本發(fā)明屬于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，涉及一種電路，特別涉及一種恒流式阻敏傳感器信號(hào)調(diào)理電路，適用于各類(lèi)采用阻敏傳感器對(duì)相關(guān)被測(cè)物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
力敏電阻、熱電阻等各類(lèi)阻敏傳感元件得以廣泛應(yīng)用，基于阻敏傳感元件的傳感器性能取決于供電電源電路與信號(hào)調(diào)理電路的穩(wěn)定性、信噪比、以及電路整定的難易程度等。目前，在阻敏傳感器電路方面的常用方案及其不足之處主要在于：(1)方案1：采用穩(wěn)壓源供電+運(yùn)算放大器處理電路的方案，其中，穩(wěn)壓電源雖然電路簡(jiǎn)單，但電源特別是現(xiàn)代開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電壓中客觀存在的噪聲、線路壓降等都將對(duì)阻敏傳感器的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。(2)方案2：采用穩(wěn)流源供電+運(yùn)算放大器處理電路的方案，即，對(duì)阻敏傳感器的供電采用基于運(yùn)算放大器與三極管驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)流電源，信號(hào)處理采用以算放大器為主的電路，電路較為復(fù)雜，器件多、參數(shù)匹配難，調(diào)試及維護(hù)麻煩。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，針對(duì)阻敏傳感器的一端不需接地的應(yīng)用場(chǎng)合，提出一種恒流式阻敏傳感器信號(hào)調(diào)理電路。該電路基于比例積分調(diào)節(jié)律與大電流輸出的驅(qū)動(dòng)運(yùn)放作為阻敏傳感器的無(wú)靜差恒流供電電源、以高性能儀表運(yùn)放作為信號(hào)調(diào)理電路的處理方案，實(shí)現(xiàn)低噪聲、高精度穩(wěn)流供電控制的信號(hào)調(diào)理，該方法所用的電路器件少、體積小、易于芯片化、易于電路參數(shù)的整定。
本發(fā)明包括傳感器電源電路、傳感信號(hào)調(diào)理電路。
傳感器電源電路包括穩(wěn)流運(yùn)放IC1、穩(wěn)壓管DW1、阻敏傳感元件SR1、穩(wěn)流電阻R1、正端電阻R2、負(fù)端電阻R3、調(diào)節(jié)電阻R4、基準(zhǔn)電阻R0、穩(wěn)壓電容C0、調(diào)節(jié)電容C1，穩(wěn)流電阻R1的一端與電路正電源端VCC端連接，穩(wěn)流電阻R1的另一端與穩(wěn)壓管DW1的陰極、正端電阻R2的一端連接，穩(wěn)壓管DW1的陽(yáng)極接地，正端電阻R2的另一端與穩(wěn)壓電容C0的一端、穩(wěn)流運(yùn)放IC1的正輸入端IN+端連接，穩(wěn)壓電容C0的另一端接地，穩(wěn)流運(yùn)放IC1的負(fù)輸入端IN-端與負(fù)端電阻R3的一端、調(diào)節(jié)電阻R4的一端連接，調(diào)節(jié)電阻R4的另一端與調(diào)節(jié)電容C1的一端連接，調(diào)節(jié)電容C1的另一端與穩(wěn)流運(yùn)放IC1的輸出端OUT端、阻敏傳感元件SR1的一端、正濾波電阻R7的一端連接，穩(wěn)流運(yùn)放IC1的正電源端VCC端與電路正電源端VCC端連接，穩(wěn)流運(yùn)放IC1的負(fù)電源端VSS端與電路負(fù)電源端VSS端連接，負(fù)端電阻R3的另一端與阻敏傳感元件SR1的另一端、基準(zhǔn)電阻R0的一端、反相電阻R5的一端、負(fù)濾波電阻R8的一端連接，基準(zhǔn)電阻R0的另一端接地。
傳感信號(hào)調(diào)理電路包括反相運(yùn)放IC2、儀表運(yùn)放IC3、增益電位器RP1、反相電阻R5、反饋電阻R6、正濾波電阻R7、負(fù)濾波電阻R8、濾波電容C2、正電源電容C3、負(fù)電源電容C4，反相電阻R5的另一端與反饋電阻R6的一端、反相運(yùn)放IC2的負(fù)輸入端IN-端連接，反饋電阻R6的另一端與反相運(yùn)放IC2的輸出端OUT端、儀表運(yùn)放IC3的偏置輸入端REF端連接，反相運(yùn)放IC2的正電源端VCC端與電路正電源端VCC端連接，反相運(yùn)放IC2的負(fù)電源端VSS端與電路負(fù)電源端VSS端連接，儀表運(yùn)放IC3的正輸入端IN+端與正濾波電阻R7的另一端、濾波電容C2的一端連接，儀表運(yùn)放IC3的負(fù)輸入端IN-端與負(fù)濾波電阻R8的另一端、濾波電容C2的另一端連接，儀表運(yùn)放IC3的增益正端RG+端與增益電位器RP1的一端連接，儀表運(yùn)放IC3的增益負(fù)端RG-端與增益電位器RP1的另一端與中心端連接，儀表運(yùn)放IC3的輸出端OUT端與信號(hào)輸出端Uout端連接，儀表運(yùn)放IC3的正電源端VCC端與電路正電源端VCC端、正電源電容C3的正端連接，儀表運(yùn)放IC3的負(fù)電源端VSS端與電路負(fù)電源端VSS端、負(fù)電源電容C4的負(fù)端連接，正電源電容C3的負(fù)端接地，負(fù)電源電容C4的正端接地。
本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明利用大電流輸出的驅(qū)動(dòng)運(yùn)放與儀表運(yùn)放等常規(guī)器件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)需一端接地的阻敏傳感器進(jìn)行低噪聲、無(wú)靜差的高性能穩(wěn)流供電控制以及高集成度的信號(hào)處理，該方法電路簡(jiǎn)單、器件少、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、體積小、成本低、可靠性高、通用性好，并易于芯片化與電路參數(shù)的整定。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，一種恒流式阻敏傳感器信號(hào)調(diào)理電路，包括傳感器電源電路、傳感信號(hào)調(diào)理電路。
傳感器電源電路包括穩(wěn)流運(yùn)放IC1、穩(wěn)壓管DW1、阻敏傳感元件SR1、穩(wěn)流電阻R1、正端電阻R2、負(fù)端電阻R3、調(diào)節(jié)電阻R4、基準(zhǔn)電阻R0、穩(wěn)壓電容C0、調(diào)節(jié)電容C1，穩(wěn)流電阻R1的一端與電路正電源端VCC端連接，穩(wěn)流電阻R1的另一端與穩(wěn)壓管DW1的陰極、正端電阻R2的一端連接，穩(wěn)壓管DW1的陽(yáng)極接地，正端電阻R2的另一端與穩(wěn)壓電容C0的一端、穩(wěn)流運(yùn)放IC1的正輸入端IN+端連接，穩(wěn)壓電容C0的另一端接地，穩(wěn)流運(yùn)放IC1的負(fù)輸入端IN-端與負(fù)端電阻R3的一端、調(diào)節(jié)電阻R4的一端連接，調(diào)節(jié)電阻R4的另一端與調(diào)節(jié)電容C1的一端連接，調(diào)節(jié)電容C1的另一端與穩(wěn)流運(yùn)放IC1的輸出端OUT端、阻敏傳感元件SR1的一端、正濾波電阻R7的一端連接，穩(wěn)流運(yùn)放IC1的正電源端VCC端與電路正電源端VCC端連接，穩(wěn)流運(yùn)放IC1的負(fù)電源端VSS端與電路負(fù)電源端VSS端連接，負(fù)端電阻R3的另一端與阻敏傳感元件SR1的另一端、基準(zhǔn)電阻R0的一端、反相電阻R5的一端、負(fù)濾波電阻R8的一端連接，基準(zhǔn)電阻R0的另一端接地。
傳感信號(hào)調(diào)理電路包括反相運(yùn)放IC2、儀表運(yùn)放IC3、增益電位器RP1、反相電阻R5、反饋電阻R6、正濾波電阻R7、負(fù)濾波電阻R8、濾波電容C2、正電源電容C3、負(fù)電源電容C4，反相電阻R5的另一端與反饋電阻R6的一端、反相運(yùn)放IC2的負(fù)輸入端IN-端連接，反饋電阻R6的另一端與反相運(yùn)放IC2的輸出端OUT端、儀表運(yùn)放IC3的偏置輸入端REF端連接，反相運(yùn)放IC2的正電源端VCC端與電路正電源端VCC端連接，反相運(yùn)放IC2的負(fù)電源端VSS端與電路負(fù)電源端VSS端連接，儀表運(yùn)放IC3的正輸入端IN+端與正濾波電阻R7的另一端、濾波電容C2的一端連接，儀表運(yùn)放IC3的負(fù)輸入端IN-端與負(fù)濾波電阻R8的另一端、濾波電容C2的另一端連接，儀表運(yùn)放IC3的增益正端RG+端與增益電位器RP1的一端連接，儀表運(yùn)放IC3的增益負(fù)端RG-端與增益電位器RP1的另一端與中心端連接，儀表運(yùn)放IC3的輸出端OUT端與信號(hào)輸出端Uout端連接，儀表運(yùn)放IC3的正電源端VCC端與電路正電源端VCC端、正電源電容C3的正端連接，儀表運(yùn)放IC3的負(fù)電源端VSS端與電路負(fù)電源端VSS端、負(fù)電源電容C4的負(fù)端連接，正電源電容C3的負(fù)端接地，負(fù)電源電容C4的正端接地。
本發(fā)明所使用的包括穩(wěn)流運(yùn)放IC1、反相運(yùn)放IC2、儀表運(yùn)放IC3、基準(zhǔn)電阻R0等在內(nèi)的所有器件均采用現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，可以通過(guò)市場(chǎng)取得。例如：上述運(yùn)放可采用TLE2062，儀表運(yùn)放采用AD623、基準(zhǔn)電阻采用0.1％精度的精密金屬膜電阻等。
本發(fā)明中的主要電路參數(shù)整定原則如下：
(1)設(shè)穩(wěn)壓管DW1的穩(wěn)壓值為UW，流過(guò)阻敏傳感元件的供電電流為IS，則，基準(zhǔn)電阻R0與UW、IS間的參數(shù)配合關(guān)系如式(1)所示。
R0＝UW/IS (1)
(2)負(fù)端電阻R2與正端電阻R3、調(diào)節(jié)電阻R4間的阻值配合關(guān)系如式(2)所示。
R2＝R3R4/(R3+R4) (2)
(3)正端電阻R3、調(diào)節(jié)電阻R4、調(diào)節(jié)電容C1間的阻值配合應(yīng)使電路開(kāi)機(jī)上電時(shí)流過(guò)阻敏傳感元件的電流最大動(dòng)態(tài)超調(diào)量不超過(guò)5％。
(4)正濾波電阻R7、負(fù)濾波電阻R8間的阻值配合關(guān)系如式(3)所示。
R7＝R8 (3)
本發(fā)明工作過(guò)程如下：
如圖1所示，本發(fā)明圖1中阻敏傳感元件SR1的供電電流IS采用以穩(wěn)流運(yùn)放IC1為主的比例積分調(diào)節(jié)器進(jìn)行無(wú)靜差控制，使得IS完全取決于式(1)關(guān)系中穩(wěn)壓管DW1的穩(wěn)壓值UW與基準(zhǔn)電阻R0的阻值，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差的高精度穩(wěn)流控制。在反相器IC2、儀表運(yùn)放IC3為主的信號(hào)調(diào)理電路中，使反相器IC2的輸出信號(hào)Uref抵消掉阻敏傳感元件SR1在穩(wěn)流供電下的初始輸出信號(hào)(“零點(diǎn)”信號(hào))，并調(diào)整增益電位器RP1的有效阻值，使儀表運(yùn)放IC3將被測(cè)物理量(例如，力)的量程范圍轉(zhuǎn)化為所需的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)制范圍的電壓信號(hào)輸出。