CU系列稱重傳感器放大電路設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、CU系列稱重傳感器放大電路設(shè)計(jì).課程設(shè)計(jì)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(duì)這種傳感器的部分電路進(jìn)行研究演示出仿真圖。 稱重傳感器是壓力測(cè)量傳感器，它常用于靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量， 壓縮形式，具有 較好的精度。它的機(jī)械部分是由一整塊的金屬部分組成， 所以這個(gè)基本的測(cè)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(qiáng)了保護(hù)等級(jí)，這種 點(diǎn)部測(cè)量的結(jié)構(gòu)，具有8個(gè)壓力測(cè)量，減少因負(fù)載的不完善的應(yīng)用帶來(lái)的誤差。 正文中首先簡(jiǎn)單描述稱重傳感器工作原理， 且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(shí) 現(xiàn)過程。關(guān)鍵詞：電橋 三運(yùn)放放大器 平移電路1.設(shè)計(jì)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(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè) 量?，F(xiàn)該傳感器需要外配放大器，將其輸出的電壓信號(hào)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(jì)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(yùn)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(hào)，不同的m和b的符號(hào)，可以形成4 個(gè)方程，因此可以由4種不同結(jié)構(gòu)的運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)。V ou=mV+bVou=mV bV ou=一 mV+bVou= mV b對(duì)于每個(gè)方程，若要解出 m和b,需要兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，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(gè)0.01卩F的電容是去耦電容，因?yàn)閰?考電壓來(lái)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(duì)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(yùn)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(yùn)算放大器可以實(shí)現(xiàn)前一級(jí)電橋輸出的微小信號(hào)使得信號(hào)可以被電表測(cè)的。右圖為三運(yùn)放放大器電路圖，提供的更進(jìn)一步的改進(jìn)，并且已經(jīng)成為儀表放大器設(shè)計(jì) 最流行的結(jié)構(gòu)。U1和U2放大器緩沖輸入電壓。由于每個(gè)放大器的求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，因此，

5、整個(gè)差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在RG兩端。因?yàn)檩斎腚妷航?jīng)過放大以后的差分電壓在 R5 R6和RG這三個(gè)電阻上，所以 差分增益可以改變RG 進(jìn)行調(diào)整。這種連接有另一有點(diǎn)：一旦這個(gè)減法器電路的 增益用比率匹配的電阻設(shè)定后，在改變?cè)鲆媸遣辉賹?duì)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(gè)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(cè)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(shí)會(huì)改變阻值，熱電阻在溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻值變化。在定電壓驅(qū)動(dòng)電橋時(shí)，根據(jù)各個(gè)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(duì)于定向電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，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(jì)算1.電橋電路計(jì)算電橋選第三種情況，即一側(cè)雙橋臂變化。課程設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算放大電路選的為三運(yùn)放電路，由公式：VoUT(VIN 2 VIN 1)(1R5）（計(jì)算過程為:設(shè) Rm = A17 = A15 = R16 u+2 RJ RJRd=算出：r, = 45og3.平移電路計(jì)算及選取計(jì)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