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        電阻式應變片電橋壓力傳感器應用
        時間: 2024-05-30 09:44:54 瀏覽次數:

        電阻式應變式壓力傳感器是由電阻應變片組成的測量電路和彈性敏感元件組合起來的傳感器。當彈性敏感元件受到外界壓力作用時,將產生應變,粘貼在表面的電阻應變片也會產生應變,電阻值會發生變化。這樣彈性體的變形轉化為電阻應變片阻值的變化。

        一般來說,把4個電阻應變片按照橋路方式連接,兩輸入端施加一定的電壓值,兩輸出端輸出的共模電壓隨著橋路上電阻阻值的變化增加或者減小。 這種變化的對應關系具有近似線性的關系。找到壓力變化和輸出共模電壓變化的對應關系,就可以通過測量共模電壓得到壓力值。

        通常使用四臂工作的全橋接法測量電橋有較高的靈敏度應變片式位移傳感器測量精度也較高,能起到溫度自動補償的作用。

        2. 電阻式應變片電橋壓力傳感器電路設計

        電路一般由放大電路,濾波電路,電壓跟隨組成,U0為模擬量輸出。

        1)放大電路:使用差分放大電路;

        差分放大電路,比較常用的電路,可以使用分立式運放來搭建差分運放電路;不過,由分立式運放搭建的差分運放電路,外圍器件比較多,而且器件本身有差異,外界干擾信號的影響等,可能會引起一些噪聲等誤差;比如R1,R2的阻值理想狀態是需要相同阻值,但是現實中由于生產工藝等原因不可能有相同阻值的電阻,多多少少都會存在一定偏差,所有說運放的結果也不會是理想狀態。

        因此,為了減少外圍器件,以及不必要的誤差,建議在條件運行的狀況下,采用儀表放大器,其內部已經集成了差分電路,所有使用時外圍器件比較少,電路結構簡單,受干擾情況也會減小。

        常用的儀表運放有AD620,INA128等;下圖是INA128內部結構:

        RG用來條件增益,根據傳感器以及實際電路來條件增益;

        儀表運放使用時注意選項,供電電壓,增益調節范圍,輸入輸出阻抗,共模抑制比CMR,偏壓值,以及噪聲等;

        2)濾波電路;

        濾波電路的作用:允許規定范圍內的信號通過,而使規定范圍之外的信號不能通過。

        濾波電路分為:低通濾波,高通濾波,帶通濾波,帶阻濾波;

        低通濾波:允許低頻率的信號通過,將高頻率的衰減;

        高通濾波:允許高頻率的信號通過,將低頻率的衰減;

        帶通濾波:允許一定頻帶范圍內的信號通過,將頻帶范圍外的信號衰減;

        帶阻濾波:允許一定頻帶范圍之外的信號通過,將頻帶范圍內的信號衰減;

        濾波電路又分為:無源濾波,有源濾波;

        無緣濾波:僅由無源器件(電阻,電容,電感)組成的濾波電路;其有很大的缺點,比如:電路增益小,驅動負載能力差等。

        有源濾波:指利用放大器,電阻和電容組成的濾波電路,主要用于數據傳輸,抑制干擾等方面;當然其也有缺點:受運放頻帶限制,這種濾波主要用于低頻范圍。

        輸入端RC構成低通濾波,特征頻率由RC決定;

        此電路特點就是:電路簡單,但是阻帶衰減太慢,選擇性較差。

        為了提高阻帶衰減特性,加快衰減,改善濾波效果,我們可以再加一節RC低通濾波環節,構成二階低通濾波,效果比一階要好很多;

        3.總結

        電阻式應變片電橋壓力傳感器,的使用比較常見,電路比較簡單,基本上由運放電路,濾波電路,跟隨電路組成后,就可以滿足普通的采樣使用;可以直接接入帶AD功能的MCU上進行采樣,或者接AD轉換芯片,再接入MCU等;當然實際使用過程中電壓,增益,量程等,根據相關傳感器手冊,芯片手冊等可自行調節。

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