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電阻應(yīng)變片直流電橋測量電路攻略

作者: 時間:2015-10-30 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  在復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)中,研究其功耗和性能,設(shè)計它們的結(jié)構(gòu)以及研究各模塊組間的潤滑狀態(tài),測量各 器件間的摩擦力等重要參數(shù),多年來,一直被人們所重視。由于機(jī)械內(nèi)部運(yùn)動復(fù)雜,環(huán)境惡劣,摩擦力相 對很小,給測量帶來了很大困難,如何精確地測量出這些數(shù)據(jù)就顯得格外重要。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/282108.htm

  采用無線收發(fā)方式,利用傳感器信號通過無線收發(fā)電路進(jìn)行信號傳輸,可以先存儲數(shù)據(jù)再把存儲卡里 面的數(shù)據(jù)讀入到計算機(jī)進(jìn)行分析,為復(fù)雜及數(shù)據(jù)要求精確的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集提供了新的方法。另外,在采 集頻率較高時,數(shù)據(jù)量比較大,這對采集系統(tǒng)中處理器處理速度、射頻無線傳輸速度、接口傳輸速度、A/D 轉(zhuǎn)換速度以及功耗等都有很高的要求,加上機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部尺寸的限制,困難較大。這樣一來,數(shù)據(jù)采集電 路板的設(shè)計成為該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵,我們需要設(shè)計專門的數(shù)據(jù)采集和無線收發(fā)裝置。

  測量系統(tǒng)原理

  系統(tǒng)由傳感器、電源、信號調(diào)理電路、信號處理電路和PC 機(jī)組成在實(shí)際測量時,傳感器安裝在運(yùn)動 件上,由于采用引線裝置傳遞信號會限制機(jī)械部件的運(yùn)動,因此可采用無線收發(fā)電路傳輸數(shù)據(jù),也可采用 存儲方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,即先把數(shù)據(jù)保存到存儲卡,數(shù)據(jù)采集完之后再拿出存儲卡讀入到計算機(jī),測量系 統(tǒng)原理如圖1 所示。

  

 

  氣壓傳感器和應(yīng)變片經(jīng)過信號調(diào)理電路輸出0~2.5V 的電壓,可通過信號處理電路把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號再存入存儲卡,熱電偶經(jīng)過信號調(diào)理電路輸出12 位SPI 格式的數(shù)字信號,可由單片機(jī)直接 把信號存入存儲卡。存儲卡的容量應(yīng)能保證采集信號的時間要求(在采集頻率為3000Hz 時,選擇512M以 上的存儲卡可保證采集時間不少于25 分鐘)。而該測量系統(tǒng)中直流電橋測量電路的設(shè)計是一 個關(guān)鍵,下面我們將對這一部分進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計。

  直流電橋測量電路

  應(yīng)變片調(diào)理電路由升壓芯片(為芯片提供工作電壓)、電壓基準(zhǔn)(穩(wěn)壓)、電橋、濾波、放大等部分 組成,如圖2 所示。

  

 

  測量電路所選用應(yīng)變片型號350-2AA,應(yīng)變靈敏系數(shù)K=2.18(無量綱正數(shù)),名義電阻350Ω,絲柵尺 寸:2×2mm;考慮到連桿體上空間小的特點(diǎn),盡可能安裝少量的傳感器,因此采用直流單臂電橋來實(shí)現(xiàn)電 阻到電壓的轉(zhuǎn)換。至此,無線收發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的直流電橋測量電路的設(shè)計已經(jīng)完成,當(dāng)然,在我們設(shè)計 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時,根據(jù)實(shí)際的測量需要,如系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境受到溫度、頻率及其他一些環(huán)境的影響,各測 量參數(shù)的不同,導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也不完全相同,設(shè)計者可根據(jù)需要進(jìn)行修改。本文重點(diǎn)研究的是無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)變片直流電橋的設(shè)計,為復(fù)雜的機(jī)械控制系統(tǒng)在 進(jìn)行難度較大的數(shù)據(jù)采集時,提出可行的應(yīng)變片直流電橋設(shè)計方案。

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