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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    本实用新型公开了一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，包括有外壳、设置于外壳内的弹性体和内部空腔、安装于内部空腔内的信号处理电路板、以及设置于外壳上的受力件，受力件与弹性体连接，信号处理电路板将压力和扭力的mV级电压信号转换成对应的数字信号后输出，既能保证测量的精度，又能提高输出信号的抗干扰性能，实现压扭复合力传感器输出信号的远距离传输。
    公开号:CN214333890U
    申请号:CN202120714485.6U
    申请日:2021-04-08
    公开日:2021-10-01
    发明作者:刘鑫龙；黄硕；周雨胜；范振；罗少轩
    申请人:Bengbu College；
    IPC主号:G01D21-02
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及传感器领域，具体是一种带数字信号输出的压扭复合力传感器。
    [n0002] 压扭复合力传感器是指能同时测量压力和扭力的复合力传感器，这种传感器主要用于机械臂和工业机器人等自动化生产设备。目前，压扭复合力传感器自身只能输出mV级电压信号，在工业环境中容易受到干扰，降低了检测的准确度，进而对自动化生产设备的加工精度和良品率造成不利影响。
    [n0003] 目前，对于压扭复合力传感器的信号处理主要有两种方法，一种是直接将mV级电压信号接入控制仪表，这种方式的缺点是传感器与仪表间的距离比较远，导致mV级电压信号在传输过程中很容易受到外部环境的干扰，导致检测精度下降；另一种方式是在传感器和控制仪表之间连接一个外部变送器，将mV级电压信号转换成标准信号后再输出给控制仪表，这种方式的优点是抗干扰能力强，但是缺点就是需要外挂一个变送器盒，这个变送器盒在高速移动的机械臂上很难固定，而且持续的大幅度晃动容易导致变送器盒内部电路板和电子元器件的松动，可靠性降低。
    [n0004] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，能够将压力和扭力的mV级电压信号转换成对应的数字信号后输出，既能保证测量的精度，又能提高输出信号的抗干扰性能，实现压扭复合力传感器输出信号的远距离传输。
    [n0005] 本实用新型的技术方案为：
    [n0006] 一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，包括有外壳、设置于外壳内的弹性体和内部空腔、安装于内部空腔内的信号处理电路板、以及设置于外壳上的受力件，所述的受力件与弹性体连接，所述的信号处理电路板上设置有单片机U2、压力信号AD转换芯片U1、扭力信号AD转换芯片U3和RS485电平转换芯片U5，压力信号AD转换芯片U1的模拟信号输入端、扭力信号AD转换芯片U3的模拟信号输入端均与弹性体连接，AD转换芯片U1的数字信号输出端、扭力信号AD转换芯片U3的数字信号输出端分别与单片机U2对应的端口连接，RS485电平转换芯片U5的信号输入端与单片机U2对应的端口连接，RS485电平转换芯片U5的信号输出端与RS485总线连接。
    [n0007] 所述的压力信号AD转换芯片U1的模拟信号输入端、扭力信号AD转换芯片U3的模拟信号输入端分别通过对应的内部电缆与弹性体连接。
    [n0008] 所述的压力信号AD转换芯片U1、扭力信号AD转换芯片U3均选用型号为TM1237的AD转换芯片。
    [n0009] 所述的单片机U2选用型号为STC11F系列的单片机。
    [n0010] 所述的RS485电平转换芯片U5选用型号为SP3485的485电平转换芯片。
    [n0011] 所述的RS485总线的内端与RS485电平转换芯片U5的信号输出端连接，RS485总线的外端部引出到外壳外。
    [n0012] 本实用新型的优点：
    [n0013] 本实用新型可以同时输出压力和扭力两通道数字信号，传输距离远，抗干扰能力强；而且不再需要外挂变送器，安装简单方便，长期运行的稳定性和可靠性较高。
    [n0014] 图1是本实用新型的结构示意图。
    [n0015] 图2是本实用新型压力信号AD转换芯片U1的电路图。
    [n0016] 图3是本实用新型扭力信号AD转换芯片U3的电路图。
    [n0017] 图4是本实用新型单片机U2的电路图。
    [n0018] 图5是本实用新型RS485电平转换芯片U5的电路图。
    [n0019] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0020] 见图1，一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，包括有外壳1、设置于外壳内1的弹性体2和内部空腔3、安装于内部空腔3内的信号处理电路板4、以及设置于外壳1上的受力件5，受力件5与弹性体2连接。
    [n0021] 见图2-图5，信号处理电路板4上设置有单片机U2、压力信号AD转换芯片U1、扭力信号AD转换芯片U3和RS485电平转换芯片U5，弹性体2输出的压力差分信号AIN2+和AIN2-输入到压力信号AD转换芯片U1的引脚4和引脚3，压力信号AD转换芯片U1的引脚6和引脚5分别接单片机U2的引脚42和引脚41，弹性体3输出的扭力差分信号AIN1+和AIN1-输入到扭力信号AD转换芯片U3的引脚4和引脚3，扭力信号AD转换芯片U3的引脚6和引脚5分别接单片机U2的引脚40和引脚39，RS485电平转换芯片U5的引脚1和引脚4分别接单片机U2的引脚5和引脚7，RS485电平转换芯片U5的引脚2和引脚3短接后共同接到单片机U2的引脚6，RS485电平转换芯片U5的引脚8和引脚5分别接VCC和GND，电容C9是退耦电容，两端分别接VCC和GND，电阻R2是上拉电阻，两端分别接VCC和RS485电平转换芯片U5的引脚7，电阻R4是下拉电阻，两端分别接GND和RS485电平转换芯片U5的引脚6，R3是匹配电阻，两端分别接RS485电平转换芯片U5的引脚6和引脚7，D1是瞬态抑制二极管，两端分别接RS485电平转换芯片U5的引脚7和GND，D3是瞬态抑制二极管，两端分别接RS485电平转换芯片U5的引脚6和GND，D2是瞬态抑制二极管，两端分别接RS485电平转换芯片U5的引脚6和引脚7，RS485电平转换芯片U5的引脚6和引脚7共同输出RS485总线信号并RS485总线7的内端连接，RS485总线7的外端部引出到外壳1外。
    [n0022] 其中，压力信号AD转换芯片U1、扭力信号AD转换芯片U3均选用型号为TM1237的AD转换芯片；单片机U2选用型号为STC11F系列的单片机；RS485电平转换芯片U5选用型号为SP3485的485电平转换芯片。
    [n0023] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
    权利要求:
    Claims (6)
    [0001] 1.一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，其特征在于：包括有外壳、设置于外壳内的弹性体和内部空腔、安装于内部空腔内的信号处理电路板、以及设置于外壳上的受力件，所述的受力件与弹性体连接，所述的信号处理电路板上设置有单片机U2、压力信号AD转换芯片U1、扭力信号AD转换芯片U3和RS485电平转换芯片U5，压力信号AD转换芯片U1的模拟信号输入端、扭力信号AD转换芯片U3的模拟信号输入端均与弹性体连接，AD转换芯片U1的数字信号输出端、扭力信号AD转换芯片U3的数字信号输出端分别与单片机U2对应的端口连接，RS485电平转换芯片U5的信号输入端与单片机U2对应的端口连接，RS485电平转换芯片U5的信号输出端与RS485总线连接。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，其特征在于：所述的压力信号AD转换芯片U1的模拟信号输入端、扭力信号AD转换芯片U3的模拟信号输入端分别通过对应的内部电缆与弹性体连接。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，其特征在于：所述的压力信号AD转换芯片U1、扭力信号AD转换芯片U3均选用型号为TM1237的AD转换芯片。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，其特征在于：所述的单片机U2选用型号为STC11F系列的单片机。
    [0005] 5.根据权利要求1所述的一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，其特征在于：所述的RS485电平转换芯片U5选用型号为SP3485的485电平转换芯片。
    [0006] 6.根据权利要求1所述的一种带数字信号输出的压扭复合力传感器，其特征在于：所述的RS485总线的内端与RS485电平转换芯片U5的信号输出端连接，RS485总线的外端部引出到外壳外。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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