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1、CU系列称重传感器放大电路设计.课程设计摘要CU系列称重传感器应用了电桥电路、放大电路、平移电路和A/D转换器，具有较高的灵敏度和应用性。本文对这种传感器的部分电路进行研究演示出仿真图。 称重传感器是压力测量传感器，它常用于静态测量和动态测量， 压缩形式，具有 较好的精度。它的机械部分是由一整块的金属部分组成， 所以这个基本的测量元 件和它的外壳部分没有焊接过程， 从而使尺寸更小，并且加强了保护等级，这种 点部测量的结构，具有8个压力测量，减少因负载的不完善的应用带来的误差。 正文中首先简单描述称重传感器工作原理， 且附以系统硬件设计框图，并介绍了 各部分的功能及工作过程，并具体描述了软件调试
2、。其次阐述了程序的流程和实 现过程。关键词：电桥 三运放放大器 平移电路1.设计题目及技术指标:CU系列称重传感器如右图所示，常用于压缩形式应用中静态测量和动态测 量。现该传感器需要外配放大器，将其输出的电压信号转换成AD转换器所需要的电压，AD转换器的满围输入电压为0.53V。CU系列称重传感器的技术指标如下：标准输出电阻425欧姆；标准电源电压6V。1 、平移电路设计平移电路的公式为:”丁、R+Rg尸 #R.、rfrg”仆）十才命十R2b VrefC-1)Ffr G)R1R2RgmR)(R-Rg)RR2Rg运算放大器的传递函数是一条直线方程：y= mx b其电路结构取决于m和b的符号，不同
3、的m和b的符号，可以形成4 个方程，因此可以由4种不同结构的运放电路实现。V ou=mV+bVou=mV bV ou=一 mV+bVou= mV b对于每个方程，若要解出 m和b,需要两个数据点，就是两组Vn和VOut, 就可以联立求解上述方程。所选可能:Vou=mV+b这种情况的电路如图2所示。电路中的两个0.01卩F的电容是去耦电容，因为参 考电压来自电源，通常参考电压是要放大的。由图，使用叠加原理和如下方程：对比方程Vou=mV+b，可以得到下图：再根据m n的值，确定电路中的电阻和 V-ef的值，其中:inriiR+Wvioc6hjrlOdohm-Wv3.3239kohniR5lOki
4、ahni1OOohmqpamp3T_vjr.hjal：PAMP 3T VIRTUAL PAMP 3T VIRT2.仪表放大器基本工作原理运算放大器工作原理图:-VA-rOkahnnE和2曲hm. 丄I二二 C7O.O1UFOPAlMfP_3T_V|frrllAL-Wv-10Cohm100ohm -Wk运算放大器可以实现前一级电桥输出的微小信号使得信号可以被电表测的。右图为三运放放大器电路图，提供的更进一步的改进，并且已经成为仪表放大器设计 最流行的结构。U1和U2放大器缓冲输入电压。由于每个放大器的求和点的电压等于施加在各自正输入端的电压，因此，整个差分输入电压现在都呈现在RG两端。因为输入电
5、压经过放大以后的差分电压在 R5 R6和RG这三个电阻上，所以 差分增益可以改变RG 进行调整。这种连接有另一有点：一旦这个减法器电路的 增益用比率匹配的电阻设定后，在改变增益是不再对电阻匹配有要求。如果R5=R6 R1=R3 R2=R4 贝U有：若已知电桥的输出电压VlN2 VlN1，和所期望的被放大电压VOUT，则带入以上公式 可设置相应的个电阻值。其输出电压公式为：VOUT(VIN 2 V|N1)(1)()RGR13.电桥电桥经常用于压力、温度等测量传感器电路中。器原理是利用电桥中电阻的 阻值随物理量的变化，使得电桥产生不平衡电压输出。 例如，应变电阻在电阻变 形时会改变阻值，热电阻在温
6、度发生变化时会产生阻值变化。在定电压驱动电桥时，根据各个桥臂电阻是否发生变化，其线性度和输出电 压灵敏度是不同的。A RAR右R（图4）对于定向电流驱动时，电桥线性度和灵敏的差别如下图:V110 VR1350ohmR2350ohmR3350ohmR4350ohm电桥电路输出电压公式为:三电路参数计算1.电桥电路计算电桥选第三种情况，即一侧双桥臂变化。课程设计题目要求各桥臂电阻阻值为350Q，电桥电压Vb=10V电阻变化值 R为2%R即卩计算过程为：A/? = 350x2% = 7QU0=yBi2Ml/R) = WTJ =Ro/2(-AAzA) = -0.1KJ丿02亍B2.放大电路部分的选择及计算放大电路选的为三运放电路，由公式：VoUT(VIN 2 VIN 1)(1R5）（计算过程为:设 Rm = A17 = A15 = R16 u+2 RJ RJRd=算出：r, = 45og3.平移电路计算及选取计算过程为:Uo3 = UoiX11l + b Uoi = Ucixni + h* i-h:I -I址 V REF = W b = 1.5?m = 1 代入公式，设R = 1000,算出：R = 30O1 I四电路仿真将以上各部分电路连接起来，并进行仿真。当上桥臂加 R下桥臂减厶R时，如 图附图1所示；当上桥臂减 R下桥臂加厶R时，如图附图2;当4 R为零时，如 图附图3所示。
