本實(shí)用新型涉及用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表。屬于晶體冶煉爐高精度晶體重力檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，藍(lán)寶石晶體冶煉爐的需求也隨之逐年提高。晶體在冶煉生長(zhǎng)過(guò)程中，晶體生長(zhǎng)的速率是一個(gè)至關(guān)重要的參考量。因此，決定晶體生長(zhǎng)速率的重量參數(shù)，它的精度的高低對(duì)晶體生長(zhǎng)起到了重要的作用。為此，對(duì)研制生產(chǎn)一款高精度的晶體冶煉爐專用重力儀表是十分必要的。傳統(tǒng)重力儀表結(jié)構(gòu)、功能復(fù)雜，操作繁瑣。

晶體冶煉爐高精度晶體重力儀表針對(duì)晶體冶煉爐的需要，其精度高，操作簡(jiǎn)便，響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，并采用了Modbus通訊協(xié)議可與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，及時(shí)掌握晶體重量數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決采用傳統(tǒng)的重力儀表測(cè)量藍(lán)寶石晶體冶煉爐晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的晶體重量，測(cè)量精度低，并且現(xiàn)有的傳統(tǒng)的重力儀表結(jié)構(gòu)、功能和操作都很復(fù)雜的問(wèn)題?，F(xiàn)提供用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表。

用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表，它包括重力傳感器、信號(hào)檢測(cè)電路、MCU微處理器、顯示按鍵電路和RS485通訊電路，

重力傳感器的重力數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接信號(hào)檢測(cè)電路的重力數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，信號(hào)檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)輸出端連接MCU微處理器的檢測(cè)信號(hào)輸入端，

MCU微處理器的顯示按鍵信號(hào)輸入/輸出端連接顯示按鍵電路的顯示按鍵信號(hào)輸出/輸入端，

MCU微處理器將重力數(shù)據(jù)通過(guò)RS485通訊電路傳給上位機(jī)。

本實(shí)用新型的有益效果為：信號(hào)檢測(cè)電路接收重力傳感器采集的重力數(shù)據(jù)，將該重力信號(hào)傳送給MCU微處理器，MCU微處理器通過(guò)RS485通訊電路將重力數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，以便上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。同時(shí)，MCU微處理器接收到重力數(shù)據(jù)后可以通過(guò)顯示按鍵電路將晶體重量情況顯示出來(lái)，用戶也可通過(guò)顯示按鍵電路上的按鍵對(duì)其進(jìn)行巡檢周期設(shè)置和顯示設(shè)置，滿足用戶自身需要。該重力儀表針對(duì)晶體冶煉爐的需要，其精度高，操作簡(jiǎn)便，響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，并采用了Modbus通訊協(xié)議可與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，及時(shí)掌握晶體重量數(shù)據(jù)。該重力儀表，檢測(cè)精度達(dá)到±0.03％F.S,最小分辨率：0.001kg，測(cè)量范圍0.000-999.999kg。

附圖說(shuō)明

圖1為具體實(shí)施方式一所述的用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表的原理示意圖；

圖2為圖1中信號(hào)檢測(cè)電路的電原理圖；

圖3為電源電路的原理圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：參照?qǐng)D1具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表，它包括重力傳感器、信號(hào)檢測(cè)電路1、MCU微處理器2、顯示按鍵電路3和RS485通訊電路4，

重力傳感器的重力數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接信號(hào)檢測(cè)電路1的重力數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，信號(hào)檢測(cè)電路1的檢測(cè)信號(hào)輸出端連接MCU微處理器2的檢測(cè)信號(hào)輸入端，

MCU微處理器2的顯示按鍵信號(hào)輸入/輸出端連接顯示按鍵電路3的顯示按鍵信號(hào)輸出/輸入端，

MCU微處理器2將重力數(shù)據(jù)通過(guò)RS485通訊電路4傳給上位機(jī)。

具體實(shí)施方式二：參照?qǐng)D3具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，電源電路用于為信號(hào)檢測(cè)電路1提供5V供電電源。

具體實(shí)施方式三：參照?qǐng)D2具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式一所述的用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，信號(hào)檢測(cè)電路1包括一號(hào)三端濾波器CC1、二號(hào)三端濾波器CC2、三號(hào)三端濾波器CC3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電解電容C9、電容C10、電感L1、型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片和晶振Y1，

一號(hào)三端濾波器CC1的接地端同時(shí)連接模擬地和電容C1的一端，電容C1的另一端同時(shí)連接電阻R1的一端、電容C3的一端和型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的1號(hào)引腳，電阻R1的另一端連接一號(hào)三端濾波器CC1的輸出端，電容C3的另一端同時(shí)連接電容C5的一端、電阻R3的一端和型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的2號(hào)引腳，

電阻R3的另一端連接三號(hào)三端濾波器CC3的輸出端，電容C5的另一端同時(shí)連接三號(hào)三端濾波器CC3的接地端和模擬地，

型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的3號(hào)引腳連接電容C6的一端，電容C6的另一端連接型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的4號(hào)引腳，

型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的5號(hào)引腳同時(shí)連接+5V供電電源、電感L1的一端、電解電容C9的正極和電容C10的一端，電容C10的另一端同時(shí)連接電解電容C9的負(fù)極和模擬地，

電感L1的另一端同時(shí)連接型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的15號(hào)引腳和電容C8的一端，電容C8的另一端同時(shí)連接型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的16號(hào)引腳和模擬地，

型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的9號(hào)引腳連接晶振Y1的一端，晶振Y1的另一端連接型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的10號(hào)引腳，

型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的18號(hào)引腳同時(shí)連接電阻R2的一端、電容C2的一端和電容C4的一端，電容C2的另一端同時(shí)連接模擬地和二號(hào)三端濾波器CC2的接地端，電阻R2的另一端連接二號(hào)三端濾波器CC2的輸入端，電容C4的另一端同時(shí)連接型號(hào)為CS5535-BS的A/D轉(zhuǎn)換芯片的17號(hào)引腳、電阻R4的一端和電容C7的一端，電容C7的另一端連接模擬地，電阻R2的另一端連接二號(hào)三端濾波器CC2的1號(hào)引腳，

電阻R4的另一端、二號(hào)三端濾波器CC2的輸出端、一號(hào)三端濾波器CC1的輸入端和三號(hào)三端濾波器CC3的輸入端均作為信號(hào)檢測(cè)電路1的重力信號(hào)輸入端。

具體實(shí)施方式四：參照?qǐng)D3具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式二所述的用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，電源電路包括型號(hào)為MCP1790的線性穩(wěn)壓器U2、電阻R7、電容C14、電容C15、電解電容C16、二極管D1和四號(hào)三端濾波器CC4，

二極管D1的負(fù)極連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端同時(shí)連接電容C14的一端和型號(hào)為MCP1790的線性穩(wěn)壓器U2的1號(hào)引腳，電容C14的另一端同時(shí)連接型號(hào)為MCP1790的線性穩(wěn)壓器U2的2號(hào)引腳、電容C15的一端、電解電容C16的負(fù)極、四號(hào)三端濾波器CC4的接地端和電源地，

電容C15的另一端同時(shí)連接型號(hào)為MCP1790的線性穩(wěn)壓器U2的3號(hào)引腳、電解電容C16的正極和三端濾波器CC4的輸入端，三端濾波器CC4的輸出端作為5V供電電源輸出端，

二極管D1的正極連接輸入電源。

本實(shí)施方式中三端濾波器CC4的輸出端輸出的5V供電電源用于為信號(hào)檢測(cè)電路1提供5V電壓。

具體實(shí)施方式五：參照?qǐng)D2具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式三或四所述的用于晶體冶煉爐的專用高精度重力儀表作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，一號(hào)三端濾波器CC1、二號(hào)三端濾波器CC2、三號(hào)三端濾波器CC3和三端濾波器CC4的結(jié)構(gòu)相同，其中一號(hào)三端濾波器CC1包括電容C11、電容C12、電容C13、電感L2和電感L3，

電容C11的一端連接電感L2的一端，電容C11的一端作為三端濾波器CC1的輸入端，

電感L2的另一端同時(shí)連接電容C12的一端和電感L3的一端，電容C12的另一端同時(shí)連接電容C11的另一端和電容C13的一端，電容C12的另一端作為三端濾波器CC1的接地端，

電容C13的另一端連接電感L3的另一端，電容C13的另一端作為三端濾波器CC1的輸出端。

本實(shí)施方式中，電源電路給予晶體冶煉爐專用高精度重力儀表供電，其數(shù)字地與模擬地采用單點(diǎn)連接；

供電方式采用開(kāi)關(guān)電源與線性穩(wěn)壓器組合供電的方式。在敏感元件供電電路前增加一個(gè)高性能線性穩(wěn)壓器MCP1790后又能增加電源抑制比，抑制電源紋波降低噪聲。電路中剩下的高頻噪聲利用103的三端濾波電容進(jìn)行濾除，三端濾波電容對(duì)于高頻噪聲的濾除有較好的效果；

軟件算法上采用了滑動(dòng)平均與一階濾波相結(jié)合的復(fù)合濾波算法，首先進(jìn)行8次滑動(dòng)平均進(jìn)行濾波后把數(shù)值的震蕩幅度減小，再通過(guò)一階濾波算法得到一個(gè)響應(yīng)較快且較為穩(wěn)定的數(shù)值。