專利名稱：采用增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電磁力平衡式天平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁力平衡式天平電路模塊，尤其涉及該電路模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換
背景技術(shù)：
電磁力平衡式天平是一種智能化質(zhì)量計(jì)量?jī)x器，是廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、工廠、 實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，具有稱量快速、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)校準(zhǔn)、故障自診斷等多種機(jī)械 天平所無(wú)法具備的功能與優(yōu)越性。由圖1可見(jiàn)傳統(tǒng)的電磁力平衡式天平的工作原理如下其中負(fù)責(zé)采集PID控制器輸出信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器必須有極高的精度與線性度，否 則就不能滿足電磁力平衡式天平百萬(wàn)分之一精度的要求。積分式或V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器由于 其良好的抗噪聲特性，一直被絕大多數(shù)電磁力平衡式天平采用。但是由于此類由幾十個(gè)分 立器件組成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要達(dá)到良好的效果就必須小心的挑選眾多的元器 件。一旦有一個(gè)元器件出了問(wèn)題就會(huì)影響到整個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度，甚至使其無(wú)法正常工 作。同時(shí)該系統(tǒng)需要另外一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于采集電磁力平衡式天平傳感器中的溫度傳感 器信號(hào)，以進(jìn)行系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償。當(dāng)然在有些方案中，測(cè)溫與的PID控制器信號(hào)測(cè)量共用同 一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器兩者是通過(guò)多路開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，分時(shí)復(fù)用。但是由于積分式或V/F模數(shù)轉(zhuǎn) 換器的轉(zhuǎn)換速度一般比較低(一般要達(dá)到百萬(wàn)分之一的精度，其轉(zhuǎn)換速度在IOHz以下)，再 考慮到分時(shí)復(fù)用時(shí)切換信號(hào)所需要的建立時(shí)間，這種方案會(huì)有造成測(cè)量延誤的問(wèn)題。同時(shí)， 測(cè)量PID控制器信號(hào)為絕對(duì)測(cè)量。而對(duì)溫度傳感器的測(cè)量為了提高精度，一般采取相對(duì)測(cè) 量的方案。這樣在分時(shí)復(fù)用時(shí)切換信號(hào)時(shí)，不僅要切換測(cè)量信號(hào)，而且還要切換模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的基準(zhǔn)信號(hào)，而且不能引入誤差。即使設(shè)計(jì)者很好的解決了以上問(wèn)題，也必將增加系統(tǒng)的復(fù) 雜性及成本。同時(shí)由于大量分立元件的采用，也降低了系統(tǒng)的可靠性。雖然也有集成化的 積分式或V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片問(wèn)世，但精度都無(wú)法與用分立器件構(gòu)成的此類模數(shù)轉(zhuǎn)換器相 比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種采用增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電磁力 平衡式天平，旨在解決上述的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括電磁式天平傳感器；所述的電磁式天平傳感器分別連接溫度傳感器 信號(hào)調(diào)理器和PID控制器；PID控制器連接信號(hào)輸出及調(diào)理模塊；還包括一個(gè)增量調(diào)制型模 數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)輸出及調(diào)理 模塊以及信號(hào)處理單片機(jī)相連；信號(hào)處理單片機(jī)與鍵盤、顯示外設(shè)相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是可以完全替代由大量分立器件組成的復(fù) 雜電路，同時(shí)大大的提高了電磁力平衡式天平可靠性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電磁力平衡式天平電路模塊圖；圖2是本發(fā)明電路模塊圖；圖3是圖2中增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述由圖2可見(jiàn)本發(fā)明包括電磁式天平傳感器；所述的電磁式天平傳感器分別連接溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器和PID控制器；PID控制器連接信號(hào)輸出及調(diào)理模塊；還包括一個(gè)增 量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器、信號(hào) 輸出及調(diào)理模塊以及信號(hào)處理單片機(jī)相連；信號(hào)處理單片機(jī)與鍵盤、顯示外設(shè)相連；所述的增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器為ADI公司的AD7190模數(shù)轉(zhuǎn)換器。由圖3可見(jiàn)增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器又稱為Σ -Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是近20年中逐 漸發(fā)展起來(lái)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由Σ -Δ調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器組成。本發(fā)明使用增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作原理如下在圖2中可以看到省去了一個(gè)用于采集電磁力平衡式天平傳感器中的溫度傳感 器信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其原因是大多數(shù)增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器都提供多路信號(hào)采集通道。 同時(shí)，增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率很高，可以根據(jù)精度的要求選擇不同的采樣速率。 以申請(qǐng)人研發(fā)的300g Img天平為例，采用了 ADI公司的AD7190模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該芯片提供 了 4個(gè)單端輸入或兩個(gè)差分輸入，兩個(gè)可選的基準(zhǔn)輸入端，采樣率4. 7Hz-4800Hz可調(diào)，非線 性為Ippm ( —百萬(wàn)分之一)，失調(diào)電壓為5nV，失調(diào)電壓溫漂為5nV/°C，增益溫漂為lppm，采 樣率為960Hz時(shí)均方根噪聲為4uV (約為lppm)。這種溫漂性能是絕大多數(shù)分立器件組成的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器望塵莫及的。本發(fā)明解決了老方案中的所有難題，使用一塊芯片就可以完全替代由大量分立器 件組成的復(fù)雜電路，同時(shí)大大的提高了可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。
權(quán)利要求
一種采用增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電磁力平衡式天平，包括電磁式天平傳感器；所述的電磁式天平傳感器分別連接溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器和PID控制器；PID控制器連接信號(hào)輸出及調(diào)理模塊；其特征在于還包括一個(gè)增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)輸出及調(diào)理模塊以及信號(hào)處理單片機(jī)相連；信號(hào)處理單片機(jī)與鍵盤、顯示外設(shè)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電磁力平衡式天平，其特征在 于所述的增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器為ADI公司的AD7190模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電磁力平衡式天平，包括電磁式天平傳感器；所述的電磁式天平傳感器分別連接溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器和PID控制器；PID控制器連接信號(hào)輸出及調(diào)理模塊；還包括一個(gè)增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述的增量調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與溫度傳感器信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)輸出及調(diào)理模塊以及信號(hào)處理單片機(jī)相連；信號(hào)處理單片機(jī)與鍵盤、顯示外設(shè)相連；本發(fā)明的有益效果是可以完全替代由大量分立器件組成的復(fù)雜電路，同時(shí)大大的提高了電磁力平衡式天平可靠性。
文檔編號(hào)G01G7/02GK101819057SQ20091004681
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者孫宇峰, 張 杰 申請(qǐng)人:上海友聲衡器有限公司;上海高衡電子有限公司;上海衡晶軟件有限公司