XY2型传感器模拟器的原理与应用

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Science-TechnologyApplication：'.".'：检测系统。XY2型应变传感器模拟器是衡器及相关企业提高产品质量控制能力的最好选择。

二、工作原理XY2型应变传感器模拟器的原理框图，如图 3所示。

1-传感器倩号接 口 2-精 密电阻 络3-基准电压变换 4-多路分压电路5-放大器 6-DAC7-多路分压电路 8-PWM电路9-控制系统 1O-温度传感器图 3 XY2型应变传感器模拟器原理框图仪表输出传感器激励电压通过传感器接口连接到精密电阻网络和基准电压变换电路，形成参考电压。参考电压通过多路分压电路和放大器送到 D/A转换器作为基准电压，参考电压同时送到控制系统的 A/D转换电路。D/A转换器在控制系统的控制下，输出与激励电压相关的信号电压，再通过多路分压电路输出到精密电阻网络，经电阻网络变换后的模拟传感器信号的输出电压通过传感器接口输出。温度传感器提供进行温度补偿的温度数据，控制电路内的A/D转换器测量激励电压和共模电压的数值 ，监视多路分压电路的状态与当前激励 电压是否相符 ∝制系统 内有 EEP-ROM存储器、通讯接 口、键盘、点阵图形显示器等部件。XY2可通过 RS232或 RS485接 口与上位机进行通讯 ，操作人员通过键盘控制模拟器的工作，也可以通过上位机发指令控制模拟器的工作。

EEPROM存储器用来存储校准数据 ，保存通过键盘编制的或通过 RS232接口下载的用户程序。

三、电路剖析XY2型应变传感器模拟器的核心部件是 ADI公司的2O位高精密ADC转换器 AD5791，其关键参数如下 ：分辨率：lppm (ppm1×10-6)； 簿 ∥ Science-TechnologyApplication："o""(-)模式 0，按设定的步长逐级增加或减校此模式下，每按-次 增加键，输出增加-个步长值，直到最大输出值 3.O0000mV/V；每按-次 减锌键，输出减小-个步长值，直到输出值为0.O0000mV/V。按 满量程键输出最大输出信号 3.00000mV/V，按 零 点键 ，输 出 回到0.O0000mV/V。步长值可设定，出厂时步长值设为0.10000mV/V∩按 设置键、 7键进入步长设置状态，输入步长值，再按 确认键即可。

按 功能键、 1键进入模式 1状态。在此状态下，按 数字键输入设定的输出值，单位为mV/V，再按 确认键即按输入的数值输出。

按 功能键、 2键进人模式 2状态，仪器按设置的初始值和满量程值范围分 10级逐级输出信号。0表示当前的输出。每按-次 增加键，输出增加-级 ，显示值增加 1000，直到设置的满量程值；每按-次 减锌键，输出减小-级，显示值减小 1000，直到输出值为设定的初始值。 每按-次 ·键，步长减小到原来的1/10，第4次按 ·键，恢复原始的步长值。按 满量程键输出设置的满量程值，屏幕显示 10000；按零点键，输出回到设定的初始值，显示0。

按 设置键、 0键可设置 (被测仪表的)零点信号值即初始值，按 设置键、 9键可设置 (被测仪表的)满量程信号值。

按 功能键、 3键进入模式 3状态，仪器按上位机的指令输出信号。模拟器等待上位机的命令。当收到上位机的控制指令，模拟器显示上位机设定的输出值，同时按设定值输出信号。假如XY2通讯地址设置为 1”，上位机也可以通过发送用十六进制 02 41 44 33 33 36 03”表示的D3”命令，使XY2模拟器进入模式3。

为了控制XY2模拟器按上位机指令输出信号，上位机应先发送使 XY2模拟器进入远控状态的Kl”命令。计算机发送用十六进制数 02 41 4B31 33 42 03” 表示的 7个字节的 K1”命令后，XY2模拟器即进入远控状态。要输出 1.23456mV/V的信号，再发送用十六进制数 02 41 42 20 312E 32 33 34 35 36 20 32 41 03”表示的 B1.23456”命令即可∮收到命令后 XY2模拟器即按命令输出设定值。

要注意的-点是，发送进入远控状态命令后，如果按下 XY2模拟器的任-键 ，XY2模拟器即退出远控状态，要再发-次进入远控状态命令后上位机才能重新远控 XY2模拟器的工作。

计算机也可以用 Modbus通讯协议来控制 XY2模拟器的输出，具体方法可参考 XY2模拟器的使用手册l 3l。

通过通讯口，计算机还可以实现读趣励电压和共模电压，设定激励电压范围，设定输出信号，启动、停止用户程序等操作。

XY2系列应变传感器模拟器沿用了XY1的用户程序指令系统和编译工具l2I。用户可以编制自己的程序来控制模拟器的输出，例如可模拟实际生产过程中传感器输出信号的变化规律来调试仪表或系统。编制用户程序的方法有用模拟器键盘编程和用计算机编程两种。用 XY2模拟器的键盘编程时 ，用数字表示指令码。用计算机编程时，可用助记符编写程序，再用 XY1模拟器的专用编译程序编译成机器码，通过 RS232C接口下载到模拟器。

五、校准方法校准 XY2型应变传感器模拟器需要 1台 ～2台7÷位数字电压表和 1台 0V～30V的高稳定度高分辨率直流电源。直流电源输出连接到模拟器的激励电压端子，-台电压表测量激励电压，-台电压表检测输出电压。如果有能测量两路电压并 自动计算比例关系的数字电压表，或用计算机 自动读取两台电压表的读数并 自动计算输出值 ，校准就比较方便，否则需要人工记录电压数据和计算输出，比较繁琐。

应对每个激励电压范围都进行校准，-般扔近电压范围的上限值进行校准。-般在 3.3V、5V、IOV和 20V激励电压下对 4个电压范围进行校准。

校准的次序应该是激励电压读数校准、共模电压读数校准、各电压范围的模拟器零点输出和满量程输出校准。校准时调整XY2模拟器输出信号的方、 01 年 第 卷 第7期 / ； 二Technol-og y-Ap； plica tion。· 誉· · · · · · · ·..： ：：5Ic 厅CI吕。

法有两种：按 增加键、 减锌键调整模拟器的输出到合适值后按 确认键，用数字键输人 DA码后按 确认键。在校准操作过程中两种方法可以交替使用 ，比如误差值较大时可以计算-下预期的DA码 ，用输人 DA码的方法校准 ；误差较小时用 增加键、 减锌键调整模拟器的输出。由于 增加键、 减锌键同时是数字键 7和数字键 8，如果要输入以7或 8开头的DA码，可先按-下 0键。完成本步校准后连按两次 确认键即转入下-校准步骤。

校准后可以通过 检查键读取各校准参数值，最好能记录下来，以便校准失误后I灰复原校准值。

下面举例说明利用安捷伦公司的 34420A型 7÷位数字电压表校准 XY2模拟器 5.5V～l1V档的表 2 XY2参考资料：[1AD5791 Datasheet Rev.0z].ADI公司，2010。

2徐平均.介绍-种新型的传感器模拟器 U]，衡器，2006(02)。

[3 XY2型应变传感器模拟器使用说明书[z].上海耀华称重系统有限公 司。