CN106292819A - 一种恒流式阻敏传感器信号调理电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种恒流式阻敏传感器信号调理电路。本发明包括传感器电源电路、传感信号调理电路，具体的阻敏传感元件的供电电流采用以稳流运放为主的比例积分调节器进行无静差控制，使得完全取决于式稳压管的稳压值与基准电阻的阻值，在反相器、仪表运放为主的信号调理电路中，使反相器的输出信号抵消掉阻敏传感元件在稳流供电下的初始输出信号，并调整增益电位器的有效阻值，使仪表运放将被测物理量的量程范围转化为所需的标准电压信号制范围的电压信号输出。本发明简单、器件少、实时性强、体积小、成本低、可靠性高、通用性好，并易于芯片化。

Description

一种恒流式阻敏传感器信号调理电路
技术领域
本发明属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，适用于各类采用阻敏传感器对相关被测物理量进行实时检测的应用场合。
背景技术
力敏电阻、热电阻等各类阻敏传感元件得以广泛应用，基于阻敏传感元件的传感器性能取决于供电电源电路与信号调理电路的稳定性、信噪比、以及电路整定的难易程度等。目前，在阻敏传感器电路方面的常用方案及其不足之处主要在于：(1)方案1：采用稳压源供电+运算放大器处理电路的方案，其中，稳压电源虽然电路简单，但电源特别是现代开关稳压电源电压中客观存在的噪声、线路压降等都将对阻敏传感器的检测结果产生严重干扰。(2)方案2：采用稳流源供电+运算放大器处理电路的方案，即，对阻敏传感器的供电采用基于运算放大器与三极管驱动的稳流电源，信号处理采用以算放大器为主的电路，电路较为复杂，器件多、参数匹配难，调试及维护麻烦。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，针对阻敏传感器的一端不需接地的应用场合，提出一种恒流式阻敏传感器信号调理电路。该电路基于比例积分调节律与大电流输出的驱动运放作为阻敏传感器的无静差恒流供电电源、以高性能仪表运放作为信号调理电路的处理方案，实现低噪声、高精度稳流供电控制的信号调理，该方法所用的电路器件少、体积小、易于芯片化、易于电路参数的整定。
本发明包括传感器电源电路、传感信号调理电路。
传感器电源电路包括稳流运放IC1、稳压管DW1、阻敏传感元件SR1、稳流电阻R1、正端电阻R2、负端电阻R3、调节电阻R4、基准电阻R0、稳压电容C0、调节电容C1，稳流电阻R1的一端与电路正电源端VCC端连接，稳流电阻R1的另一端与稳压管DW1的阴极、正端电阻R2的一端连接，稳压管DW1的阳极接地，正端电阻R2的另一端与稳压电容C0的一端、稳流运放IC1的正输入端IN+端连接，稳压电容C0的另一端接地，稳流运放IC1的负输入端IN-端与负端电阻R3的一端、调节电阻R4的一端连接，调节电阻R4的另一端与调节电容C1的一端连接，调节电容C1的另一端与稳流运放IC1的输出端OUT端、阻敏传感元件SR1的一端、正滤波电阻R7的一端连接，稳流运放IC1的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，稳流运放IC1的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，负端电阻R3的另一端与阻敏传感元件SR1的另一端、基准电阻R0的一端、反相电阻R5的一端、负滤波电阻R8的一端连接，基准电阻R0的另一端接地。
传感信号调理电路包括反相运放IC2、仪表运放IC3、增益电位器RP1、反相电阻R5、反馈电阻R6、正滤波电阻R7、负滤波电阻R8、滤波电容C2、正电源电容C3、负电源电容C4，反相电阻R5的另一端与反馈电阻R6的一端、反相运放IC2的负输入端IN-端连接，反馈电阻R6的另一端与反相运放IC2的输出端OUT端、仪表运放IC3的偏置输入端REF端连接，反相运放IC2的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，反相运放IC2的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，仪表运放IC3的正输入端IN+端与正滤波电阻R7的另一端、滤波电容C2的一端连接，仪表运放IC3的负输入端IN-端与负滤波电阻R8的另一端、滤波电容C2的另一端连接，仪表运放IC3的增益正端RG+端与增益电位器RP1的一端连接，仪表运放IC3的增益负端RG-端与增益电位器RP1的另一端与中心端连接，仪表运放IC3的输出端OUT端与信号输出端Uout端连接，仪表运放IC3的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端、正电源电容C3的正端连接，仪表运放IC3的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端、负电源电容C4的负端连接，正电源电容C3的负端接地，负电源电容C4的正端接地。
本发明的有益效果如下：
本发明利用大电流输出的驱动运放与仪表运放等常规器件，可实现对无需一端接地的阻敏传感器进行低噪声、无静差的高性能稳流供电控制以及高集成度的信号处理，该方法电路简单、器件少、实时性强、体积小、成本低、可靠性高、通用性好，并易于芯片化与电路参数的整定。
附图说明
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，包括传感器电源电路、传感信号调理电路。
传感器电源电路包括稳流运放IC1、稳压管DW1、阻敏传感元件SR1、稳流电阻R1、正端电阻R2、负端电阻R3、调节电阻R4、基准电阻R0、稳压电容C0、调节电容C1，稳流电阻R1的一端与电路正电源端VCC端连接，稳流电阻R1的另一端与稳压管DW1的阴极、正端电阻R2的一端连接，稳压管DW1的阳极接地，正端电阻R2的另一端与稳压电容C0的一端、稳流运放IC1的正输入端IN+端连接，稳压电容C0的另一端接地，稳流运放IC1的负输入端IN-端与负端电阻R3的一端、调节电阻R4的一端连接，调节电阻R4的另一端与调节电容C1的一端连接，调节电容C1的另一端与稳流运放IC1的输出端OUT端、阻敏传感元件SR1的一端、正滤波电阻R7的一端连接，稳流运放IC1的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，稳流运放IC1的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，负端电阻R3的另一端与阻敏传感元件SR1的另一端、基准电阻R0的一端、反相电阻R5的一端、负滤波电阻R8的一端连接，基准电阻R0的另一端接地。
传感信号调理电路包括反相运放IC2、仪表运放IC3、增益电位器RP1、反相电阻R5、反馈电阻R6、正滤波电阻R7、负滤波电阻R8、滤波电容C2、正电源电容C3、负电源电容C4，反相电阻R5的另一端与反馈电阻R6的一端、反相运放IC2的负输入端IN-端连接，反馈电阻R6的另一端与反相运放IC2的输出端OUT端、仪表运放IC3的偏置输入端REF端连接，反相运放IC2的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，反相运放IC2的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，仪表运放IC3的正输入端IN+端与正滤波电阻R7的另一端、滤波电容C2的一端连接，仪表运放IC3的负输入端IN-端与负滤波电阻R8的另一端、滤波电容C2的另一端连接，仪表运放IC3的增益正端RG+端与增益电位器RP1的一端连接，仪表运放IC3的增益负端RG-端与增益电位器RP1的另一端与中心端连接，仪表运放IC3的输出端OUT端与信号输出端Uout端连接，仪表运放IC3的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端、正电源电容C3的正端连接，仪表运放IC3的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端、负电源电容C4的负端连接，正电源电容C3的负端接地，负电源电容C4的正端接地。
本发明所使用的包括稳流运放IC1、反相运放IC2、仪表运放IC3、基准电阻R0等在内的所有器件均采用现有的成熟产品，可以通过市场取得。例如：上述运放可采用TLE2062，仪表运放采用AD623、基准电阻采用0.1％精度的精密金属膜电阻等。
本发明中的主要电路参数整定原则如下：
(1)设稳压管DW1的稳压值为UW，流过阻敏传感元件的供电电流为IS，则，基准电阻R0与UW、IS间的参数配合关系如式(1)所示。
R0＝UW/IS (1)
(2)负端电阻R2与正端电阻R3、调节电阻R4间的阻值配合关系如式(2)所示。
R2＝R3R4/(R3+R4) (2)
(3)正端电阻R3、调节电阻R4、调节电容C1间的阻值配合应使电路开机上电时流过阻敏传感元件的电流最大动态超调量不超过5％。
(4)正滤波电阻R7、负滤波电阻R8间的阻值配合关系如式(3)所示。
R7＝R8 (3)
本发明工作过程如下：
如图1所示，本发明图1中阻敏传感元件SR1的供电电流IS采用以稳流运放IC1为主的比例积分调节器进行无静差控制，使得IS完全取决于式(1)关系中稳压管DW1的稳压值UW与基准电阻R0的阻值，实现无静差的高精度稳流控制。在反相器IC2、仪表运放IC3为主的信号调理电路中，使反相器IC2的输出信号Uref抵消掉阻敏传感元件SR1在稳流供电下的初始输出信号(“零点”信号)，并调整增益电位器RP1的有效阻值，使仪表运放IC3将被测物理量(例如，力)的量程范围转化为所需的标准电压信号制范围的电压信号输出。

Claims (5)

1.一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，包括传感器电源电路、传感信号调理电路，其特征在于：
传感器电源电路包括稳流运放IC1、稳压管DW1、阻敏传感元件SR1、稳流电阻R1、正端电阻R2、负端电阻R3、调节电阻R4、基准电阻R0、稳压电容C0、调节电容C1，稳流电阻R1的一端与电路正电源端VCC端连接，稳流电阻R1的另一端与稳压管DW1的阴极、正端电阻R2的一端连接，稳压管DW1的阳极接地，正端电阻R2的另一端与稳压电容C0的一端、稳流运放IC1的正输入端IN+端连接，稳压电容C0的另一端接地，稳流运放IC1的负输入端IN-端与负端电阻R3的一端、调节电阻R4的一端连接，调节电阻R4的另一端与调节电容C1的一端连接，调节电容C1的另一端与稳流运放IC1的输出端OUT端、阻敏传感元件SR1的一端、正滤波电阻R7的一端连接，稳流运放IC1的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，稳流运放IC1的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，负端电阻R3的另一端与阻敏传感元件SR1的另一端、基准电阻R0的一端、反相电阻R5的一端、负滤波电阻R8的一端连接，基准电阻R0的另一端接地；
传感信号调理电路包括反相运放IC2、仪表运放IC3、增益电位器RP1、反相电阻R5、反馈电阻R6、正滤波电阻R7、负滤波电阻R8、滤波电容C2、正电源电容C3、负电源电容C4，反相电阻R5的另一端与反馈电阻R6的一端、反相运放IC2的负输入端IN-端连接，反馈电阻R6的另一端与反相运放IC2的输出端OUT端、仪表运放IC3的偏置输入端REF端连接，反相运放IC2的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，反相运放IC2的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，仪表运放IC3的正输入端IN+端与正滤波电阻R7的另一端、滤波电容C2的一端连接，仪表运放IC3的负输入端IN-端与负滤波电阻R8的另一端、滤波电容C2的另一端连接，仪表运放IC3的增益正端RG+端与增益电位器RP1的一端连接，仪表运放IC3的增益负端RG-端与增益电位器RP1的另一端与中心端连接，仪表运放IC3的输出端OUT端与信号输出端Uout端连接，仪表运放IC3的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端、正电源电容C3的正端连接，仪表运放IC3的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端、负电源电容C4的负端连接，正电源电容C3的负端接地，负电源电容C4的正端接地。
2.根据权利要求1所述的一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，其特征在于稳压管DW1的稳压值为UW，流过阻敏传感元件SR1的供电电流为IS，则基准电阻R0与UW、IS间的参数配合关系如式(1)所示；
R0＝UW/IS (1)。
3.根据权利要求1所述的一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，其特征在于负端电阻R2与正端电阻R3、调节电阻R4间的阻值配合关系如式(2)所示；
R2＝R3R4/(R3+R4) (2)。
4.根据权利要求1所述的一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，其特征在于正端电阻R3、调节电阻R4、调节电容C1间的阻值配合应使电路开机上电时流过阻敏传感元件的电流最大动态超调量不超过5％。
5.根据权利要求1所述的一种恒流式阻敏传感器信号调理电路，其特征在于正滤波电阻R7、负滤波电阻R8间的阻值配合关系如式(3)所示；
R7＝R8 (3)。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2580406Y (zh) * 2002-11-13 2003-10-15 北京安控科技发展有限公司 自动化控制终端的热电阻、角位移、载荷组合信号调理电路
US20090195256A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Thomas Bruce Meagher Input Channel Diagnostics
CN102638249A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 山东大学 一种磁电传感器转速信号调理电路
CN102901549A (zh) * 2012-09-18 2013-01-30 北京航空航天大学 用于应变电阻式压力传感器的驱动、信号调理和采集装置
CN103335679A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 哈尔滨理大晟源科技开发有限公司 外流式电磁流量计信号调理电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2580406Y (zh) * 2002-11-13 2003-10-15 北京安控科技发展有限公司 自动化控制终端的热电阻、角位移、载荷组合信号调理电路
US20090195256A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Thomas Bruce Meagher Input Channel Diagnostics
CN102638249A (zh) * 2012-04-23 2012-08-15 山东大学 一种磁电传感器转速信号调理电路
CN102901549A (zh) * 2012-09-18 2013-01-30 北京航空航天大学 用于应变电阻式压力传感器的驱动、信号调理和采集装置
CN103335679A (zh) * 2013-07-11 2013-10-02 哈尔滨理大晟源科技开发有限公司 外流式电磁流量计信号调理电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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王美玲: "压阻传感器信号调理的解决方案", 《仪表技术与传感器》 *

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