高速测力称重数字变送器

一、产品简介

一种可以将应变式传感器信号高速采集至MCU，通过主动发送ASCII值或modbus RTU协议上传至上位机或PLC等记录和控制设备。

二、应用场景

安全帽冲击测试：固定重物坠落，检测安全帽受冲击力大小。

冲击钻扭矩测试：可以将扭矩传感器的输出信号快速采样并发送至上位机。

设备跌落测试：采集跌落数据，并上传至上位机绘制跌落力值曲线。

称重力值检测：可高速或低速采样称重值，并实时发送至PLC，发送延时低。

低频震动测试：测量当前震动力值幅度，通过数据发送，软件可以得出力值频率与幅度。

三、产品概述

此产品为力传感器后端高速放大器，其变送输出为RS485信号，或串口信号。采样速度最快为6.4Khz，AD采样有效位为18-21位。通信输出最大波特率为921600bits/s该变送器使用OLED屏幕显示实时力值， AD值。可以使用旋转编码器进行力值校准与清零操作。还可以设置软件滤波强度，以便于提高低速采样数据的稳定性。调整通信参数，设置采样速率和发送速率等。该模块所有有源器件均采用国产元件，以便于生产采购和降低成本。

四、产品参数

供电电压：9-28V

功率：0.5W(不接入传感器激励端)

传感器激励电压：5V

综合精度：0.01%

力值显示范围：-99999~99999

输入信号：0.5-4MV/V

输出信号：RS-485

支持协议：modbus RTU, ASCII

支持波特率：19200,38400,921600

力值采样速率：100 ~ 6400Hz

PCB参数：双层板，单面贴装，尺寸44.3*78.8MM，板材等无其他特殊要求。

五、使用说明

恢复数据：在上电前按下旋转编码器按钮，然后上电，等待OLED进入主界面后松开。该操作用于第一次下载程序后，或者数据设置错误，将基本参数恢复至程序内的默认数值。

手动参数修改操作说明：

1. 在主界面显示下，长按旋钮1.5秒后，进入参数界面。

2. 然后顺时针旋转旋钮，选择需要修改的参数，然后按下旋钮。

3. 当参数值被选中后，顺时针旋转则为增加当前数值，逆时针则为减少当前数值。

4. 修改完成后，按下旋钮，则退出当前参数修改并可再次选择要修改的参数。

5. 参数全部修改完成后，长按旋钮1.5秒后，退回主显示界面。

参数说明：

所有参数均可以使用modbus RTU协议修改，或者使用旋钮手动修改。

清零方法：接入传感器后，如果传感器上为未施加力，变送器显示屏上显示一个固定数值，则可以在显示力值的主界面，双击旋钮即可将当前数据进行清零。该零点数据会进行断电保存。

硬件校准方法：接入传感器，并将起始力值清零，在传感器上压一个已知重物的（设定成X），待称重稳定后，记录仪表显示值（设定成Y），长按旋转编码器按钮1.5秒后，顺时针转动旋钮找到“力值系数”参数，将该参数的值（设定成Z），然后将“力值系数”参数值修改成（Z*(X/Y)）。修改方法为（按下旋钮，进入参数后可以长按旋钮1.5秒切换数据位，可精确设置力值系数。修改完成，按下旋钮则可退出当前参数。）如力值显示不准确，按上述步骤再重复一次即可。

通信模式说明：此变送器支持modbus RTU 与ASCII数据主动上传，建议modbus RTU协议使用波特率19200或38400。ASCII数据主动上传协议直接使用921600，以保证发送的数据不会因为波特率而堵塞，造成数据错误和丢失。

通信实例 （通信支持N81或N82格式）

Modbus RTU协议

0X03指令

发送：01 03 00 01 00 02 95 CB（读取当前力值）

返回：01 03 04 00 00 00 12 7A 3E （当前力值为00 00 00 12，转换为10进制为18）

发送：01 03 00 07 00 02 75 CA （读取当前力值小数点）

返回：01 03 04 00 00 00 02 7B F2 （当前力值小数点为00 00 00 02，转换为10进制为2）

上面的通信表示力值为0.18kg。

0X10指令

发送：01 10 00 21 00 02 04 00 00 00 01 F1 BB （将当前力值设置为零点）

返回：01 10 00 21 00 02 11 C2（写入成功，进行清零操作）

ASCII协议

共发送8个字节，第一位为符号位，中间六位为数据位，包含小数点。最后一位为回车换行符，16进制表示为0X0D。

端口说明

传感器端口：为”E+,E-,S+,S-,”其中E-,E+为传感器激励端，S+,S-为传感器输出端。

电源端口：为”24V,GND”,其中24V为电源正极，GND为电源负极。

通信输出端口： RS485总线端口，A表示A+，B表示B-。

串口1输出端口：可以进行程序下载和后期改装。

SWD下载端口：可以使用脱机下载器进行下载。

六、备注

此模块有程序，需要使用专用下载器或USB转串口模块。

硬件整体成本小批100套，单片成本为55元左右。

U1芯片可修改为STM32F103C8T6,GD32F103C8T6等单片机，可以根据芯片价格进行直接替换。

模块背面两个插针为下载口，可以进行串口下载或者SWD下载，不用焊接插针。

上传BOM部分立创没有，复刻请查看附件“BOM_高速测力称重变送器”。

程序源码采用keil作为开发环境，程序下载文件和程序源文件均放置在附件中。

七、测试视频

调整参数视频

修改系数操作视频

标定5KG重物视频，包含力值系数计算。

使用串口助手记录ASCII协议视频

使用MODBUS RTU协议修改参数