一种用于汽车衡的数字称重传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于汽车衡的数字称重传感器。

背景技术：

目前市面上现有的数字称重传感器均采用rs485通讯方式，数据传输速率慢，特别是在传输距离远的情况下，传输速率小于600bps，由于rs485通讯方式的特殊性，只可采用主从方式或分时方式上传数据，在多传感器的使用环境下，降低了数据传输速率，因此只适用于静态称重环境，不适合用于动态称重。另外，目前市面上的数字称重传感器不具备可追溯性，不利于产品的售后和维护。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于汽车衡的数字称重传感器，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于汽车衡的数字称重传感器，包括电源模块、应变电桥模块、采样转换模块、处理模块、存储模块以及通讯模块；

所述存储模块中存储有所述数字称重传感器的身份标识信息；

所述电源模块包括用于为所述数字称重传感器各模块提供电压的系统电压供电电路和为所述应变电桥模块提供激励电压的激励电压供电电路，

所述激励电压供电电路包括esd保护子电路、输入滤波子电路、第一稳压器、连接在所述第一稳压器的输出端和数字地之间的第一输出滤波子电路和连接在所述第一稳压器的输出端和模拟地之间的第二输出滤波子电路，所述esd保护子电路连接在所述激励电压供电电路的输入端与数字地之间，所述输入滤波子电路与所述esd保护子电路并联；所述系统电压供电电路包括第二稳压器，所述第二稳压器的输出端与数字地之间连接有第三滤波输出子电路，所述第一稳压器的输出端与所述第二稳压器的输入端连接；所述应变电桥模块用于根据检测结果产生电桥模拟信号；

所述采样转换模块用于采集所述电桥模拟信号并将其转换为数字信号；

所述处理模块用于将所述数字信号与所述存储模块中存储的身份标识信息进行关联后进行加密处理得到加密数据，并将所述加密数据传输给所述通信模块的can收发器，然后通过所述通信模块的can接口由物理总线发送给与所述数字称重传感器连接的仪表设备。

进一步地，所述esd保护子电路包括连接在所述激励电压供电电路的输入端与数字地之间的瞬态抑制二极管；所述输入滤波子电路包括与所述激励电压供电电路的输入端连接的第一电感l1以及与分别所述第一电感l1串联的多个滤波电容，各所述滤波电容的容值互不相同，且各所述滤波电容之间并联，所述第一电感l1的输出端与所述第一稳压器的输入端连接。

进一步地，所述输入滤波子电路中设置有三个互相并联的滤波电容c27、滤波电容c31和滤波电容c28；所述第一输出滤波子电路包括三个并联的滤波电容c33、滤波电容c29和滤波电容c34；所述第二输出滤波子电路包括依次串联的第二电感l2、电阻r6和电容c35。

进一步地，所述第一稳压器和第二稳压器采用spx3819m5芯片。

进一步地，所述第一稳压器和所述第二稳压器的adj接口分别与电容c32和电容c39连接后接数字地。

进一步地，电容c32和电容c39的容值为10nf。

进一步地，所述采样转换模块包括参考电压输入电路、电桥信号输入电路以及分别与所述参考电压输入电路和所述电桥信号输入电路连接的ad转换器；

所述参考电压输入电路包括第一电压输入端和第二电压输入端，连接在所述第一电压输入端和所述第二电压输入端之间的阻抗匹配子电路、第一差分滤波子电路；

所述电桥信号输入电路包括第一电桥信号输入端和第二电桥信号输入端，连接在所述第一电桥信号输入端和所述第二电桥信号输入端之间的第二差分滤波子电路，连接在所述第一电桥信号输入端和所述第二差分滤波子电路之间的阻抗匹配电阻r4以及连接在所述第二电桥信号输入端和所述第二差分滤波子电路之间的阻抗匹配电阻r5；

所述第一差分滤波子电路和所述第二差分滤波子电路的输出端与所述ad转换器的输入端连接，ad转换器的数字信号输出端与所述处理模块连接。

进一步地，所述阻抗匹配子电路由依次串联在所述第一电压输入端和所述第二电压输入端之间的电阻r1、电容c5和电阻r2组成，所述第一差分滤波子电路包括电容c2、电容c6、电容c1、电容c4以及电容c10，电容c5的两极分别与电容c2和电容c6的第一端连接，电容c2和电容c6的第二端接模拟地，电容c2的第三端分别连接电容c1的第一端和电容c4的第一端，电容c6的第三端分别连接电容c4的第二端和电容c10的第一端，电容c1的第二端和电容c10的第二端接模拟地，且电容c2的第三端和电容c6的第三端分别与所述ad转换器的参考电压输入引脚连接；

所述第二差分滤波子电路包括电容c16、电容c19、电容c15、电容c18以及电容c20，阻抗匹配电阻r4连接在所述第一电桥信号输入端与电容c16的第一端之间，阻抗匹配电阻r5连接在所述第二电桥信号输入端与电容c19的第一端之间，电容c16和电容c19的第二端接模拟地，电容c16的第三端分别连接电容c15的第一端和电容c18的第一端，电容c19的第三端分别连接电容c18的第二端和电容c20的第一端，电容c15的第二端和电容c20的第二端接模拟地，且电容c16的第三端和电容19的第三端分别与所述ad转换器的电桥模拟信号输入引脚连接。

进一步地，所述ad转换器采用ads1231idr芯片。

与现有技术相比，本实用新型的显著效果为：

1、本实用新型在激励电压供电电路接口处设置有esd保护电路，可以防止外部产生的静电对电路内部造成影响，可以增加电路内部各电子元器件的使用寿命，另外，将第一稳压器的输出电压直接提供给第二稳压器，针对系统电压供电电路无需额外设置输入电路，简化了电路,且采用两级级联方式，可以减少芯片发热和整个系统功耗；2、通过can总线实现数字称重传感器与仪表之间的数据传输，增大了传输距离和传输速度；3、将采集的数据与预先存储的身份标识信息关联起来，且进行加密处理后再进行传输，在保证数据安全性的同时更便于后期的问题追踪溯源。

附图说明

图1是本实施例提供的用于汽车衡的数字称重传感器的结构框图；

图2是本实施例提供的激励电压供电电路的电路图；

图3是本实施例提供的系统电压供电电路的电路图；

图4是本实施例提供的处理模块的电路图；

图5是本实施例提供的通信模块的电路图；

图6是本实施例提供的采样转换模块的电路图。

具体实施方式

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。

请参见图1所示，本实施例提供一种用于汽车衡的数字称重传感器，包括电源模块11、应变电桥模块12、采样转换模块13、处理模块14、存储模块15以及通讯模块16；

所述存储模块15中存储有所述数字称重传感器的身份标识信息；

所述电源模块11包括用于为所述数字称重传感器各模块提供电压的系统电压供电电路111和为所述应变电桥模块提供激励电压的激励电压供电电路112，

所述激励电压供电电路112包括esd保护子电路、输入滤波子电路、第一稳压器、连接在所述第一稳压器的输出端和数字地之间的第一输出滤波子电路和连接在所述第一稳压器的输出端和模拟地之间的第二输出滤波子电路，所述esd保护子电路连接在所述激励电压供电电路的输入端与数字地之间，可以防止外部产生的静电对电路内部造成影响，可以增加电路内部各电子元器件的使用寿命，所述输入滤波子电路与所述esd保护子电路并联；所述系统电压供电电路111包括第二稳压器，所述第二稳压器的输出端与数字地之间连接有第三滤波输出子电路，所述第一稳压器的输出端与所述第二稳压器的输入端连接，采用两级级联方式，减少芯片发热和整个系统的功耗，所述应变电桥模块12用于根据检测结果产生电桥模拟信号；所述采样转换模块13用于采集所述电桥模拟信号并将其转换为数字信号；所述处理模块14用于将所述数字信号与所述存储模块中存储的身份标识信息进行关联后进行加密处理得到加密数据，并将所述加密数据传输给所述通信模块14的can收发器，然后通过所述通信模块14的can接口由物理总线发送给与所述数字称重传感器连接的仪表设备。应当说明的是，本实施例中处理模块14可以采用随机加密算法进行加密处理，从而保证每一帧数据不重复且无规律，防止传感器数据被篡改，从而杜绝数据作弊行为。

本实施例中的激励电压供电电路的电路图请参见图2所示，系统电压供电电路的电路图请参见图3所示。图2中激励电压供电电路的输入端上连接有二极管d1，esd保护子电路包括连接在所述激励电压供电电路的输入端与数字地之间的瞬态抑制二极管d3；所述输入滤波子电路包括与所述激励电压供电电路的输入端连接的第一电感l1以及与分别所述第一电感l1串联的多个滤波电容，各所述滤波电容的容值互不相同，且各所述滤波电容之间并联，所述第一电感l1的输出端与所述第一稳压器的输入端连接，本实施例中的输入滤波子电路中设置有三个互相并联的滤波电容c27、滤波电容c31和滤波电容c28，应当说明的是，在其他的实施例中可以根据需要在输入滤波子电路中设置不同数量的滤波电容；所述第一输出滤波子电路包括三个并联的滤波电容c33、滤波电容c29和滤波电容c34；所述第二输出滤波子电路包括依次串联的第二电感l2、电阻r6和电容c35。第三滤波输出子电路包括设置在第二稳压器的输出端和数字地之间的电容c38。

本实施例中的第一稳压器和第二稳压器可以采用spx3819m5芯片，激励电压供电电路为应变电桥模块提供5v激励电压，系统电压供电电路为系统提供3.3v供电电压，其中，所述第一稳压器和所述第二稳压器的adj接口分别与电容c32和电容c39连接后接数字地。电容c32和电容c39的容值为10nf，可以降低输出噪声。

本实施例中处理模块的功能可以采用stm32f103c8t6实现，处理模块的部分电路图请参见图4所示。本实施例中通信模块的电路图请参见图5所示，通信模块使用can总线方案代替传统的rs485方案，最高速率可达1mbps，最远传输距离可达10km，在具体实现时，可以采用工业级mcu和高新能can接口芯片进行数据处理和传输，数据传输速率可达250kbps，并可根据实际使用环境灵活设置。

本实施例中的采样转换模块包括参考电压输入电路、电桥信号输入电路以及分别与所述参考电压输入电路和所述电桥信号输入电路连接的ad转换器；所述参考电压输入电路包括第一电压输入端和第二电压输入端，连接在所述第一电压输入端和所述第二电压输入端之间的阻抗匹配子电路、第一差分滤波子电路；所述电桥信号输入电路包括第一电桥信号输入端和第二电桥信号输入端，连接在所述第一电桥信号输入端和所述第二电桥信号输入端之间的第二差分滤波子电路，连接在所述第一电桥信号输入端和所述第二差分滤波子电路之间的阻抗匹配电阻r4以及连接在所述第二电桥信号输入端和所述第二差分滤波子电路之间的阻抗匹配电阻r5；所述第一差分滤波子电路和所述第二差分滤波子电路的输出端与所述ad转换器的输入端连接，ad转换器的数字信号输出端与所述处理模块连接。

请参见图6所示，采样转换模块中的阻抗匹配子电路由依次串联在所述第一电压输入端和所述第二电压输入端之间的电阻r1、电容c5和电阻r2组成，参考电压的稳定性决定了采样的精度，任何漂移和噪声都会影响adc的性能，因为本实施例在参考电压输入电路中设置电容c5，电容c5的容值可设置为100uf，可以起到稳定参考电压的作用，所述第一差分滤波子电路包括电容c2、电容c6、电容c1、电容c4以及电容c10，电容c5的两极分别与电容c2和电容c6的第一端连接，电容c2和电容c6的第二端接模拟地，电容c2的第三端分别连接电容c1的第一端和电容c4的第一端，电容c6的第三端分别连接电容c4的第二端和电容c10的第一端，电容c1的第二端和电容c10的第二端接模拟地，且电容c2的第三端和电容c6的第三端分别与所述ad转换器的参考电压输入引脚连接；所述第二差分滤波子电路包括电容c16、电容c19、电容c15、电容c18以及电容c20，阻抗匹配电阻r4连接在所述第一电桥信号输入端与电容c16的第一端之间，阻抗匹配电阻r5连接在所述第二电桥信号输入端与电容c19的第一端之间，电容c16和电容c19的第二端接模拟地，电容c16的第三端分别连接电容c15的第一端和电容c18的第一端，电容c19的第三端分别连接电容c18的第二端和电容c20的第一端，电容c15的第二端和电容c20的第二端接模拟地，且电容c16的第三端和电容19的第三端分别与所述ad转换器的电桥模拟信号输入引脚连接。需要说明的是，本实施例中的电容c2、电容c6、电容c16和电容19是三端电容，具体的可以采用nfm21pc105b1c3d滤波器作为这里的三端电容。

本实施例中的ad转换器可以采用ads1231idr芯片，此芯片具有24位分辨率，emi滤波器，有10sps和80sps两种速率可选，在10sps模式下，具有50hz和60hz抑制，可以提高静态采样的稳定性和抗干扰能力。在高速模式下，可对时速小于10km/s的物体进行动态测量，并能保持较高精度。当然在其他实施例中也可以采用其他类型的转换器。

图6中的j1为电桥接口，可以直接与应变电桥模块连接，电容c3、电容c7、电容c13和电容c14作为退耦电容，可以防止芯片产生寄生振荡。

最后需要说明的是，本实施例提供的数字称重传感器可以与仪表设备采用级联回环的方式进行连接，这样可以保证某一根数据线损坏或是断开的状态下仍然能正常工作。在实际应用过程中，传感器采集的数据与其身份标识信息进行了关联，更便于进行问题的追溯、发现。

以上所揭露的仅为本实用新型一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的。