一种微型数字称重传感器及称重系统的制作方法

本发明实施例涉及称重传感器，尤其涉及一种微型数字称重传感器及称重系统。

背景技术：

1、称重传感器是一种将质量信号转换为可测量电信号的装置，广泛应用于工业称重、商业计量、医疗检测、物流仓储等诸多领域。随着物联网和智能制造的快速发展，对称重传感器的数字化、小型化、低功耗和高精度的要求日益提高。

2、传统的应变式称重传感器输出的是差分模拟电压信号。这种模拟信号需要经过后续的信号调理电路（如仪表放大器）进行放大处理后，再由独立的模数转换器（adc）转换为数字信号，最后通过微控制器进行数据处理和通信传输。这种传统方案存在以下问题：

3、首先，由于应变式称重传感器输出的是差分信号，若需要数字信号输出，必须额外增加一个模数转换模块。这不仅增加了系统的复杂度和成本，还引入了额外的接口和连接器，增加了人工成本和物料成本。其次，传统的模拟称重传感器输出的信号容易受到电磁干扰和传输线损的影响，在长距离传输时精度下降明显。为了获得稳定的重量数据，需要在后级电路中增加复杂的软件滤波算法，增加了使用者的开发难度。再次，传统方案中，模数转换模块、信号处理模块和通信模块各自独立，整体体积较大，难以满足微型化应用场景的需求。同时，各个模块之间的接口匹配和电平转换也增加了系统设计的复杂性。此外，传统模拟称重传感器在防水、防尘等环境适应性方面存在不足，难以在潮湿、多尘等恶劣环境中长期稳定工作。因此，本申请提出一种至少部分解决所述问题的微型数字称重传感器及称重系统。

技术实现思路

1、鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种微型数字称重传感器和称重系统，以解决现有技术中称重传感器需要外接模数转换模块、系统复杂、体积大、成本高的问题。

2、本发明实施例提供一种微型数字称重传感器，包括：

3、应变式称重敏感单元，用于将所受压力转换为差分模拟电压信号；

4、模数转换模块，与所述应变式称重敏感单元连接，用于将所述差分模拟电压信号转换为数字信号；

5、数字处理模块，与所述模数转换模块连接，用于对所述数字信号进行滤波处理和重量计算，生成重量数据；

6、通信接口模块，与所述数字处理模块连接，用于通过串行通信接口对外输出所述重量数据；

7、其中，所述数字处理模块内置有非易失性存储器，用于存储标定参数和零点数据。

8、在本发明实施例中，通过将应变式称重敏感单元、模数转换模块、数字处理模块和通信接口模块集成于一体，使用者可以直接通过串行通信接口（如232串口或i2c接口）读取重量数据，无需外接模数转换板和额外的信号处理电路。数字处理模块内置的滤波单元对重量数据进行滤波处理，输出的数据已经过滤波处理，可以直接使用。

9、优选地，所述通信接口模块包括i2c通信接口和/或uart串口通信接口。所述uart串口通信接口的波特率为9600bps，数据长度为8bit，无奇偶校验，起始位为1bit，停止位为1bit。通过提供多种通信接口，本发明的微型数字称重传感器可以方便地与各种主机设备（如单片机、计算机、plc等）进行连接和数据交互。

10、优选地，所述数字处理模块的工作电压范围为3.0v至5.5v。宽电压范围的设计使得传感器可以直接应用于3.0v或5v系统中，不必增加电平转换电路、低压差线性稳压器（ldo）或直流-直流转换器（dc-dc）等电压处理电路。

11、优选地，所述非易失性存储器为flash存储器，用于存储标定零点重量和记忆零点重量，所述记忆零点重量在传感器断电后保持。通过内置flash存储器，传感器可以在断电后保留标定参数和零点数据，重新上电后无需重新标定即可直接使用。

12、优选地，本发明实施例的微型数字称重传感器还包括标定控制模块，用于响应外部输入的命令，控制所述传感器进入标定模式，并在标定过程中接收标定重量参数；所述标定控制模块在标定成功后，将标定结果存储于所述非易失性存储器中。

13、进一步优选地，所述标定控制模块包括：零点标定单元，用于响应零点标定命令，获取当前实时重量作为标定零点重量并存储于所述非易失性存储器中；重量标定单元，用于响应重量标定命令，接收标定重量参数，根据所述标定重量参数和当前adc内码计算标定系数。

14、优选地，所述数字处理模块包括：滤波单元，用于对所述模数转换模块输出的数字信号进行数字滤波处理，输出滤波后的重量数据；重量计算单元，用于根据所述滤波后的重量数据以及所述非易失性存储器中存储的标定参数，计算实时重量值。

15、优选地，所述通信接口模块支持至少两个通信地址，所述通信地址通过外部引脚的电平状态进行配置。例如，当地址引脚悬空时，通信地址为第一地址；当地址引脚对地短路时，通信地址为第二地址。通过引脚配置通信地址，可以在同一总线上挂载多个传感器，实现多路称重。

16、优选地，本发明实施例的微型数字称重传感器还包括防水封装壳体，所述防水封装壳体的防水等级达到ipx7。ipx7的防水等级使得传感器可以在潮湿环境甚至短时间浸水的情况下正常工作。

17、本发明实施例还提供一种称重系统，包括至少一个本发明实施例提供的微型数字称重传感器，以及通过串行通信接口与所述微型数字称重传感器连接的主机设备。

18、相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

19、本发明实施例提供的微型数字称重传感器和称重系统，通过将应变式称重敏感单元、模数转换模块、数字处理模块和通信接口模块集成为一体，实现了传感器的小型化，体积可以做到40mm×9.8mm×5.35mm至58mm×12.7mm×8mm的范围。同时，内置的数字滤波处理和标定功能使得用户可以直接读取经过处理的重量数据，无需额外的模数转换板和软件滤波开发，大大降低了使用难度和系统成本。宽电压范围设计、多种通信接口支持和ipx7防水等级进一步拓展了传感器的应用场景。

1.一种微型数字称重传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，所述通信接口模块包括i2c通信接口和/或uart串口通信接口；

3.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，所述数字处理模块的工作电压范围为3.0v至5.5v。

4.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，所述非易失性存储器为flash存储器，用于存储标定零点重量和记忆零点重量；

5.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的微型数字称重传感器，其特征在于，所述标定控制模块包括：

7.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，所述数字处理模块包括：

8.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，所述通信接口模块支持至少两个通信地址，所述通信地址通过外部引脚的电平状态进行配置。

9.根据权利要求1所述的微型数字称重传感器，其特征在于，还包括防水封装壳体，所述防水封装壳体的防水等级为ipx7。

10.一种称重系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至9任一项所述的微型数字称重传感器，以及通过串行通信接口与所述微型数字称重传感器连接的主机设备。