CN106292825A - 一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路 - Google Patents

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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit

Abstract

本发明涉及一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路，包括指令缓冲电路、恒流控制电路，具体包括指令跟随器IC1、驱动运放IC2、正端跟随器IC3、负端跟随器IC4、稳压管DW1、指令电位器RP1、限流电阻R1、给定电阻R2、正端电阻R3、采样电阻R6、稳流电感L1、阻敏传感元件SR1等，该电路基于大电流输出的驱动运放与精密采样电阻，采用高阻跟随器检测采样电阻上的压差进行低噪声、高精度稳流供电控制的电路处理方案，该发明电路中的阻敏传感器一端可接地，以便于后续信号处理。该电路器件少、体积小，易于微型化、芯片化。

Description

一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路
技术领域
本发明属于工业测控领域，涉及一种电路，特别涉及一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路，适用于各类要求将阻敏传感器一端接地的测控应用场合。
背景技术
诸如电阻应变片、热电阻等各类阻敏传感器应用范围广泛，而此类传感器供电电源的类型与性能则取决于不同应用场合的需求，但电源性能都对阻敏传感器的检测结果产生重大影响，尤其在要求阻敏传感器的一端要与后续信号处理电路共地连接的应用场合中，对阻敏传感器供电电源的要求也更高。目前，在阻敏传感器供电方面的常用方案及其不足之处主要在于：(1)方案1：采用恒压源供电，恒压电源电路简单，但电源特别是开关电源电压中客观存在的噪声以及线路压降等都将对阻敏传感器的检测结果产生严重干扰，甚至危及整个测控系统的正常运行。(2)方案2：基于在阻敏传感器的末端经电流采样电阻接地进行检测电流的稳流供电方案，该电路也易于实现，但阻敏传感器处于浮地状态，不符合要求传感器一端需接地的应用场合。(2)方案3：基于隔离式霍尔电流传感器检测电流的稳流供电电源，在此方案中，尽管阻敏传感器的一端可以接地，但电路复杂、体积大、成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路。该电路基于大电流输出的驱动运放与精密采样电阻，采用高阻跟随器检测采样电阻上的压差进行低噪声、高精度稳流供电控制的电路处理方案，该发明电路中的阻敏传感器一端可接地，以便于后续信号处理。该电路器件少、体积小，易于微型化、芯片化。
本发明包括指令缓冲电路、恒流控制电路。
指令缓冲电路包括指令跟随器IC1、指令电位器RP1、稳压管DW1、限流电阻R1、稳压电容C1，指令跟随器IC1的正输入端IN+端与指令电位器RP1的中心端连接，指令电位器RP1的一端与稳压管DW1的阴极、限流电阻R1的一端、稳压电容C1的一端连接，指令电位器RP1的另一端接地，稳压管DW1的阳极接地，稳压电容C1的另一端接地，限流电阻R1的另一端与电路正电源端VCC端连接，指令跟随器IC1的负输入端IN-端与IC1的输出端OUT端、给定电阻R2的一端连接，指令跟随器IC1的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，指令跟随器IC1的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接。
恒流控制电路包括驱动运放IC2、正端跟随器IC3、负端跟随器IC4、给定电阻R2、正端电阻R3、接地电阻R4、负端电阻R5、采样电阻R6、稳流电感L1、阻敏传感元件SR1，给定电阻R2的另一端与驱动运放IC2的正输入端IN+端、正端电阻R3的一端连接，驱动运放IC2的负输入端IN-端与接地电阻R4的一端、负端电阻R5的一端连接，接地电阻R4的另一端接地，驱动运放IC2的输出端OUT端与负端跟随器IC4的正输入端IN+端、采样电阻R6的一端连接，驱动运放IC2的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，驱动运放IC2的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，负端跟随器IC4的负输入端IN-端与IC4的输出端OUT端、负端电阻R5的另一端连接，负端跟随器IC4的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，负端跟随器IC4的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，正端电阻R3的另一端与正端跟随器IC3的输出端OUT端、IC3的负输入端IN-端连接，正端跟随器IC3的正输入端IN+端与采样电阻R6的另一端、稳流电感L1的一端连接，稳流电感L1的另一端与阻敏传感元件SR1的一端、信号输出端Uout端连接，阻敏传感元件SR1的另一端接地，正端跟随器IC3的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，正端跟随器IC3的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接。
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精密采样电阻、稳流电感等常规器件，实现对一端需接地的阻敏传感器进行低噪声、高精度的稳流供电控制，该方法电路简单、实时性强、体积小、成本低、可靠性高、通用性好、易芯片化与产品化。
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，一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路，包括指令缓冲电路、恒流控制电路。
指令缓冲电路包括指令跟随器IC1、指令电位器RP1、稳压管DW1、限流电阻R1、稳压电容C1，指令跟随器IC1的正输入端IN+端与指令电位器RP1的中心端连接，指令电位器RP1的一端与稳压管DW1的阴极、限流电阻R1的一端、稳压电容C1的一端连接，指令电位器RP1的另一端接地，稳压管DW1的阳极接地，稳压电容C1的另一端接地，限流电阻R1的另一端与电路正电源端VCC端连接，指令跟随器IC1的负输入端IN-端与IC1的输出端OUT端、给定电阻R2的一端连接，指令跟随器IC1的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，指令跟随器IC1的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接。
恒流控制电路包括驱动运放IC2、正端跟随器IC3、负端跟随器IC4、给定电阻R2、正端电阻R3、接地电阻R4、负端电阻R5、采样电阻R6、稳流电感L1、阻敏传感元件SR1，给定电阻R2的另一端与驱动运放IC2的正输入端IN+端、正端电阻R3的一端连接，驱动运放IC2的负输入端IN-端与接地电阻R4的一端、负端电阻R5的一端连接，接地电阻R4的另一端接地，驱动运放IC2的输出端OUT端与负端跟随器IC4的正输入端IN+端、采样电阻R6的一端连接，驱动运放IC2的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，驱动运放IC2的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，负端跟随器IC4的负输入端IN-端与IC4的输出端OUT端、负端电阻R5的另一端连接，负端跟随器IC4的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，负端跟随器IC4的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，正端电阻R3的另一端与正端跟随器IC3的输出端OUT端、IC3的负输入端IN-端连接，正端跟随器IC3的正输入端IN+端与采样电阻R6的另一端、稳流电感L1的一端连接，稳流电感L1的另一端与阻敏传感元件SR1的一端、信号输出端Uout端连接，阻敏传感元件SR1的另一端接地，正端跟随器IC3的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，正端跟随器IC3的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接。
本发明所使用的包括指令跟随器IC1、驱动运放IC2、正端跟随器IC3、负端跟随器IC4、稳压管DW1、采样电阻R6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：上述跟随器和运放都可采用TLE2064，稳压管采用AD589、采样电阻采用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)给定电阻R2、正端电阻R3、接地电阻R4、负端电阻R5间的阻值配合关系如式(1)、式(2)所示。
R2＝R4 (1)
R3＝R5 (2)
(2)设：稳压管DW1的稳压值为UDW，则流过阻敏传感元件的供电电流IS如式(3)、式(4)所示，其中的给定电压UW由指令电位器RP1进行调整。
IS＝UW(R3/R2R6) (3)
UW＝0～UDW (4)
本发明工作过程如下：
如图1所示，本发明图1中的给定电压UW来自稳压管DW1电压UDW经由指令电位器RP1调节及指令跟随器IC1后的输出，再经由以驱动运放IC2、正端跟随器IC3、负端跟随器IC4、采样电阻R6、稳流电感L1等为主的恒流控制电路后向一端接地的阻敏传感元件SR1提供低噪声、高精度的恒流电流IS，其中，稳流电感L1用于对电流噪声的滤波，此外，采用如图1所示的由正端跟随器IC3、负端跟随器IC4对采样电阻R6的两端电压进行反馈的方法，因不会对输出电流产生分流作用，故可实现精密恒流控制，以提高阻敏传感器的检测性能。

Claims (3)

1.一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路，包括指令缓冲电路、恒流控制电路，其特征在于：
指令缓冲电路包括指令跟随器IC1、指令电位器RP1、稳压管DW1、限流电阻R1、稳压电容C1，指令跟随器IC1的正输入端IN+端与指令电位器RP1的中心端连接，指令电位器RP1的一端与稳压管DW1的阴极、限流电阻R1的一端、稳压电容C1的一端连接，指令电位器RP1的另一端接地，稳压管DW1的阳极接地，稳压电容C1的另一端接地，限流电阻R1的另一端与电路正电源端VCC端连接，指令跟随器IC1的负输入端IN-端与IC1的输出端OUT端、给定电阻R2的一端连接，指令跟随器IC1的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，指令跟随器IC1的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接；
恒流控制电路包括驱动运放IC2、正端跟随器IC3、负端跟随器IC4、给定电阻R2、正端电阻R3、接地电阻R4、负端电阻R5、采样电阻R6、稳流电感L1、阻敏传感元件SR1，给定电阻R2的另一端与驱动运放IC2的正输入端IN+端、正端电阻R3的一端连接，驱动运放IC2的负输入端IN-端与接地电阻R4的一端、负端电阻R5的一端连接，接地电阻R4的另一端接地，驱动运放IC2的输出端OUT端与负端跟随器IC4的正输入端IN+端、采样电阻R6的一端连接，驱动运放IC2的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，驱动运放IC2的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，负端跟随器IC4的负输入端IN-端与IC4的输出端OUT端、负端电阻R5的另一端连接，负端跟随器IC4的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，负端跟随器IC4的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接，正端电阻R3的另一端与正端跟随器IC3的输出端OUT端、IC3的负输入端IN-端连接，正端跟随器IC3的正输入端IN+端与采样电阻R6的另一端、稳流电感L1的一端连接，稳流电感L1的另一端与阻敏传感元件SR1的一端、信号输出端Uout端连接，阻敏传感元件SR1的另一端接地，正端跟随器IC3的正电源端VCC端与电路正电源端VCC端连接，正端跟随器IC3的负电源端VSS端与电路负电源端VSS端连接。
2.根据权利要求1所述的一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路，其特征在于给定电阻R2、正端电阻R3、接地电阻R4、负端电阻R5间的阻值配合关系如式(1)、式(2)所示；
R2＝R4 (1)
R3＝R5 (2)。
3.根据权利要求1所述的一种适于接地式阻敏传感器的精密电流源控制电路，其特征在于稳压管DW1的稳压值为UDW，则流过阻敏传感元件的供电电流IS如式(3)、式(4)所示，其中的给定电压UW由指令电位器RP1进行调整；
IS＝UW(R3/R2R6) (3)
UW＝0～UDW (4)。
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