滤波单元以及二级emc滤波单元均对噪音干扰进行差模滤波以及共模滤波；

所述微型信号变送模块包括顺次电连接的无源一阶rc差模/共模滤波单元、adc单元、处理器单元以及can总线保护器；所述无源一阶rc差模/共模滤波单元与传感器单元电信号连接；所述无源一阶rc差模/共模滤波单元，用于对传感器单元传递的压力模拟信号进行滤波并将滤波后的压力模拟信号传递至adc单元；所述adc单元将压力模拟信号转换为数字信号后传递至处理器单元；所述处理器单元上集成can总线收发器；所述处理器单元对数字信号进行中值滤波以及线性拟合后经can总线收发器输出；所述can总线保护器对can总线收发器输出的数字信号进行保护；

所述微型信号变送模块还包括接口过压保护单元以及电源电压滤波单元；所述接口过压保护单元与电压输出接口电连接，用于接入电源并进行过电压保护；所述接口过压保护单元与电源电压滤波单元电信号连接；所述电源电压滤波单元，用于为传感器单元、adc单元以及处理器单元供电。

作为一种优选的技术方案，所述一级emc滤波单元以及二级emc滤波单元均包括一阶差模低通滤波单元以及一阶共模低通滤波单元；所述一阶差模低通滤波单元对单级噪音干扰进行差模滤波；所述一阶共模低通滤波单元对两级噪音干扰进行共模滤波。

作为一种优选的技术方案，所述电源电压滤波单元包括顺次串联的一级降压电路、二级降压电路以及三级降压电路；所述一级降压电路，用于将电源电源降至7.5v并输出二级降压电路；

所述二级降压电路，用于将一级电压降至5v并输出至三级降压电路；所述二级降压电路输出端串接rc滤波电路后为传感器单元、adc单元提供模拟5v电源；

所述三级降压电路，用于将二级电压降至3.3v并为adc单元、处理器单元提供3.3v数字电源。

作为一种优选的技术方案，所述处理器单元上集成中值滤波器以及线性拟合器；所述中值滤波器，用于滤除数字信号内的干扰信号滤除；所述线性拟合器，用于对数字信号进行线性拟合。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过adc单元压力模拟信号转换为数字信号；通过中值滤波器滤除数字信号内的干扰信号滤除，提高抗干扰性；通过线性拟合器对数字信号进行线性拟合，提高准确性；数字信号通过can总线传输时，通过can总线保护器进行保护，提高强抗干扰能力，降低工业电磁环境下故障损坏率，保证工业环境下力传感器较高的通讯容错率。

2、本发明通过一阶差模低通滤波单元对单级噪音干扰进行差模滤波，一阶共模低通滤波单元对两级噪音干扰进行共模滤波；能够在恶劣环境下针对供电电源的大干扰进行滤波，保证供电线路在高强度干扰情况下能正常工作，屏蔽强干扰对微型信号变送模块的影响，并对处理过后的电源给传感器单元供电，便捷实用。

3、本发明电源电压滤波单元中通过三级降压电路，降低电源电压处理的发热量，同时兼备高电源纹波干扰抑制电路，防止纹波泄露至微型信号变送模块中；另外，二级降压电路输出端串接rc滤波电路再次提升了模拟量5v电源的纯净程度。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中微型信号变送模块的结构示意图；

图2为本发明中微型电源滤波模块的结构示意图；

图3为本发明中接口过压保护单元以及电源电压滤波单元的电路图；

图4为本发明中微型电源滤波模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4所示，本发明为具有电磁兼容性的数字总线力传感器，包括：微型电源滤波模块、微型信号变送模块以及传感器单元；

微型电源滤波模块包括顺次电连接的过压保护单元、一级emc滤波单元、二级emc滤波单元以及电压输出接口；过压保护单元与12v电源电连接；过压保护单元，用于对12v电源输出的电压进行过压保护；一级emc滤波单元以及二级emc滤波单元均对噪音干扰进行差模滤波以及共模滤波；具体的，一级emc滤波单元以及二级emc滤波单元均包括一阶差模低通滤波单元以及一阶共模低通滤波单元；一阶差模低通滤波单元对单级噪音干扰进行差模滤波；一阶共模低通滤波单元对两级噪音干扰进行共模滤波；实际使用时，通过一阶差模低通滤波单元对单级噪音干扰进行差模滤波，一阶共模低通滤波单元对两级噪音干扰进行共模滤波；能够在恶劣环境下针对供电电源的大干扰进行滤波，保证供电线路在高强度干扰情况下能正常工作，屏蔽强干扰对微型信号变送模块的影响，并对处理过后的电源给传感器单元供电，便捷实用；

微型信号变送模块包括顺次电连接的无源一阶rc差模/共模滤波单元、adc单元、处理器单元以及can总线保护器；无源一阶rc差模/共模滤波单元与传感器单元电信号连接；无源一阶rc差模/共模滤波单元，用于对传感器单元传递的压力模拟信号进行滤波并将滤波后的压力模拟信号传递至adc单元；adc单元将压力模拟信号转换为数字信号后传递至处理器单元；处理器单元上集成can总线收发器；处理器单元对数字信号进行中值滤波以及线性拟合后经can总线收发器输出；can总线保护器对can总线收发器输出的数字信号进行保护；具体的，处理器单元上集成中值滤波器以及线性拟合器；中值滤波器，用于滤除数字信号内的干扰信号滤除；线性拟合器，用于对数字信号进行线性拟合；实际使用时，通过adc单元压力模拟信号转换为数字信号；通过中值滤波器滤除数字信号内的干扰信号滤除，提高抗干扰性；通过线性拟合器对数字信号进行线性拟合，提高准确性；数字信号通过can总线传输时，通过can总线保护器进行保护，提高强抗干扰能力，降低工业电磁环境下故障损坏率，保证工业环境下力传感器较高的通讯容错率；

微型信号变送模块还包括接口过压保护单元以及电源电压滤波单元；接口过压保护单元与电压输出接口电连接，用于接入电源并进行过电压保护；接口过压保护单元与电源电压滤波单元电信号连接；电源电压滤波单元，用于为传感器单元、adc单元以及处理器单元供电；具体的，接口过压保护单元中电源接口设计指标为微型变松单元可以配合emc保护滤波板使用，也可以单独引线单独接驳10v-15v直流电源使用，通常使用额定电压12v；同时，具备过电压保护，当电源电压高于15v时，保护电路开始工作，当电源接口电压持续升高超过24v时，保护电路钳位住电源接口电压在24v不会再次升高，保护后面电路；

另外，电源电压滤波单元包括顺次串联的一级降压电路、二级降压电路以及三级降压电路；一级降压电路，用于将电源电源降至7.5v并输出二级降压电路；二级降压电路，用于将一级电压降至5v并输出至三级降压电路；二级降压电路输出端串接rc滤波电路后为传感器单元、adc单元提供模拟5v电源；三级降压电路，用于将二级电压降至3.3v并为adc单元、处理器单元提供3.3v数字电源；具体的，每级降压电路兼备电源波纹干扰抑制电路；实际使用时，电源电压滤波单元中通过三级降压电路，降低电源电压处理的发热量，同时兼备高电源纹波干扰抑制电路，防止纹波泄露至微型信号变送模块中；另外，二级降压电路输出端串接rc滤波电路再次提升了模拟量5v电源的纯净程度。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。