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电桥***灵敏度***满量程输出 ?!

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楼主
shell.albert|  楼主 | 2012-8-8 13:34 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
现应用一个压力传感器,参数如下:灵敏度:2.6mV/V
激励电压:10V
测压范围:0~20000PSI
电桥输入电阻:1500+/-300欧姆
电桥输出电阻:1500+/-150欧姆

就这么些参数呢?

如果我用10V的电压激励,那满量程的输出信号幅度会是多少呢?
网上查的公式
10V*2.6mV/V=26mV
这样算对吗?
我很是不理解。

那这个压力跟电桥的阻值变化有什么关系呢?

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沙发
shell.albert|  楼主 | 2012-8-8 13:47 | 只看该作者
我的压力传感器的范围是0~20000PSI。那我可不可以这样理解:
这个传感器在满量程,即20000PSI的压力下,如果激励电压是1V,那它的两端就会有2.6mV的输出。
如果我用10V激励的话,那么满量程20000PSI的时候应该会输出10V*2.6mV=26mV。
也就是说我的压力0~20000PSI要与0~26mV做一个线性的对应关系。就能知道当时压力是多少了。

但是问题是现实中的压力远不到那么大,如果只有个1/4也就是5000PSI,那输出信号也是1/4*26mV=6.5mV,如果压力更小,
那输出信号也更小。
这么小的信号如何处理呢?
会不会淹没在噪声中呢?

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xxlin1984| | 2012-8-8 15:22 | 只看该作者
理解正确。
高精度差放+高精度AD

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地板
tyw| | 2012-8-8 15:41 | 只看该作者
平衡电桥的电路特点及误差分析.pdf (1.5 MB)
非平衡电桥的原理和应用.pdf (80.53 KB)
电桥的原理与应用.pdf (95.17 KB)
传感器应用设计.pdf (4.34 MB)
压力传感器和惠斯顿电桥的介绍.pdf (63.85 KB)
JJG 506-2010 直流比较仪式电桥.pdf (7.33 MB)
业余爱好者DIY的高精度数字电桥.pdf (1.93 MB)
传感器电桥电路的非线性修正.pdf (2.3 MB)

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lifenganhui| | 2012-8-8 16:10 | 只看该作者
nm t叔资料太多了,,

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shell.albert|  楼主 | 2012-8-8 16:35 | 只看该作者
我算了一下,一个大气压的情况下,14psi,那么输出将会是:
(26mV/20000)*14=0.0182mV
这么小的信号,连0.1mV都不到,哪家的运放能处理的了?
这怎么可能呢?!

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tyw| | 2012-8-8 16:43 | 只看该作者
ICL7650—CMOS斩波集成运放简介及应用


  ICL7650" target="_blank" style="color:blue; text-decoration:underline;">ICL7650 CMOS 斩波集成运放简介及应用
  摘 要:介绍了ICL7650" target="_blank" style="color:blue; text-decoration:underline;">ICL7650 CMOS 斩波集成运算放大结构和性能,输入级使用MOS 场效应管,采用斩波自动稳零结构,附带调制和解调等措施,具有输入偏置电流小,低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力。并采用该器件实现了一个积分电路,该电路零位可以调整,抑制干扰,降低噪声,是很好的传感器信号预处理电路。
  关键词: ICL7650 ;运算放大器;积分电路;MOS 场效应管
  1  引 言
  集成电路是在半导体制造工艺的基础上实现元件、电路和系统三结合的一种半导体器件。随着制造工艺的进步,电路性能设计的完善,集成电路正以无可比拟的优异性深入到各个领域。一般,集成运放是具有高放大倍数的直接耦合电路,这样就不可避免地存在着失调和漂移等问题,长期以来人们一直致力于上述问题的解决。一般集成运放具有mV 级的失调电压和每度数微伏的温度漂移,因而将集成运放直接用于0~10 mV 的低电平放大是十分困难的。然而在工业自动化控制、过程控制、多路选择巡扦等很重要的应用场合,运放被用于放大来自传感器、变送器等所谓“一次仪表”的信号,这些信号的特点往往是具有低电平的性质,对外界一些干扰信号极为敏感,这就要求用作前置放大器的集成运放具有高的输入阻抗,低的输出阻抗,低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力[1 ] 。否则造成的漂移问题将使系统无**常工作,ICL7650 正是为适应上述要求而研制成功的。
  2  ICL7650 性能介绍
  ICL7650 的制造工艺采用大规模集成电路机制,输入级使用MOS 场效应管,输入电阻达100 MΩ 以上,将场效应管和双极型管兼容在一个硅片上,并且还附带调制和解调等措施,采用斩波自动稳零结构,使失调电压和温度漂移进一步下降,应用时一般无需调零即可使用,极为方便。图1 为ICL7650 的原理方框图及管脚排列。
  图1  ICL7650 的原理方框图及管脚排列
  由图1 可以看出,ICL7650 的整个电路由下列几个部分构成:
  (1) 内部时钟发生器用以控制图中电子开关SA 和SB 的通断。当14 脚(内/ 外端) 置“1”或置空时,工作在内时钟状态;若置“0”时,则工作在外时钟方式下,外时钟从13 脚(外部时钟输入端) 加入。
  (2) 主放大器A1 用以放大输入信号并经他输出,N1端为他的第3 个同相输入端。
  (3) 调零放大器A2 用以降低A1 直流失调的放大器,他不对外输出信号,仅是作为一种辅助放大器使用,N2 为他的一个反相输入端。
  (4) 箝位输出电路用以防止因过载而出现的放大器阻塞。
  (5) 内调制补偿用以改善电路的频率特性。
  (6) 模拟开关完成电路动态校零工作过程的切换,靠时钟控制下的模拟开关来转换。电路的整个工作在时钟控制下分2 个工作阶段进行,放大器误差检测与寄存;校零和放大,使稳态实现低失调与低温漂。
  总的来说,ICL7650 有如下几个特点:
  (1) 极低的输入失调电压:整个工作温度范围(约100 ℃) 内只有±1μV ;
  (2) 失调电压的温漂和长时间漂移极低:分别为0. 01 μV/ ℃和100 nV / Month ;

  (3) 很低的输入偏置电流: 10 pA ;
  (4) 极高的开环增益,CMRR ,PSRR 均≥130 dB ;
  (5) 较高的转换速率: SR = 2. 5 V/μs ;
  (6) 单位增益带宽可达2 MHz ;
  (7) 单位增益达标时具有内部补偿;
  (8) 具有内调制补偿电路,相位裕度≥80°;
  (9) 内部有箝位电路,能减少过载时的恢复时间;
  (10) 在输入端、输出端只有极微小的斩波尖峰泄漏。
  3  积分器设计
  用ICL7650" target="_blank" style="color:blue; text-decoration:underline;">ICL7650 设计的积分电路如图2 所示。ICL7650" target="_blank" style="color:blue; text-decoration:underline;">ICL7650作为高精度、低漂移放大器,其输入一般只有几百微伏甚至几十微伏电压就能正常工作。从传感器过来的电压数量级为最小mV , 在前置电路中可直接对信号进行积分处理。其中**电容C2 和C3 直接影响到运放自动稳零的精度,必须选用高阻抗、瓷介质、聚本乙烯材料的优质电容,其值可取C1 = C2 = 011μF。由传感器输入的信号极为微弱,必须充分顾虑到抗干扰问题,可对输入端进行屏蔽保护。
  图2  由ICL7650 组成的积分器
  在输入端如果存在输入失调电压,则在积分电容的作用下,将会一直到积分输出饱和,使系统无法工作。为此,在输入端加了失调电压调零电路R3 , R4 和R5 , R6 ,如图2 中ICL7650 管脚5 端所示。电路中电阻R4 起隔离作用, R4m R5+ R6 。调节过程中可随时按积分清零按钮T,随时调节可变电阻R3 ,直至输出为0(静态时) 或围绕某一值在允许范围内上下波动。积分电容C1 在积分器中起着举足轻重的作用。为了能及时跟踪信号的变化,积分时间常数不能太大,根据实验调整,可选择其值为0. 1μF ,输入电阻R1 = 100 kΩ,时间常数> 0. 01 s。积分器输出带负载能力不是很强,为了使其负担不至于过重,在后面加接一级放大器,可将其增益设计为10 左右,可选R9 = 100 kΩ, R8 = R10 = 10 kΩ,集成运放采用OP07 单运放器件。经第二级电路输出的信号可到A/ D 转换电路或经输出后供记录仪记录。在ICL7650 的接线图中,输出箝位引脚9 对输出箝位,可防止因过载带来的阻塞,减小恢复时间。
  4  结 语
  ICL7650 CMOS 斩波集成运放输入级使用MOS 场效应管,采用斩波自动稳零结构,附带有调制和解调等措施,具有输入偏置电流小,低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力。并用该器件实现的积分电路,电路零位可以调整,抑制干扰,降低噪声,是很好的传感器信号预处理电路。

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shell.albert|  楼主 | 2012-8-8 19:38 | 只看该作者
T叔,您说的这个运放到底行不行啊?电桥输出信号如此之小,不到1mV,噢,应该是uV级别的,我觉得不是很可靠啊。

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tyw| | 2012-8-8 20:17 | 只看该作者
本帖最后由 tyw 于 2012-8-8 20:22 编辑

7650自动稳零,通过对输入信号的调制→交流放大→再解调→还原放大后的信号,较容易制作,不用担心温漂.是第四代运放.
常用于微信号放大.缺点是贵了点,86年时要卖到20元一个.现在可能十几元一个.
用普通运放处理微信号,就要相当小心了,一不留神,信号就烂掉了.
你仔细看下7650资料.

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shell.albert|  楼主 | 2012-8-8 20:33 | 只看该作者
好的,谢谢T叔!

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xxlin1984| | 2012-8-9 09:22 | 只看该作者
先找个范围合适的传感器。
假定最大测量1个大气压,就找量程小于2的传感器。

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12
ayl439| | 2012-8-9 09:56 | 只看该作者
T叔电桥的好资料~

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sedatefire| | 2012-8-9 11:30 | 只看该作者
***是什么,和谐字吗?

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doudoubaba| | 2012-8-9 12:23 | 只看该作者
2# shell.albert
本人也经常做压力sensor的应用,意见仅供参考。
1.量程范围不可能用到满量程的,最好用中间的1/2的部分才能保证传感器的线性度。假如你只需要5000psi的范围,为何不选用10000psi规格的传感器呢?
2.信号输出几个uV很正常的,采用低噪声的OP经过滤波放大200~300倍是很正常的范围。然后通过AD转换后再软件滤波处理基本没有什么问题。

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shell.albert|  楼主 | 2012-8-9 14:54 | 只看该作者
1、我的测压范围最高到15000PSI,所以先用了20000PSI量程的。
2、uV信号不是很好处理吧?一不小心可能就被噪声淹没了。

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16
shell.albert|  楼主 | 2012-8-9 16:15 | 只看该作者
uV信号很正常吗?从来没有处理过,只处理过mV的。

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奔牛滚滚| | 2012-8-9 19:25 | 只看该作者
14楼已经说的很清楚了

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3htech| | 2012-8-14 16:37 | 只看该作者
15# shell.albert
CS5530,CS5532,AD7190,对付你的信号游刃有余。只是有点贵。

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19
dqyubsh| | 2012-8-14 17:40 | 只看该作者
这种传感器输出的信号是差分信号,实际测量的是两个信号线的电压差,这个电压差最大mV级别。

其信号线都是屏蔽电缆,差分信号的优势就是抗干扰。干扰信号主要是高频杂波,不难消除。

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