专利名称：网络化智能数字称重传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种称重传感器，尤其涉及一种网络化智能数字称重传感器
背景技术：
称重传感器是构成电子衡器和各种称重系统的最关键部件。它的作用是将重量转换为电子信号，因此它决定了电子衡器和称重系统的精度。称重传感器的智能化和网络化是发展方向，是现代信息技术发展的要求。网络化智能传感器不但可以给使用者带来方便， 同时会具有更广泛的应用范围，并且更有利于其自身的发展。目前称重传感器以模拟称重传感器为主，数字称重传感器为辅。模拟称重传感器一般包括弹性体和应变片，称重物品重量使弹性体产生变形，应变片将这种变形转换为电阻阻值，如果在应变片上加上激励电压，则电阻阻值就可以转换为电压，在应用时需通过模数转换器将模拟量的电压信号转换成数字信号，才能通过运算、 校准实现电子衡器和称重系统的重量显示、传输、打印等各种功能。模拟称重传感器的精度主要决定于弹性体和应变片的原材料及生产工艺。要生产精度较高的模拟称重传感器，如可以应用于商业贸易和工业计量的C3级，需要在生产过程中进行各种补偿与调整，如零点温度补偿、零点输出调整、非线性补偿、灵敏度温度补偿、灵敏度标准化调整、输出电阻和输入电阻的标准化调整等。因此不但模拟称重传感器本身的精度难以提高，而且生产效率低， 成品率低。目前的数字称重传感器，大多是在现有的模拟称重传感器上加上模数转换器，或再加上MCU(—般为单片机)而形成的。这种数字称重传感器可以对模拟称重传感器进行灵敏度校准，给使用者带来方便，也可以进行非线性补偿以提高线性，但仍解决不了模拟称重传感器生产上的问题，也不能从整体上提高传感器的精度。另外尽管这种数字称重传感器有MCU，也可以有存储器，但由于没有自识别、即插即用的智能化和网络化应用功能，所以不可能做到随意替代。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种称重传感器，它解决了传统称重传感器在生产上的问题，从整体上提高传感器的精度，应用本技术方案，能够提高产品的生产效率， 提高成品率。本发明的称重传感器能兼容IEEE1415标准的要求，兼顾称重传感器在现有称重系统和电子衡器中的应用方式，克服现有技术中通讯和各种参数不能自动识别的缺陷， 具有即插即用的功能，适应不同用户对数字称重传感器的要求。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种网络化智能数字称重传感器，包括模拟称重传感器、温度传感器、模数转换器、电子数据表格单元、信息处理单元、通讯单元和电源�？椋凰龅缱邮荼砀竦ピ螴EEE1415. 2标准，存贮的各种参数数据按规定协议在规定的地址存放，电子数据表格的数据包括自识别数据、特征参数、校准数据、补偿数据和实现通讯功能所需的通讯参数；所述模拟称重传感器由弹性体和应变片构成，将被测重量值转换成模拟的电信号；所述温度传感器为实现模拟称重传感器的实时温度特性补偿提供实时温度数据；所述温度传感器为模拟温度传感器或数字传感器；所述模数转换器将模拟称重传感器和模拟温度传感器产生的模拟电信号分别转换成数字信号；所述信息处理单元用于根据电子数据表格单元所存贮的校准数据、补偿数据、温度传感器提供的实时温度数据、对模数转换后的重量数据进行补偿和校准运算，最终按电子数据表格单元所存贮的特征参数换成重量相应的数据；所述通讯单元设有符合IEEE 1451. 2标准的TII接口，同时可配置有线串行通讯接口或无线通讯接口，所述通讯单元按电子数据表格单元存贮的通讯参数来接收命令及发送信息和数据；所述电源模块是即插即用电源， 用于为上述各个单元和电路供电。其中，电子数据表格单元采用非易失性存储器存储数据，所述非易失性存储器为 EEPROM存储器、FLAH存储器或铁电存储器；所述存储器为单独的IC芯片或集成于MCU、 ARM、SOC芯片中的非易失性的存贮单元。其中，构成电子数据表格的自识别数据，用于实现自识别功能，包括传感器的类型、制造厂商、型号、制造编号。其中，构成电子数据表格的传感器特征参数，包括传感器量程、灵敏度(满量程时输出数)、精度。其中，构成电子数据表格单元的校准数据包括灵敏度校准数据。其中，补偿数据包括零点范围补偿数据、零点温度补偿数据、灵敏度温度补偿数据和灵敏度的线性补偿数据。其中，构成电子数据表格单元的通讯参数包括通讯和网络化功能所需的通讯接口方式、波特率、通道参数。其中，所述的有线通讯接口是TTL、RS232、RS485串行通讯接口，TCP/IP协议接口或USB接口 ；所述的无线通讯接口是射频、蓝牙或GPRS。本发明的有益效果是本发明的网络化智能称重传感器，不但将称重传感器输出的模拟信号数字化。通讯单元的通讯接口兼容IEEE 1451. 2协议，满足网络化智能称重传感器独立接口(TII)的要求，具有即插即用功能。通讯单元网络接口的兼容性，使该称重传感器可以很方便地添加到数字仪器和测量系统的网络中，数字仪器或测量系统可以按电子数据表格提供的参数来马上识别该称重传感器并且直接利用该传感器提供的实时重量数据，将其转换为重量值或用其进行运算、记录、打印。。另外电子数据表格单元存储有自识别数据，该网络化智能数字称重传感器能够即插即用、自识别，联网后每台传感器能够通过网络自动进行更新。此外，在生产过程中，通过传感器网络，能够批量调整每台传感器的各个参数对其内部电阻进行补偿，进而在生产的过程中可以批量地对温度、线性、迟滞、灵敏度等特性进行补偿或调整，因而可以提高传感器输出的精度和产品一致性，提高生产效率，解决了模拟称重传感器生产中的精度难以提高、生产效率低、成品率低等问题。另外在生产中每台传感器的所有补偿或调整的参数可以同时得以保存存档。此外电子数据表格单元被嵌入网络化智能称重传感器中，随着传感器一起移动， 使得一个传感器所需的所有信息总是随时可以得到。将温度补偿数据存贮在存储单元中，从而不需要传统的温度补偿元件，降低了传感器的直接材料成本，利于自动化生产，提高生产效率，还可以提高生产精度，并且可以批量生产分辨率相同的数字称重传感器。本发明的网络化智能称重传感器还有丰富的可按需要灵活配置的通讯接口，兼顾了现有传统的称重系统和电子衡器中的应用方式。
图1是本发明的结构原理框图；图2是本发明采用单片机或ARM组成系统的一种实施方式结构图；图3为本发明采用专用集成电路SOC组成系统的另一种实施方式结构框图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。本发明实施例中提供的一种网络化智能数字称重传感器，包括模拟称重传感器、 温度传感器、模数转换器、电子数据表格单元、信息处理单元、通讯单元和电源�？椤２卧耐�1，所述模拟称重传感器、温度传感器的输出端均连接所述模数转换器的输入端；所述模数转换器与所述信息处理单元连接；所述信息处理单元与所述通讯单元连接；所述信息单元与所述电子数据表格连接；所述电源�？橛肷鲜龈鞲瞿？榱樱缁荒苁殖浦卮衅鞯母鞲龅ピ推骷峁┑缒�。所述电子数据表格单元符合IEEE1415. 2标准，存贮的各种参数数据按规定协议在规定的地址存放，电子数据表格的数据包括自识别数据、特征参数、校准数据、补偿数据和实现通讯功能所需的通讯参数；所述模拟称重传感器由弹性体和应变片构成，将被测重量值转换成模拟的电信号；所述温度传感器为实现模拟称重传感器的实时温度特性补偿提供实时温度数据，温度传感器可以为模拟温度传感器，其可以为独立的传感器也可以集成于应变片上，其产生的模拟电信号由模数转换器进行转换再提供给信息处理单元；温度传感器也可以为数字传感器，直接将温度数据传给信息处理单元；所述模数转换器将模拟称重传感器和模拟温度传感器产生的模拟电信号分别转换成数字信号；所述信息处理单元用于根据电子数据表格单元所存贮的校准数据、补偿数据、温度传感器提供的实时温度数据、 对模数转换后的重量数据进行补偿和校准运算，最终按电子数据表格单元所存贮的特征参数换成重量相应的数据；所述通讯单元设有符合IEEE 1451. 2标准的TII接口，同时可配置有线串行通讯接口或无线通讯接口，所述通讯单元按电子数据表格单元存贮的通讯参数来接收命令及发送信息和数据；所述电源模块是即插即用电源，用于为上述各个单元和电路 {共 ο本技术方案中，所述电子数据表格单元符合IEEE 1451. 2标准，存贮的各种参数数据按规定协议在规定的地址存放。规定协议是根据用户的需要设置的协议。构成电子数据表格单元的称重传感器自识别数据，包括称重传感器的类型识别和属性内容，用于实现自识别功能，包括传感器的类型、制造厂商、型号、制造编号，还包括实现即插即用功能所需的传感器量程、灵敏度、精度。该自识别功能与规定的协议适配，在符合规定协议时才能实现自识别。
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具体的，构成电子数据表格的传感器特征参数，包括传感器量程、灵敏度即满量程时输出数、精度；构成电子数据表格的通讯参数包括通讯和网络化功能所需的通讯接口方式、波特率、通道参数；构成电子数据表格单元的校准数据包括灵敏度校准数据；补偿数据包括零点范围补偿数据、零点温度补偿数据、灵敏度温度补偿数据和灵敏度的线性补偿数据。称重传感器的通讯单元设有符合IEEE 1451. 2标准的TII接口，同时可配置有线串行通讯接口或无线通讯接口，所述通讯单元按电子数据表格单元存贮的通讯参数来接收命令及发送信息和数据；应用该通讯单元，使该数字称重传感器可以选择有线或者无线的通讯方式，该通讯接口可以根据用户的需要，灵活的设置成有线通讯接口或者无线通讯接口，其中，有线通讯接口可以是TTL、RS232、RS485串行通讯接口，TCP/IP协议接口或USB接口 ；无线通讯接口可以是射频、蓝牙或GPRS。通讯接口的兼容性，能够适应各种网络标准的要求，使该称重传感器实现了网络化的需求。在本发明实施例的技术方案中，电子数据表格单元采用非易失性存储器存储数据，所述非易失性存储器为EEPROM存储器、FLAH存储器或铁电存储器；所述存储器为单独的IC芯片或集成于MCU、ARM、S0C芯片中的非易失性的存贮单元。所述的单独的IC芯片是 EEPROM存储器、FLAH存储器或铁电存储器，电子数据表格单元被嵌入网络化智能数字称重传感器中，和传感器一起移动，使得一个传感器所需的所有信息总是随时可以得到，从而满足模拟称重传感器实现即插即用功能的需求。以下给出本技术方案的具体实施例请参阅图2，本发明实施例的一优选实施方式，所述电子数据表格单元、温度传感器、通讯单元是集成于MCU或ARM中的具有相同功能的单元。采用该技术方案，简化了网络化智能数字称重传感器的技术设计方案，减小了称重传感器电子线路的体积，有利于批量生产智能化网络化的称重传感器。请参阅图3，本发明实施例中采用集成电路SOC组成系统的另一种实施方式，在本发明实施例中所采用的技术方案是，所述信息处理单元为S0C，将所述电子数据表格单元、 温度传感器、通讯单元集成于所述SOC上。采用该技术方案，使称重传感器内部结构的集成度更高，方便生产、安装，利于批量生产，此外还能提高整个称重传感器在使用时的稳定性。本发明实施例中，所述的网络化智能数字称重传感器，不但将称重传感器输出的模拟信号数字化。由于通讯单元的通讯接口兼容IEEE1451. 2协议，满足网络化智能称重传感器独立接口(TII)的要求，进而使本发明实施例的称重传感器具有即插即用功能。此夕卜，通讯单元网络接口的兼容性，使该称重传感器可以很方便地添加到数字仪器和测量系统的网络中，数字仪器或测量系统可以按电子数据表格提供的参数来马上识别该称重传感器并且直接利用该传感器提供的实时重量数据，将其转换为重量值或用其进行运算、记录、 打印。。进而使生产者在生产的过程中可以批量地对温度、线性、迟滞、灵敏度等特性进行补偿或调整，因而可以提高传感器输出的精度和产品一致性，提高生产效率，解决了模拟称重传感器生产中的精度难以提高、生产效率低、成品率低等问题。丰富的可按需要配置的通讯接口，兼顾了现有传统的称重系统和电子衡器中的应用方式。此外电子数据表格单元被嵌入传感器中，随着传感器一起移动，使得一个传感器所需的所有信息总是随时可以得到。将温度补偿数据存贮在电子数据表格中，从而不需要传统的温度补偿元件，降低了传感器的直接材料成本，利于自动化生产，提高生产效率，还可以提高生产精度，并且可以批量生产分辨率相同的数字温度传感器。 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种网络化智能数字称重传感器，其特征在于，包括模拟称重传感器、温度传感器、 模数转换器、电子数据表格单元、信息处理单元、通讯单元和电源模块；所述电子数据表格单元符合IEEE1415.2标准，存贮的各种参数数据按规定协议在规定的地址存放，电子数据表格的数据包括自识别数据、特征参数、校准数据、补偿数据和实现通讯功能所需的通讯参数；所述模拟称重传感器由弹性体和应变片构成，将被测重量值转换成模拟的电信号；所述温度传感器为实现模拟称重传感器的实时温度特性补偿提供实时温度数据；所述温度传感器为模拟温度传感器或数字传感器；所述模数转换器将模拟称重传感器和模拟温度传感器产生的模拟电信号分别转换成数字信号；所述信息处理单元用于根据电子数据表格单元所存贮的校准数据、补偿数据、温度传感器提供的实时温度数据、对模数转换后的重量数据进行补偿和校准运算，最终按电子数据表格单元所存贮的特征参数换成重量相应的数据；所述通讯单元设有符合IEEE 1451. 2标准的TII接口，同时可配置有线串行通讯接口或无线通讯接口，所述通讯单元按电子数据表格单元存贮的通讯参数来接收命令及发送信息和数据；所述电源�？槭羌床寮从玫缭矗糜谖鲜龈鞲龅ピ偷缏饭┑�。
2.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于电子数据表格单元采用非易失性存储器存储数据，所述非易失性存储器为EEPROM存储器、FLAH存储器或铁电存储器，所述存储器为单独的IC芯片或集成于MCU、ARM、S0C芯片中的非易失性的存贮单兀。
3.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于构成电子数据表格的自识别数据，用于实现自识别功能，包括传感器的类型、制造厂商、型号、制造编号。
4.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于构成电子数据表格的传感器特征参数，包括传感器量程、灵敏度、精度。
5.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于构成电子数据表格单元的校准数据包括灵敏度校准数据。
6.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于所述补偿数据包括零点范围补偿数据、零点温度补偿数据、灵敏度温度补偿数据和灵敏度的线性补偿数据。
7.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于构成电子数据表格的通讯参数包括通讯和网络化功能所需的通讯接口方式、波特率、通道参数。
8.根据权利要求1所述的网络化智能数字称重传感器，其特征在于所述的有线通讯接口是TTL、RS232、RS485串行通讯接口，TCP/IP协议接口或USB接口 ；所述的无线通讯接口是射频、蓝牙或GPRS。
全文摘要
本发明公开了一种网络化智能称重传感器，包括模拟称重传感器、温度传感器、模数转换器、电子数据表格单元、信息处理单元、通讯单元和电源�？椤５缱邮荼砀竦ピ螴EEE1415.2标准，模拟称重传感器用于采集重量数据，温度传感器用于采集实时温度数据，模数转换器将重量数据和实时温度数据转换为相应的数字信号，信息处理单元对重量数据进行补偿校准后输出，所述通讯单元设有兼容IEEE1415.2标准的通讯接口和通用串行接口。本发明技术方案既符合IEEE1415.2标准对智能传感器独立接口的要求，同时解决了传感器制造中的精度难以提高、生产效率低、成品率低等问题，并能批量生产分辨率相同的数字称重传感器。
文档编号G01G3/18GK102538918SQ201210001010
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者卢国建, 陈明鑫 申请人:深圳市芯�？萍加邢薰�
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