智能模擬式稱重傳感器及其自診斷方法
2023-06-20 13:03:56
智能模擬式稱重傳感器及其自診斷方法
【專利摘要】本發明提供了一種智能模擬式稱重傳感器，包括彈性體，固定於所述彈性體上的電阻應力片、組橋電路板和電纜接頭，以及一端連接於所述電纜接頭的電纜線，其中該智能模擬式稱重傳感器進一步包括：自診斷電路板，經由所述電纜接頭和所述電纜線同所述組橋電路板信號連接；信號分流器，與所述電纜線的另一端相連接；以及傳感器信號接頭和通訊接頭，分別連接至所述信號分流器，其中所述信號分流器將來自所述自診斷電路板的信號分流成傳送至所述傳感器信號接頭的傳感器信號和傳送至所述通訊接頭的診斷信號。本發明還提供了一種使用如上所述的智能模擬式稱重傳感器的自診斷方法。
【專利說明】智能模擬式稱重傳感器及其自診斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能模擬式稱重傳感器及其自診斷方法，尤其涉及一種帶自診斷功能、能對錯誤進行報警和記錄的智能模擬式稱重傳感器及其自診斷方法。
【背景技術】
[0002]傳統的模擬式稱重傳感器由彈性體，固定在彈性體上的電阻應變片，組橋電路，電纜接頭和電纜線組成。當彈性體受到外力產生變形時，使固定在彈性體上的電阻應變片也同時變形，導致阻值變化，通過組橋電路將重量信號轉換為模擬電信號，最後通過電纜線輸出。由於只有一個電信號線纜接頭，當傳感器發生故障時，必須使用外部設備，例如萬用表，對傳感器進行檢修。在多隻傳感器組網工作的情況下，當其中一隻出現故障時，需要對每隻傳感器進行檢測才能找到出故障的傳感器，這給維護工作帶來了極大的不便。傳感器如果安裝或者使用不當，會對傳感器造成損壞，縮短傳感器的使用壽命。
【發明內容】
[0003]本發明旨在提供一種智能模擬式稱重傳感器及其自診斷方法。本發明可以在不影響傳感器性能的情況下，實現故障的自診斷，並能對傳感器的錯誤使用進行報警和記錄，極大的提高了維護的效率，保證了傳感器的使用壽命。
[0004]具體地，根據本發明的一個方面，提供了一種智能模擬式稱重傳感器，包括彈性體，固定於所述彈性體上的電阻應力片、組橋電路板和電纜接頭，以及一端連接於所述電纜接頭的電纜線，其中該智能模擬式稱重傳感器進一步包括:自診斷電路板，經由所述電纜接頭和所述電纜線同所述組橋電路板信號連接；信號分流器，與所述電纜線的另一端相連接；以及傳感器信號接頭和通訊接頭，分別連接至所述信號分流器，其中所述信號分流器將來自所述自診斷電路板的信號分流成傳送至所述傳感器信號接頭的傳感器信號和傳送至所述通訊接頭的診斷信號。
[0005]較佳地，在上述的智能模擬式稱重傳感器中，所述自診斷電路板同所述信號分流器形成為一整體。
[0006]較佳地，在上述的智能模擬式稱重傳感器中，所述自診斷電路板設置於所述彈性體上。
[0007]較佳地，在上述的智能模擬式稱重傳感器中，所述自診斷電路板包括:主控制器、預置電阻以及同所述主控制器信號連接的模數轉換電路、電壓測量電路、溫度測量電路、數據存儲電路和通訊電路，其中，所述模數轉換電路連接於所述組橋電路板的輸出端和所述主控制器之間；其中，所述電壓測量電路測量所述電阻應力片的激勵信號；其中，所述溫度測量電路測量環境溫度；其中，所述數據存儲電路內存儲有所述智能模擬式稱重傳感器的一組標準參數值。
[0008]較佳地，在上述的智能模擬式稱重傳感器中，所述自診斷電路板還包括一測量該智能模擬式稱重傳感器的安裝角度的角度測量電路。[0009]此外，根據本發明的另一方面，提供了一種使用如上所述的智能模擬式稱重傳感器的自診斷方法，該方法包括:移除所述智能模擬式稱重傳感器上的重物；所述模數轉換轉換電路將所述電阻應力片的零點模擬信號轉換為零點數位訊號傳送至所述主控制器；所述主控制器將該零點數位訊號同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的一零點出產值進行比較，以確定是否存在零點超差；所述主控制器使所述電阻應力片的模擬信號流經預置電阻，以測量滿量程狀態下的滿量程數位訊號；所述主控制器將所述滿量程數位訊號同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的滿量程出產值進行比較，以確定是否存在滿量程超差；以及所述主控制器通過所述通訊電路輸出上述判斷的結果。
[0010]較佳地，在上述的自診斷方法中，還包括:在所述自診斷方法的整個過程中，所述溫度測量電路定時測量環境溫度，並將該環境溫度傳送至所述主控制器；該主控制器將該環境溫度同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的溫度範圍數據進行對比，以判斷是否存在超溫使用；以及如果存在超溫使用，則將超溫數據記錄於所述數據存儲電路中。
[0011 ] 較佳地，在上述的自診斷方法中，所述自診斷電路板還包括一測量該智能模擬式稱重傳感器的安裝角度的角度測量電路，該自診斷方法進一步包括:在所述自診斷方法的整個過程中，所述角度測量電路定時測量所述安裝角度，並將該安裝角度傳送至所述主控制器；以及該主控制器將該安裝角度同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的安裝角度範圍數據進行對比，以判斷該智能模擬式稱重傳感器的安裝是否水平。
[0012]較佳地，在上述的自診斷方法中，緊接著所述模數轉換轉換電路將所述電阻應力片的零點模擬信號轉換為零點數位訊號傳送至所述主控制器的步驟之後，還包括所述主控制器判斷是否讀取到所述零點數位訊號的步驟。
[0013]可以理解，本發明的上述傳感器及其自診斷方法可以實現故障的自診斷、能對傳感器的錯誤使用進行報警和記錄、提高傳感器的維護效率並能保證傳感器的使用壽命。因此，本發明的傳感器及其自診斷方法相比現有技術的器件和診斷方法具有顯著的進步性。
[0014]應當理解，本發明以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，並且旨在為如權利要求所述的本發明提供進一步的解釋。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]包括附圖是為提供對本發明進一步的理解，它們被收錄並構成本申請的一部分，附圖示出了本發明的實施例，並與本說明書一起起到解釋本發明原理的作用。附圖中:
[0016]圖1示出了本發明的智能模擬式稱重傳感器的一種實現方式。
[0017]圖2示出了本發明的智能模擬式稱重傳感器的另一種實現方式。
[0018]圖3更詳細地示出了應變片、組橋電路板和自診斷電路板的電氣結構。
[0019]圖4示出了採用圖1所示實施例的無線組網診斷系統的示意圖。
[0020]圖5示出了採用圖1所示實施例的有線組網診斷系統的示意圖。
[0021]圖6為根據本發明的自診斷方法的主要步驟的流程圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]101 和 201:彈性體；
[0024]102和202:組橋電路板；[0025]103 和 203:應變片；
[0026]104和204:電纜接頭；
[0027]105 和 205:電纜線；
[0028]106和206:自診斷電路板；
[0029]107和207:信號分流器；
[0030]108和208:傳感器信號接頭；
[0031]109和209:通訊接頭
【具體實施方式】
[0032]現在將詳細參考附圖描述本發明的實施例。現在將詳細參考本發明的優選實施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標記來表示相同或相似的部分。此外，儘管本發明中所使用的術語是從公知公用的術語中選擇的，但是本發明說明書中所提及的一些術語可能是 申請人:按他或她的判斷來選擇的，其詳細含義在本文的描述的相關部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實際術語，而是還要通過每個術語所蘊含的意義來理解本發明。
[0033]圖1和圖2示出了本發明的智能模擬式稱重傳感器的兩種實現方式。例如，在圖1所示的實施例中，本發明的智能模擬式稱重傳感器100主要包括:彈性體101、組橋電路板102、應變片103、電纜接頭104、電纜線105、自診斷電路板106、信號分流器107、傳感器信號接頭108以及通訊接頭109。
[0034]具體地，在圖1所示的智能模擬式稱重傳感器100中，電阻應力片102、組橋電路板103和電纜接頭104均固定於彈性體101上。電纜線105的一端連接於電纜接頭104。
[0035]特別是，根據本發明，自診斷電路板106經由電纜接頭104和電纜線105同組橋電路板103信號連接。信號分流器107與電纜線105的另一端相連接。傳感器信號接頭108和通訊接頭109分別連接至該信號分流器107。其中，信號分流器107將來自自診斷電路板106的信號分流成傳送至傳感器信號接頭108的傳感器信號和傳送至通訊接頭109的診斷信號。
[0036]當彈性體101發生變化時，引起電阻應變片102的阻值變化，組橋電路板103的信號輸出也隨著該電阻應變片102的阻值變化而變化，信號隨後就被傳輸至自診斷電路板106，用於智能模擬式稱重傳感器100的自診斷。
[0037]較佳地，在圖1所示的實施例中，自診斷電路板106同信號分流器107形成為一整體。相對地，在圖2所示的另一實施例中，自診斷電路板106設置於彈性體101上。
[0038]現在轉到圖3，其更詳細地示出了應變片、組橋電路板和自診斷電路板的電氣結構。該自診斷電路板106可以進一步包括:主控制器301、預置電阻(未圖示)以及同主控制器301信號連接的模數轉換電路302、電壓測量電路303、溫度測量電路304、數據存儲電路305和通訊電路306。模數轉換電路302連接於組橋電路板103的輸出端和主控制器301之間，該模數轉換電路302接收來自組橋電路板103的輸出，將模擬信號轉換為數位訊號傳輸給主控制器301。電壓測量電路303測量電阻應力片102的激勵信號，將電壓數據傳送給主控制器301。溫度測量電路304測量環境溫度，將之傳輸給主控制器301。數據存儲電路305內存儲有智能模擬式稱重傳感器100的一組標準參數值。通訊電路306用於和外部設備進行命令交互，傳輸診斷信息。自診斷電路板106上的通訊電路306可以是有線通訊電路或者無線通訊電路。有線通訊電路可以是基於RS232/422/485、CAN、USB、Ethernet等有線通訊協議的電路，無線通訊電路可以是基於WiF1、Zigbee、RFID、WirelessUSB、GPRS等無線通訊協議的電路。該預置電阻的阻值優選被設置為對應於本發明的智能模擬式稱重傳感器100的滿量程狀態，即當主控制器使電阻應力片的模擬信號流經該預置電阻時，可以測量到其滿量程狀態下的滿量程數位訊號。
[0039]根據本發明的一個優選實施例，在上述的智能模擬式稱重傳感器100中，自診斷電路板106還可以包括一測量該智能模擬式稱重傳感器的安裝角度的角度測量電路(未圖示)O
[0040]可以理解，圖3所示的應變片、組橋電路板和自診斷電路板的電氣結構同樣可應用於圖2的實施例，因此該實施例的應用不再贅述。
[0041]如圖4所示是採用圖1所示實施例的無線組網診斷系統示意圖，多隻智能模擬式稱重傳感器的信號線連接至儀表的信號輸入端，通過無線傳輸完成儀表和傳感器診斷信息的交互。
[0042]如圖5所示是採用圖1所示實施例的有線組網診斷系統示意圖，多隻智能模擬式稱重傳感器的信號線連接至儀表的信號輸入端，通過有線完成儀表和傳感器診斷信息的交互。
[0043]此外，本領域的技術人員可以理解，可以以類似的方式將圖2所示的智能模擬式稱重傳感器應用於圖4和圖5的無線/有線組網診斷系統中。這樣的實施例在此不再贅述。
[0044]圖6為根據本發明的自診斷方法的主要步驟的流程圖。該自診斷方法600應用於上述的本發明的智能模擬式稱重傳感器的各種實施例。
[0045]本發明的自診斷方法600主要包括以下步驟。首先，移除所述智能模擬式稱重傳感器上的重物(步驟601)。在該步驟601中，外部設備可以通過通訊電路發送命令使該智能模擬式稱重傳感器進入自診斷模式。模數轉換轉換電路將電阻應力片的零點模擬信號轉換為零點數位訊號傳送至主控制器(步驟602)。主控制器將該零點數位訊號同數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的一零點出產值進行比較，以確定是否存在零點超差(步驟603)。主控制器使電阻應力片的模擬信號流經預置電阻，以測量滿量程狀態下的滿量程數位訊號(步驟604)。主控制器將滿量程數位訊號同數據存儲電路內存儲的一組標準參數值中的滿量程出產值進行比較，以確定是否存在滿量程超差(步驟605)。主控制器通過通訊電路輸出上述判斷的結果(步驟606)。
[0046]此外，根據本發明的一個優選實施例，在上述的自診斷方法600中，還可以包括:在該自診斷方法的整個過程中，溫度測量電路定時測量環境溫度，並將該環境溫度傳送至主控制器；該主控制器將該環境溫度同數據存儲電路內存儲的一組標準參數值中的溫度範圍數據進行對比，以判斷是否存在超溫使用；以及如果存在超溫使用，則將超溫數據記錄於所述數據存儲電路中。
[0047]此外，根據本發明的另一優選實施例，自診斷電路板還可以包括一測量該智能模擬式稱重傳感器的安裝角度的角度測量電路，該自診斷方法600可以進一步包括:在自診斷方法的整個過程中，角度測量電路定時測量所述安裝角度，並將該安裝角度傳送至主控制器；以及該主控制器將該安裝角度同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的安裝角度範圍數據進行對比，以判斷該智能模擬式稱重傳感器的安裝是否水平。
[0048]另一方面，本發明的自診斷方法600中，緊接著所述模數轉換轉換電路將所述電阻應力片的零點模擬信號轉換為零點數位訊號傳送至所述主控制器的步驟602之後，還可以包括主控制器判斷是否讀取到零點數位訊號的步驟。
[0049]本發明的上述傳感器及其自診斷方法可以實現故障的自診斷、能對傳感器的錯誤使用進行報警和記錄、提高傳感器的維護效率並能保證傳感器的使用壽命。
[0050]本領域技術人員可顯見，可對本發明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發明的精神和範圍。因此，旨在使本發明覆蓋落在所附權利要求書及其等效技術方案範圍內的對本發明的修改和變型。
【權利要求】
1.一種智能模擬式稱重傳感器，包括彈性體，固定於所述彈性體上的電阻應力片、組橋電路板和電纜接頭，以及一端連接於所述電纜接頭的電纜線，其特徵在於，該智能模擬式稱重傳感器進一步包括: 自診斷電路板，經由所述電纜接頭和所述電纜線同所述組橋電路板信號連接； 信號分流器，與所述電纜線的另一端相連接；以及 傳感器信號接頭和通訊接頭，分別連接至所述信號分流器， 其中，所述信號分流器將來自所述自診斷電路板的信號分流成傳送至所述傳感器信號接頭的傳感器信號和傳送至所述通訊接頭的診斷信號。
2.如權利要求1所述的智能模擬式稱重傳感器，其特徵在於，所述自診斷電路板同所述信號分流器形成為一整體。
3.如權利要求1所述的智能模擬式稱重傳感器，其特徵在於，所述自診斷電路板設置於所述彈性體上。
4.如權利要求1所述的智能模擬式稱重傳感器，其特徵在於，所述自診斷電路板包括:主控制器、預置電阻以及同所述主控制器信號連接的模數轉換電路、電壓測量電路、溫度測量電路、數據存儲電路和通訊電路， 其中，所述模數轉換電路連接於所述組橋電路板的輸出端和所述主控制器之間； 其中，所述電壓測量電路 測量所述電阻應力片的激勵信號 其中，所述溫度測量電路測量環境溫度； 其中，所述數據存儲電路內存儲有所述智能模擬式稱重傳感器的一組標準參數值。
5.如權利要求4所述的智能模擬式稱重傳感器，其特徵在於，所述自診斷電路板還包括一測量該智能模擬式稱重傳感器的安裝角度的角度測量電路。
6.一種使用如權利要求4或5所述的智能模擬式稱重傳感器的自診斷方法，其特徵在於，包括: 移除所述智能模擬式稱重傳感器上的重物； 所述模數轉換轉換電路將所述電阻應力片的零點模擬信號轉換為零點數位訊號傳送至所述主控制器； 所述主控制器將該零點數位訊號同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的一零點出產值進行比較，以確定是否存在零點超差； 所述主控制器使所述電阻應力片的模擬信號流經預置電阻，以測量滿量程狀態下的滿量程數位訊號； 所述主控制器將所述滿量程數位訊號同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的滿量程出產值進行比較，以確定是否存在滿量程超差；以及所述主控制器通過所述通訊電路輸出上述判斷的結果。
7.如權利要求6所述的自診斷方法，其特徵在於，還包括: 在所述自診斷方法的整個過程中，所述溫度測量電路定時測量環境溫度，並將該環境溫度傳送至所述主控制器； 該主控制器將該環境溫度同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的溫度範圍數據進行對比，以判斷是否存在超溫使用；以及 如果存在超溫使用，則將超溫數據記錄於所述數據存儲電路中。
8.如權利要求6所述的自診斷方法，其特徵在於，所述自診斷電路板還包括一測量該智能模擬式稱重傳感器的安裝角度的角度測量電路，該自診斷方法進一步包括: 在所述自診斷方法的整個過程中，所述角度測量電路定時測量所述安裝角度，並將該安裝角度傳送至所述主控制器；以及 該主控制器將該安裝角度同所述數據存儲電路內存儲的所述一組標準參數值中的安裝角度範圍數據進行對比，以判斷該智能模擬式稱重傳感器的安裝是否水平。
9.如權利要求6所述的自診斷方法，其特徵在於，緊接著所述模數轉換轉換電路將所述電阻應力片的零點模擬信號轉換為零點數位訊號傳送至所述主控制器的步驟之後，還包括所述主控制器 判斷是否讀取到所述零點數位訊號的步驟。
【文檔編號】G01G23/01GK104006868SQ201310060566
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月26日 優先權日:2013年2月26日
【發明者】高酩, 張穎, 劉宏偉, 周亮, 朱志堅 申請人:梅特勒-託利多(常州)精密儀器有限公司, 梅特勒-託利多(常州)測量技術有限公司, 梅特勒-託利多(常州)稱重設備系統有限公司