CU系列稱重傳感器放大電路設(shè)計說明

1、CU系列稱重傳感器放大電路設(shè)計.課程設(shè)計摘要CU系列稱重傳感器應(yīng)用了電橋電路、放大電路、平移電路和A/D轉(zhuǎn)換器，具有較高的靈敏度和應(yīng)用性。本文對這種傳感器的部分電路進行研究演示出仿真圖。 稱重傳感器是壓力測量傳感器，它常用于靜態(tài)測量和動態(tài)測量， 壓縮形式，具有 較好的精度。它的機械部分是由一整塊的金屬部分組成， 所以這個基本的測量元 件和它的外殼部分沒有焊接過程， 從而使尺寸更小，并且加強了保護等級，這種 點部測量的結(jié)構(gòu)，具有8個壓力測量，減少因負載的不完善的應(yīng)用帶來的誤差。 正文中首先簡單描述稱重傳感器工作原理， 且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖，并介紹了 各部分的功能及工作過程，并具體描述了軟件調(diào)試

2、。其次闡述了程序的流程和實 現(xiàn)過程。關(guān)鍵詞：電橋 三運放放大器 平移電路1.設(shè)計題目及技術(shù)指標(biāo):CU系列稱重傳感器如右圖所示，常用于壓縮形式應(yīng)用中靜態(tài)測量和動態(tài)測 量?，F(xiàn)該傳感器需要外配放大器，將其輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成AD轉(zhuǎn)換器所需要的電壓，AD轉(zhuǎn)換器的滿圍輸入電壓為0.53V。CU系列稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)如下：標(biāo)準(zhǔn)輸出電阻425歐姆；標(biāo)準(zhǔn)電源電壓6V。1 、平移電路設(shè)計平移電路的公式為:”丁、R+Rg尸 #R.、rfrg”仆）十"才命十R2b VrefC-1)Ffr G)R1R2RgmR)(R-Rg)RR2Rg運算放大器的傳遞函數(shù)是一條直線方程：y=± mx±

3、b其電路結(jié)構(gòu)取決于m和b的符號，不同的m和b的符號，可以形成4 個方程，因此可以由4種不同結(jié)構(gòu)的運放電路實現(xiàn)。V ou=mV+bVou=mV bV ou=一 mV+bVou= mV b對于每個方程，若要解出 m和b,需要兩個數(shù)據(jù)點，就是兩組Vn和VOut, 就可以聯(lián)立求解上述方程。所選可能:Vou=mV+b這種情況的電路如圖2所示。電路中的兩個0.01卩F的電容是去耦電容，因為參 考電壓來自電源，通常參考電壓是要放大的。由圖，使用疊加原理和如下方程：對比方程Vou=mV+b，可以得到下圖：再根據(jù)m n的值，確定電路中的電阻和 V-ef的值，其中:inriiR+Wvioc6hjr»lO

4、dohm-Wv3.3239kohniR5lOkiahni1OOohmqpamp3T_vjr.hjal：PAMP 3T VIRTUAL PAMP 3T VIRT2.儀表放大器基本工作原理運算放大器工作原理圖:-VA-rOkahnnE和2曲hm. 丄I二二 C7O.O1UFOPAlMfP_3T_V|frrllAL-Wv-10Cohm100ohm -Wk運算放大器可以實現(xiàn)前一級電橋輸出的微小信號使得信號可以被電表測的。右圖為三運放放大器電路圖，提供的更進一步的改進，并且已經(jīng)成為儀表放大器設(shè)計 最流行的結(jié)構(gòu)。U1和U2放大器緩沖輸入電壓。由于每個放大器的求和點的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，因此，

5、整個差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在RG兩端。因為輸入電壓經(jīng)過放大以后的差分電壓在 R5 R6和RG這三個電阻上，所以 差分增益可以改變RG 進行調(diào)整。這種連接有另一有點：一旦這個減法器電路的 增益用比率匹配的電阻設(shè)定后，在改變增益是不再對電阻匹配有要求。如果R5=R6 R1=R3 R2=R4 貝U有：若已知電橋的輸出電壓VlN2 VlN1，和所期望的被放大電壓VOUT，則帶入以上公式 可設(shè)置相應(yīng)的個電阻值。其輸出電壓公式為：VOUT(VIN 2 V|N1)(1)()RGR13.電橋電橋經(jīng)常用于壓力、溫度等測量傳感器電路中。器原理是利用電橋中電阻的 阻值隨物理量的變化，使得電橋產(chǎn)生不平衡電壓輸出。 例

6、如，應(yīng)變電阻在電阻變 形時會改變阻值，熱電阻在溫度發(fā)生變化時會產(chǎn)生阻值變化。在定電壓驅(qū)動電橋時，根據(jù)各個橋臂電阻是否發(fā)生變化，其線性度和輸出電 壓靈敏度是不同的。A RAR右R（圖4）對于定向電流驅(qū)動時，電橋線性度和靈敏的差別如下圖:V110 VR1350ohmR2350ohmR3350ohmR4350ohm電橋電路輸出電壓公式為:三電路參數(shù)計算1.電橋電路計算電橋選第三種情況，即一側(cè)雙橋臂變化。課程設(shè)計題目要求各橋臂電阻阻值為350Q，電橋電壓Vb=10V電阻變化值 R為2%R即卩計算過程為：A/? = 350x2% = 7QU0=yBi2Ml/R) = WTJ =Ro/2(-AAzA) = -0.1KJ丿02亍B2.放大電路部分的選擇及計算放大電路選的為三運放電路，由公式：VoUT(VIN 2 VIN 1)(1R5）（計算過程為:設(shè) Rm = A17 = A15 = R16 u+2 RJ RJRd=算出：r, = 45og3.平移電路計算及選取計算過程為:Uo3 = UoiX11l + b Uoi = Ucixni + h* i-h:I -I址 V REF = W b = 1.5?m = 1 代入公式，設(shè)R