四角平衡的全桥电路及体重秤.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010240353.4 (22)申请日 2020.03.30 (71)申请人 深圳芯易德科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区西乡街 道宝源路深圳名优工业产品展示采购 中心A座四楼A412 (72)发明人 陈征宇 (74)专利代理机构 深圳市恒程创新知识产权代 理有限公司 44542 代理人 张小容 (51)Int.Cl. G01G 19/44(2006.01) G01G 3/142(2006.01) G01G 3/147(2006.01) (54)发明名称 。

2、四角平衡的全桥电路及体重秤 (57)摘要 本发明公开一种四角平衡的全桥电路及体 重秤， 该四角平衡的全桥电路包括供电模块、 全 桥传感电路、 模数转换电路和控制电路； 供电模 块的输出端与全桥传感电路的电源端连接， 全桥 传感电路、 模数转换电路与控制电路依次顺序连 接； 全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥 电路， 每一单桥传感器均与单桥电路连接组成一 全桥传感器， 电源模块的输出端分别与每一单桥 传感器的电源端连接； 每一全桥传感器， 用于检 测被测物体的重量， 并输出差分信号至模数转换 电路； N为大于或等于4的整数； 模数转换电路将N 组差分信号转换成数字电压信号； 控制电路根据 。

3、N组数字电压信号确定被测物体的重量值。 本发 明技术方案提升了体重秤测量精确性。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 111307260 A 2020.06.19 CN 111307260 A 1.一种四角平衡的全桥电路， 应用于体重秤， 所述体重秤包括基板， 其特征在于， 所述 四角平衡的全桥电路包括供电模块、 设置于所述基板上的全桥传感电路、 模数转换电路和 控制电路； 所述供电模块的输出端与所述全桥传感电路的电源端连接， 所述全桥传感电路的输出 端与所述模数转换电路的输入端连接， 所述模数转换电路的输出端与所述控制电路的输入 端连接； 其中， 所述全桥传感电路具有N组单桥传感器和。

4、1组单桥电路， 每一所述单桥传感器均与所述 单桥电路连接组成一全桥传感器， 所述电源模块的输出端分别与每一所述单桥传感器的电 源端连接； 每一所述全桥传感器， 用于检测被测物体的重量， 并输出差分信号至所述模数转 换电路； N为大于或等于4的整数； 所述模数转换电路， 用于将所述全桥传感电路中N组全桥传感器分别输出的差分信号 转换成数字电压信号， 并输出至所述控制电路； 所述控制电路， 用于根据所述模数转换电路输出的N组数字电压信号确定被测物体的 重量值。 2.如权利要求1所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 每一所述单桥传感器包括2 片串联连接的应变片， 所述单桥电路为2个串联连接的电阻。

5、或者2片串联连接的应变片。 3.如权利要求1所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 所述全桥传感电路具有4组 单桥传感器。 4.如权利要求2或3所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 每一所述单桥传感器和 所述单桥电路中的应变片均为电阻式压力传感器。 5.如权利要求1所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 所述供电模块包括电源模块 和电源管理模块， 所述电源管理模块连接所述控制电路与所述电源模块， 用于检测所述电 源模块的电量， 并输出电量检测信号至所述控制电路。 6.如权利要求5所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 所述四角平衡的全桥电路还 包括电源接口， 所述电源接口通过所述电源。

6、管理模块连接所述电源模块， 以为所述电源模 块充电。 7.如权利要求5所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 所述电源模块为可充电电 池。 8.如权利要求6所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 所述可充电电池为锂离子电 池、 镍氢电池或者镍铬电池。 9.如权利要求5所述的四角平衡的全桥电路， 其特征在于， 所述四角平衡的全桥电路还 包括显示电路， 所述显示电路的输入端与所述控制电路的输出端连接， 用于显示被测物体 重量值及所述电源模块的电量。 10.一种体重秤， 其特征在于， 所述体重秤包括如权利要求1至9任意一项所述的四角平 衡的全桥电路。 权利要求书 1/1 页 2 CN 11130。

7、7260 A 2 四角平衡的全桥电路及体重秤 技术领域 0001 本发明涉及体重秤技术领域， 特别涉及一种四角平衡的全桥电路及体重秤。 背景技术 0002 体重秤的传感器是在一个薄金属片上放置两片电阻式应变片， 这两个应变片组成 一个 “单桥传感器” ， 通常体重秤采用四个 “单桥传感器” 组成一个大的 “全桥” ， 利用体重秤 受力时电阻式应变片不同的阻值变化， 产生和压力成正比的电信号， 输出全桥差分信号。 0003 然而目前的体重秤由于采用四个 “单桥传感器” ， 当被测物体加载到秤盘的不同位 置时， 四个传感器感受的压力不一样， 导致体重秤存在较大的四角偏差， 被测物体加载到秤 盘的不。

8、同位置时， 体重秤读数也存在差别。 发明内容 0004 本发明的主要目的是提出一种四角平衡的全桥电路及体重秤， 旨在提升体重秤测 量精确性。 0005 为实现上述目的， 本发明提出一种四角平衡的全桥电路， 应用于体重秤， 所述体重 秤包括基板， 所述四角平衡的全桥电路包括供电模块、 设置于所述基板上的全桥传感电路、 模数转换电路和控制电路； 0006 所述供电模块的输出端与所述全桥传感电路的电源端连接， 所述全桥传感电路的 输出端与所述模数转换电路的输入端连接， 所述模数转换电路的输出端与所述控制电路的 输入端连接； 其中， 0007 所述全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路， 每一所。

9、述单桥传感器均与 所述单桥电路连接组成一全桥传感器， 所述电源模块的输出端分别与每一所述单桥传感器 的电源端连接； 每一所述全桥传感器， 用于检测被测物体的重量， 并输出差分信号至所述模 数转换电路； N为大于或等于4的整数； 0008 所述模数转换电路， 用于将所述全桥传感电路中N组全桥传感器分别输出的差分 信号转换成数字电压信号， 并输出至所述控制电路； 0009 所述控制电路， 用于根据所述模数转换电路输出的N组数字电压信号确定被测物 体的重量值。 0010 可选地， 每一所述单桥传感器包括2片串联连接的应变片， 所述单桥电路为2个串 联连接的电阻或者2片串联连接的应变片。 0011 可。

10、选地， 所述全桥传感电路具有4组单桥传感器。 0012 可选地， 每一所述单桥传感器和所述单桥电路中的应变片均为电阻式压力传感 器。 0013 可选地， 所述基板的材料为铝。 0014 可选地， 所述供电模块包括电源模块和电源管理模块， 所述电源管理模块连接所 述控制电路与所述电源模块， 用于检测所述电源模块的电量， 并输出电量检测信号至所述 说明书 1/6 页 3 CN 111307260 A 3 控制电路。 0015 可选地， 所述四角平衡的全桥电路还包括电源接口， 所述电源接口通过所述电源 管理模块连接所述电源模块， 以为所述电源模块充电。 0016 可选地， 所述电源模块为可充电电池。。

11、 0017 可选地， 所述四角平衡的全桥电路还包括显示电路， 所述显示电路的输入端与所 述控制电路的输出端连接， 用于显示被测物体重量值及所述电源模块的电量。 0018 本发明还提出一种体重秤， 所述体重秤包括如上所述的四角平衡的全桥电路； 所 述四角平衡的全桥电路包括供电模块、 设置于所述基板上的全桥传感电路、 模数转换电路 和控制电路； 0019 所述供电模块的输出端与所述全桥传感电路的电源端连接， 所述全桥传感电路的 输出端与所述模数转换电路的输入端连接， 所述模数转换电路的输出端与所述控制电路的 输入端连接； 其中， 0020 所述全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组单桥电路， 每一所。

12、述单桥传感器均与 所述单桥电路连接组成一全桥传感器， 所述电源模块的输出端分别与每一所述单桥传感器 的电源端连接； 每一所述全桥传感器， 用于检测被测物体的重量， 并输出差分信号至所述模 数转换电路； N为大于或等于4的整数； 0021 所述模数转换电路， 用于将所述全桥传感电路中N组全桥传感器分别输出的差分 信号转换成数字电压信号， 并输出至所述控制电路； 0022 所述控制电路， 用于根据所述模数转换电路输出的N组数字电压信号确定被测物 体的重量值。 0023 本发明技术方案四角平衡的全桥电路中全桥传感电路具有N组单桥传感器和1组 单桥电路， 每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全。

13、桥传感器， 所述电源模块 的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接， 使得全桥传感电路具有N组全桥传感 器， 每一全桥传感器分别检测被测物体的重量， 并分别输出模拟信号至模数转换器， 模数转 换器就将接收的N组模拟信号转换成N组数字信号输出至控制电路， 控制电路对N组数字信 号进行处理， 以计算出被测物体的重量值。 解决了体重秤在测量被测物体时， 导致的四角偏 差问题， 提升了体重秤测量精确性。 附图说明 0024 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，。

14、 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 0025 图1为现有技术中体重秤单桥传感器一实施例的结构示意图； 0026 图2为现有技术中体重秤全桥传感电路一实施例的电路结构示意图； 0027 图3为本方案中体重秤四角平衡的全桥电路一实施例的结构示意图； 0028 图4为本方案中体重秤全桥传感电路一实施例的电路结构示意图。 0029 附图标号说明： 说明书 2/6 页 4 CN 111307260 A 4 0030 0031 0032 本发明目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。 具体实施方式 0033。

15、 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明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发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基 于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。 0034 需要说明， 若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、 下、 左、 右、 前、 后)， 则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、 运动情况等， 如果该特定姿态发生改变时， 则该方向性指示也相应地随之改变。 0035 另外， 若本发明实施例中有涉及 “第一” 、“。

16、第二” 等的描述， 则该 “第一” 、“第二” 等 的描述仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技 术特征的数量。 由此， 限定有 “第一” 、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特 征。 另外， 若全文中出现的 “和/或” 的含义为， 包括三个并列的方案， 以 “A和/或B” 为例， 包括 A方案， 或B方案， 或A和B同时满足的方案。 另外， 各个实施例之间的技术方案可以相互结合， 但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础， 当技术方案的结合出现相互矛盾或无 法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在， 也不在本发明要求的保护范围之内。 00。

17、36 本发明提出一种四角平衡的全桥电路， 应用于体重秤， 所述体重秤包括基板， 如图 1所示， 在一个薄金属片上放置了A、 B两片电阻式应变片， 这两个应变片组成一个单桥传感 器。 图1中箭头所示为受力方向， 利用受力时两片应变片不同的阻值变化， 产生和压力成正 比的电信号。 目前的体重秤通常采用四个单桥传感器组成一个全桥传感电路， 如图2所示， 每两个电阻式应变片组成一个单桥传感器， 体重秤在加载时， 每一单桥传感器受力时， 两个 电阻式应变片阻值变化， 全桥传感电路就输出S+、 S-全桥差分信号。 0037 由于目前的体重秤采用四个单桥传感器， 每个单桥传感器的增益不一致， 被测物 体加载。

18、到体重秤秤盘的不同位置时读数差别较大， 导致体重秤存在较大的四角偏差。 0038 为了解决上述问题， 在本发明一实施例中， 如图3和图4所示， 该四角平衡的全桥电 路包括供电模块10、 设置于所述基板上的全桥传感电路20、 模数转换电路30和控制电路40； 0039 所述供电模块10的输出端与所述全桥传感电路20的电源端连接， 所述全桥传感电 路20的输出端与所述模数转换电路30的输入端连接， 所述模数转换电路30的输出端与所述 控制电路40的输入端连接； 其中， 0040 所述全桥传感电路20具有N组单桥传感器和1组单桥电路， 每一所述单桥传感器均 与所述单桥电路连接组成一全桥传感器， 所述。

19、电源模块的输出端分别与每一所述单桥传感 说明书 3/6 页 5 CN 111307260 A 5 器的电源端连接； 每一所述全桥传感器， 用于检测被测物体的重量， 并输出差分信号至所述 模数转换电路30； N为大于或等于4的整数； 0041 所述模数转换电路30， 用于将所述全桥传感电路20中N组全桥传感器分别输出的 差分信号转换成数字电压信号， 并输出至所述控制电路40； 0042 所述控制电路40， 用于根据所述模数转换电路30输出的N组数字电压信号确定被 测物体的重量值。 0043 本实施例中， 全桥传感电路20由N组单桥传感器和1组单桥电路组成， N为大于或者 等于4的整数， 可以理解。

20、的是， N的值可以是4、 5、 6等， 即是全桥传感电路20中单桥传感器的 组数可以是4组、 5组、 6组等， 根据实际情况设定， 此处不做限制。 0044 本实施例中， 如图1所示， 每一单桥传感器包括2片串联连接的应变片， 所述单桥电 路为2个串联连接的电阻或者2片串联连接的应变片。 每一所述单桥传感器和所述单桥电路 中的应变片均为电阻式压力传感器。 即是每一单桥传感器中的2片应变片均为电阻式压力 传感器， 单桥电路中可以是电阻式压力传感器组成的电桥， 也可以是普通电阻分压形成的 电桥， 以配合N组单桥传感器组合成N组全桥传感器， 使得在体重秤的四角平衡的全桥电路 中， N组全桥传感器均可。

21、以检测被测物体， 并分别输出差分信号至模数转换电路30进行转 换， 转换后的N组数字电压信号再输出至控制电路40， 控制电路40根据所述模数转换电路30 输出的N组数字电压信号确定被测物体的重量值。 解决了相关技术中通过如图2所示的全桥 电路输出全桥差分信号确定被测物体重量值， 导致的体重秤四角偏差问题， 提升了体重秤 测量精确性。 0045 需要说明的是， 单桥传感器可以检测体重秤上被测物体的重量， 单桥电路为不受 力的电路， 不能检测到体重秤上被测物体的重量； 控制电路40可以是单片机、 DSP、 可编程的 控制器等， 根据实际情况设置， 此处不做限定。 0046 本实施例中， 供电模块1。

22、0可以分别输出电源至全桥传感电路20的每一全桥传感 器， 以实现对每一全桥传感器的独立供电， 使得全桥传感电路20可以输出多组差分信号， 经 模数转换电路30输出至控制电路40进行计算处理， 以获得被测物体的重量。 0047 上述实施例中， 如图4所示， 所述全桥传感电路20具有4组单桥传感器， 具体地， 四 组单桥传感器分别和不受力的单桥电路组成四个全桥传感器， 即是： 0048 单桥传感器K1和单桥电路K5， 差分输出S1、 S5； 单桥传感器K2和单桥电路K5， 差分 输出S2、 S5； 单桥传感器K3和单桥电路K5， 差分输出S3、 S5； 单桥传感器K4和单桥电路K5， 差 分输出S。

23、4、 S5。 四个全桥传感器输出的差分信号经模数转换电路30的转换， 输出四个数字电 压信号至控制电路40。 0049 设定体重秤被测物体的重量为W， 四个全桥传感器的增益分别为G1、 G2、 G3、 G4， 体 重秤在重量W的加载下： 四个全桥传感器的信号读数分别是： Ax、 Bx、 Dx、 Cx； 即： 0050 G1*Ax为全桥传感器K1上面承受的重量， 由于四个全桥传感器上承受的重量之和 为W， 因此： 0051 G1*Ax+G2*Bx+G3*Cx+G4*DxW， 也即是需要获得被测物体重量W为多少， 就需要知 道四个全桥传感器的增益G1、 G2、 G3、 G4的数值。 0052 那么。

24、， 将 “已知重量M” 放置四次， 分别放在体重秤秤盘上的不同位置， 每次放置被 测物体时， 四个全桥传感器上承受的重量是不同的， 可以得到如下方程组： 说明书 4/6 页 6 CN 111307260 A 6 0053 G1*A1+G2*B1+G3*C1+G4*D1M； 0054 G1*A2+G2*B2+G3*C2+G4*D2M； 0055 G1*A3+G2*B3+G3*C3+G4*D3M； 0056 G1*A4+G2*B4+G3*C4+G4*D4M； 0057 已知量： A1、 A2、 A3、 A4分别是四次放置在体重秤全桥传感器K1上的读数， B1、 B2、 B3、 B4分别是四次放置在。

25、体重秤全桥传感器K2上的读数， C1、 C2、 C3、 C4分别是四次放置在体 重秤全桥传感器K3上的读数， D1、 D2、 D3、 D4分别是四次放置在体重秤全桥传感器K4上的读 数； M为体重秤上加载的重量。 0058 根据四元一次方程组， 可以解出四个全桥传感器的增益： G1、 G2、 G3、 G4， 在得出了 四个全桥传感器的增益后， 当 “未知重量W” 放置在体重秤秤盘上的任何一个位置时， 可以读 出四个全桥传感器的信号读数， 设分别是： Ax、 Bx、 Dx、 Cx， 控制电路40可以根据： 0059 G1*Ax+G2*Bx+G3*Cx+G4*DxW计算出被测物体的重量值。 006。

26、0 需要说明的是， 全桥传感器的增益值是预设在四角平衡的全桥电路的控制电路40 中的， 以实现体重秤对被测物体重量的测量， 提升了体重秤测量精确性。 0061 本发明技术方案四角平衡的全桥电路中全桥传感电路20具有N组单桥传感器和1 组单桥电路， 每一所述单桥传感器均与所述单桥电路连接组成一全桥传感器， 所述电源模 块的输出端分别与每一所述单桥传感器的电源端连接， 使得全桥传感电路20具有N组全桥 传感器， 每一全桥传感器分别检测被测物体的重量， 并分别输出模拟信号至模数转换器， 模 数转换器就将接收的N组模拟信号转换成N组数字信号输出至控制电路40， 控制电路40对N 组数字信号进行处理， 。

27、以计算出被测物体的重量值。 解决了体重秤在测量被测物体时， 导致 的四角偏差问题， 提升了体重秤测量精确性。 0062 在一实施例中， 如图3所示， 所述供电模块10包括电源模块11和电源管理模块12， 所述电源管理模块12连接所述控制电路40与所述电源模块11， 用于检测所述电源模块11的 电量， 并输出电量检测信号至所述控制电路40。 0063 本实施例中， 所述四角平衡的全桥电路还包括电源接口， 所述电源接口通过所述 电源管理模块12连接所述电源模块11， 以为所述电源模块11充电。 0064 本实施例中， 所述电源模块11为可充电电池。 可以理解的是， 所述可充电电池为锂 离子电池、 。

28、镍氢电池或者镍铬电池， 此处不做限定。 0065 需要说明的是， 本方案中电源管理模块12可以分配电源模块11输出的电源至全桥 传感电路20中的各全桥传感器， 以供各全桥传感器可以独立检测体重秤上被测物体的重 量。 0066 上述实施例中， 如图3所示， 所述四角平衡的全桥电路还包括显示电路50， 所述显 示电路50的输入端与所述控制电路40的输出端连接， 用于显示被测物体重量值及所述电源 模块11的电量。 可以理解的是， 显示电路50可以是TFT显示电路50或者LED显示电路50， 用于 显示被测物体重量值、 电源模块11的电量， 以及显示全桥传感电路20中各全球传感器的信 号读数， 以便于。

29、体重秤的精度调试。 0067 本发明还提出一种体重秤， 所述体重秤包括如上所述的四角平衡的全桥电路， 所 述四角平衡的全桥电路包括供电模块10、 设置于所述基板上的全桥传感电路20、 模数转换 电路30和控制电路40； 说明书 5/6 页 7 CN 111307260 A 7 0068 所述供电模块10的输出端与所述全桥传感电路20的电源端连接， 所述全桥传感电 路20的输出端与所述模数转换电路30的输入端连接， 所述模数转换电路30的输出端与所述 控制电路40的输入端连接； 其中， 0069 所述全桥传感电路20具有N组单桥传感器和1组单桥电路， 每一所述单桥传感器均 与所述单桥电路连接组成。

30、一全桥传感器， 所述电源模块11的输出端分别与每一所述单桥传 感器的电源端连接； 每一所述全桥传感器， 用于检测被测物体的重量， 并输出差分信号至所 述模数转换电路30； N为大于或等于4的整数； 0070 所述模数转换电路30， 用于将所述全桥传感电路20中N组全桥传感器分别输出的 差分信号转换成数字电压信号， 并输出至所述控制电路40； 0071 所述控制电路40， 用于根据所述模数转换电路30输出的N组数字电压信号确定被 测物体的重量值。 0072 该四角平衡的全桥电路的具体结构参照上述实施例， 由于本体重秤采用了上述所 有实施例的全部技术方案， 因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果， 在此不再一一赘述。 0073 以上所述仅为本发明的可选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是在本 发明的方案构思下， 利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换， 或直接/间接运用 在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。 说明书 6/6 页 8 CN 111307260 A 8 图1 图2 说明书附图 1/3 页 9 CN 111307260 A 9 图3 说明书附图 2/3 页 10 CN 111307260 A 10 图4 说明书附图 3/3 页 11 CN 111307260 A 11 。