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电阻式应变片电桥压力传感器的说明与应用解析介绍_电路_电压

落叶飘零 2025-01-06 17:01:44 0

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1. 电阻式应变片电桥压力传感器事情事理

电阻式应变式压力传感器是由电阻应变片组成的丈量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。
当弹性敏感元件受到外界压力浸染时,将产生应变,粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变,电阻值会发生变革。
这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变革。

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一样平常来说,把4个电阻应变片按照桥路办法连接,两输入端施加一定的电压值,两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变革增加或者减小。
这种变革的对应关系具有近似线性的关系。
找到压力变革和输出共模电压变革的对应关系,就可以通过丈量共模电压得到压力值。

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(图片来自网络侵删)

常日利用四臂事情的全桥接法丈量电桥有较高的灵敏度应变片式位移传感器丈量精度也较高,能起到温度自动补偿的浸染。

下图为全桥的基本构造

全桥

V0:输入电源电压。
U0:输出共模电压;

2. 电阻式应变片电桥压力传感器电路设计

下图是电路框架构造

电路框架

电路一样平常由放大电路,滤波电路,电压跟随组成,U0为仿照量输出。

1)放大电路:利用差分放大电路;

差分放大电路,比较常用的电路,可以利用分立式运放来搭建差分运放电路;如下图:

差分运放电路

不过,由分立式运放搭建的差分运放电路,外围器件比较多,而且器件本身有差异,外界滋扰旗子暗记的影响等,可能会引起一些噪声等偏差;比如R1,R2的阻值空想状态是须要相同阻值,但是现实中由于生产工艺等缘故原由不可能有相同阻值的电阻,多多少少都会存在一定偏差,所有说运放的结果也不会是空想状态。

因此,为了减少外围器件,以及不必要的偏差,建议在条件运行的状况下,采取仪表放大器,其内部已经集成了差分电路,所有利用时外围器件比较少,电路构造大略,受滋扰情形也会减小。

常用的仪表运放有AD620,INA128等;下图是INA128内部构造:此图来自INA128数据手册;

INA128内部电路

RG用来条件增益,根据传感器以及实际电路来条件增益;

仪表运放利用时把稳选项,供电电压,增益调节范围,输入输出阻抗,共模抑制比CMR,偏压值,以及噪声等;

2)滤波电路;

滤波电路的浸染:许可规定范围内的旗子暗记通过,而使规定范围之外的旗子暗记不能通过。

滤波电路分为:低通滤波,高通滤波,带通滤波,带阻滤波;

低通滤波:许可低频率的旗子暗记通过,将高频率的衰减;

高通滤波:许可高频率的旗子暗记通过,将低频率的衰减;

带通滤波:许可一定频带范围内的旗子暗记通过,将频带范围外的旗子暗记衰减;

带阻滤波:许可一定频带范围之外的旗子暗记通过,将频带范围内的旗子暗记衰减;

滤波电路又分为:无源滤波,有源滤波;

无缘滤波:仅由无源器件(电阻,电容,电感)组成的滤波电路;其有很大的缺陷,比如:电路增益小,驱动负载能力差等。

有源滤波:指利用放大器,电阻和电容组成的滤波电路,紧张用于数据传输,抑制滋扰等方面;当然其也有缺点:受运放频带限定,这种滤波紧张用于低频范围。

下图便是一阶有源低通滤波电路;

输入端RC构成低通滤波,特色频率由RC决定;

此电路特点便是:电路大略,但是阻带衰减太慢,选择性较差。

为了提高阻带衰减特性,加快衰减,改进滤波效果,我们可以再加一节RC低通滤波环节,构成二阶低通滤波,效果比一阶要好很多;如下图:

实际电路中详细选哪种滤波呢,我们要根据实际利用哀求等情形,做详细的选择;

3)电压电路

下图是电压跟随的示意图:

电压跟随器

电压跟随,意思便是输出电压与输入电压相等,增益为一,起到电压跟随的浸染。

许多运用里面都会有电压跟随电路,但是呢很多人以为既然是输出电压跟输入电压同等,那为何要添加电压跟随电路,不是多此一举嘛,干脆去掉算了,实在看似大略,但是其有很大的浸染,建议最好要有电压跟随电路;下面就大略先容下电压跟随的几个浸染。

1)电压跟随起到缓冲的浸染

这个缓冲起到承上启下的浸染,如果上一级旗子暗记输出阻抗比较高,而下一级输入阻抗比较小,那么这时旗子暗记就会有损耗,所有在此添加电压跟随电路,就可以在一定程度上避免这种征象。

2)电压跟随起到隔离的浸染

电压跟随用具有输入阻抗高,输出阻抗低的特性,常用于中间级,以隔离前后级电路,肃清前后级电路之间的相互影响。

3)电压跟随起到阻抗匹配的浸染

电压跟随用具有输入阻抗高,输出阻抗低的特性,使得它在电路中可以完成阻抗匹配的功能,使下一级电路事情的更好,尤其在音频处理里面这个作业表示的更为出色。

3. 总结

电阻式应变片电桥压力传感器,的利用比较常见,电路比较大略,基本上由运放电路,滤波电路,跟随电路组成后,就可以知足普通的采样利用;可以直接接入带AD功能的MCU上进行采样,或者接AD转换芯片,再接入MCU等;当然实际利用过程中电压,增益,量程等,根据干系传感器手册,芯片手册等可自行调节。

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