低成本多通道称重检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及体外诊断设备中使用的称重检测系统，尤其是涉及一种低成本多通道称重检测系统。


背景技术：

2.体外诊断设备（自动生化分析仪、化学发光分析仪）使用过程中，用户希望设备能够实时准确的检测并提示检测样本、反应试剂和废液等物品的使用量，这样方便用户清楚的知道当前样本量是否合适，以及反应试剂剩余使用时长和废液倾倒处理剩余时间。现有的体外诊断设备在工作时，根据称重对象的不同，对测量精度的要求也不同。通常样本的重量很轻，一般都在20g以内，试剂的容量一般都在1kg以内，废液的容量比较大，一般都在20kg，甚至更大；这就不仅要求实时高精度的重量检测，具备多个检测通道，同时还要兼容多种量程的传感器。
3.现有体外诊断设备的称重检测电路多采用ti公司的ads123x系列芯片，采用单个adc芯片实现单通道称重检测，多通道称重检测的实现是采用多个单通道称重检测电路进行叠加。上述通过增加adc芯片数量来增加检测通道的方式，无疑会使产品的成本成倍的增加，而且多个adc芯片的切换，也会对程序设计带来不少麻烦；此外，这样的实现形式，也导致adc芯片的匹配电路数量增加。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种低成本多通道称重检测系统，适用于多种类型的称重传感器。
5.为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：
6.本实用新型所述低成本多通道称重检测系统，包括直流电源和若干个称重传感器接口连接器，每个所述称重传感器接口连接器分别通过一个信号滤波处理电路与模数转换器的一个模拟信号输入接口连接，所述信号滤波处理电路用于将称重传感器接口连接器输出的电压信号中的干扰信号滤除后输出给所述模数转换器；模数转换器数字信号输出接口与微处理器的数字信号输入接口连接，所述微处理器将模数转换器输出的数字信号转化为重量数据；微处理器数据输出接口与can收发器数据输入接口连接，所述can收发器数据输出接口通过can接口电路与上位机的can数据输入接口连接。
7.可选择地，所述信号滤波处理电路为rc滤波器。
8.可选择地，所述直流电源为24v直流电源，所述24v直流电源输出端经稳压器向所述can收发器提供5v电源；所述稳压器输出的5v电源经 dc/dc转换器向模数转换器和微处理器提供3.3v电源。
9.本实用新型采用一个模数转换器（adc芯片）实现了八路重量采集通道，所用器件数量少，成本低，程序设计简单；八路重量采集通道控制灵活，适合多种类型的称重传感器，采集精度达30mg。
附图说明
10.图1是本实用新型的电路原理框图。
11.图2是本实用新型实施例的电路原理图。
具体实施方式
12.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的一部分实施例，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作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。
13.如图1、2所示，本实用新型所述的低成本多通道称重检测系统，包括直流电源和八个称重传感器接口连接器j1-j8；由于支持八路称重采集通道，接口数量比较多，所以采用jst公司的ph连接器，它是2.0mm间距的板端连接器，可以有效避免连接器体积较大而增大电路板的尺寸，同时它带有锁扣功能，可以保证连接器的线端和板端牢靠连接，有效避免接触不良，此外，连接器具备防呆功能，可有效的避免方向插反，诸多人性化的设计，大大提高了电路板的灵活性、安全性、可靠性和稳定性。
14.每个称重传感器接口连接器分别通过一个信号滤波处理电路与模数转换器u1的一个模拟信号输入接口连接，本实施例的信号滤波处理电路采用rc滤波器。称重传感器接口连接器用于连接称重传感器，当称重传感器上不放物体时，称重传感器输出的电压信号为0mv，当称重传感器上放置物体时会产生一个毫伏级的电压信号，物体的重量越大，电压信号的值越大。称重传感器输出的电压信号通过rc滤波电路进行滤波处理，除此之外，在pcb布线时要求采取差分等长等间距的方式进行布线，这不仅可以增加抗干扰性，也可以保证信号大小一样。
15.模数转换器u1的作用是将经滤波处理后的差分信号，首先在模数转换器u1内部进行信号放大，然后将放大后的模拟信号转化为数字信号，最后经其内部的sinc4数字滤波器滤波后，通过spi通信的形式将数据输出。
16.模数转换器u1采用adi公司型号为ad7124的adc芯片，它一共有16个通道分别为ain0-ain15，本实施例中，通过寄存器配置ain0、ain2、ain4、ain6、ain8、ain10、ain12和ain14分别为采集通道1-8的正向差分接收信号，通过寄存器配置ain1、ain3、ain5、ain7、ain9、ain11、ain13和ain15分别为采集通道1-8的反向差分接收信号；为了pcb布线方便，将相邻的两个端口定义为一个通道，如ain0和ain1定义为一个通道，命名为采集通道1。sclk（serial clock input）为u1的串行时钟输入信号，本实施例用于接收mcu（微处理器）提供的时钟信号；clk（clock）信号为芯片的时钟选择信号，用于选择内部时钟信号是否使用，本实施例做接地处理，默认不用；din（data input）为u1的串行数据输入信号，用于接收mcu输出的指令信号；dout（data output）为芯片u1的串行数据输出信号，用于滤波后的ad值数据发送给mcu；cs(chip select)为u1的片选信号，用于选择u1，若接收到为低电平，则说明u1开始和mcu通信；sync（synchronous）为u1的同步输入信号，当使用多个adc芯片（ad7124）时，可以使其数字滤波器与模拟调制器同步。adc芯片的增益1-128可调，基于adc芯片的噪声和称重传感器的输入范围，本实施例选择64倍增益，采样点数最大可以为19.2k；为保证采集30mg的采集精度，采样点数设置为800sps，采用sinc4数字滤波器。
17.微处理器u2采用stm32公司的单片机stm32f103c8t6；来自u1的ad值在mcu内部通过公式计算转换为相应的重量值，然后再对重量值做一个中值滤波，有效的滤除最大值和最小值，然后中间数值求平均值滤除干扰值，提高采集数据的精度。spi(serial peripheral interface)为串行外设接口，分别通过spi-clk、spi-din、spi-dout信号和u1进行时钟同步和数据通信，mcu将重量值发送给can收发器u3，u3通过can接口电路发送给上位机。本案u3采用nxp公司的tja1051,它用于将来自mcu输出的重量数据通过ttl形式转换为can总线形式，提高传输距离和增强抗干扰性；其中，txd(transmit data input)为发射数据输入接口，rxd(receive data output)为接收数据输出接口，canh（high-level can bus line）为can总线高电平信号，canl（low-level can bus line）为can总线低电平信号。can接口电路采用jst公司的shf连接器，具有带锁扣、防呆等功能，可以有效保证传输的稳定性和可靠性。
18.电源部分采用单电源 24v供电，通过稳压器k7805转换为 5v，用于u3芯片供电， 5v通过dc/dc转换器（ams1117）转换为 3.3v，用于u1芯片和u2芯片的供电。