【文章內(nèi)容簡介】 RR ? , 21 ii uu ? 時，輸出電壓為零，共模信號得到了抑制。通常，為了 1iu ， 2iu 負載相同，取 51 RR? , 42 RR ? 。由此可見，這種電路的抑制能力只與外接電阻對稱精度有關(guān)。但該電路外接電阻對稱精度很難提高，而且電路的輸出阻抗低，所以該電路應(yīng)用范圍狹窄。 方案 2 三運放高共模抑制比放大電路 圖 所示電路 是目前廣泛應(yīng)用的高共模抑制比放大電路。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 20 D e c 20 09 S he e t of F i l e : E : \單片機課設(shè) \ t i a n .dd b D r a w n B y :U14E 32 5U24E 32 5U34E 32 5U i 1U i 2R310KR110 0 KR01KR210 0 KR410KR710 0 KR810 0 KRP2KR510 0 KR610 0 KUoU14E 32 5U24E 32 5R1R2R3R4R5R6R7U i 1U i 1 2Uo 圖 該電路由三個集成運算放大器組成，其中 U1,U2 為兩個性能一致（只要是指輸入阻抗、共模抑制比和增益）的同向輸入通用集成運算放大器，構(gòu)成平衡對稱（或稱同 數(shù)顯式扭矩測量儀的設(shè)計 7 向并聯(lián)型）差動放大輸出級， U3 構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級，用來進一步抑制U1,U2 的共模信號，并適應(yīng)接地負載的需要。 這種電路由于 U1,U2 的隔離作用，輸出級的外部電阻可以取得較小，有利于提高電阻的匹配精度，提高整個電路的共模抑制比。電路中在 U3的兩輸入端接入 7R , 8R 和RP 共模補償電路，通過調(diào)節(jié) RP ，則可補償電阻的不對稱，獲得更高的共模抑制比。 綜合以上文字的比較，本設(shè)計采用方案 2。 第三章 電路的工作原理 本設(shè)計由四部分構(gòu)成。首先拉壓力傳感器將壓力大小轉(zhuǎn)化成毫安電級信號，之后微小的電壓信號經(jīng)放大器放大成標準的電信號，之后電信號經(jīng)濾波器濾波輸出，最后數(shù)顯式電壓表接收信號顯示電壓 。 電路原理圖 如圖 。 數(shù)顯式扭矩測量儀的設(shè)計 8 電路原理圖如圖 數(shù)顯式扭矩測量儀的設(shè)計 9 AKC215 系列 扭矩傳感器 一． 用途 隨著現(xiàn)代化程度的不斷提高，扭力定值的測量越來越廣泛，我司生產(chǎn)的 AKC 系列扭矩傳感器主要用于航天，航空，汽車，建筑，化工，機械行業(yè)等領(lǐng)域，用來測量扭矩扳手，攪拌力矩，鉸鏈力矩，拖機力矩。 二． 工作原理 1. 扭矩測量基本原理 AKC215系列扭矩傳感器是以電阻應(yīng)變計為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。電阻應(yīng)變計是基于金屬電阻絲的電阻 應(yīng)變效應(yīng)。所謂電 阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體（電阻絲）的電阻值隨變形（伸長或縮短）而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。 在傳感器的彈性體上粘貼有電阻應(yīng)變計并組成惠斯通電橋。給電橋加上激勵電壓，在扭矩的作用下彈性體產(chǎn)生變形 ,應(yīng)變計由此產(chǎn)生電阻變化，從而使電橋發(fā)生不平衡，電橋輸出與扭矩呈線性關(guān)系的電壓信號。我司結(jié)合先進的現(xiàn)代化電子技術(shù)，采用供橋電源，輸出信號的無接觸耦合傳輸方式，完美解決了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下扭矩數(shù)值的采集。 2. 轉(zhuǎn)速測量基本原理。 當測速碼盤旋轉(zhuǎn)時，通過光電開關(guān)輸出具有一定周期寬度的脈沖信號，根據(jù)碼盤的齒數(shù)和輸出信號的頻率， 即可計算出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 三． 主要技術(shù)指標 ： 177。 ％ ： 60個脈沖 /轉(zhuǎn)（無積累誤差） ： 177。 15VDC ： ： 零扭矩 10KHz177。 50Hz 正向扭矩滿量程： 15KHz177。 50Hz 反向扭矩滿量程： 5KHz177。 50Hz ： ≤ 5000 轉(zhuǎn) /分 ： 10～ 60℃ ： 120％ FS 數(shù)顯式扭矩測量儀的設(shè)計 10 213 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器 MCl4433 在數(shù)字儀表中， MCl4433 電路是一個低功耗 213 位雙積分式 A／ D 轉(zhuǎn)換器。和其它典型的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器類似， MCl4433A／ D轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、計數(shù)器和控制電路組成。如果必要設(shè)計應(yīng)用者可參考相關(guān)參考書。使用 MC14433 時只要外接兩個電阻 (分別是片內(nèi) RC 振蕩器外接電阻和積分電阻 RI)和兩個電容 (分別是積分電容CI 和自動調(diào)零補償電容 C0 )就能執(zhí)行 213 位的 A／ D 轉(zhuǎn)換。 MC14433 內(nèi)部模擬電路實現(xiàn)了如下功能： 1）提高 A／ D 轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，使輸入阻抗可達 l00MΩ以上； 2）和外接的 RI、 CI 構(gòu)成一個積分放大器，完成 V／ T 轉(zhuǎn)換即電壓 — 時間的轉(zhuǎn)換； 3）構(gòu)造了電壓比較器，完成“ 0”電平檢出，將輸入電壓與零電壓進行比較，根據(jù)兩者的差值決定極性輸出是“ 1”還是“ 0”。比較器的輸出用作內(nèi)部數(shù)字控制電路的一個判別信號； 4）與外接電容器 C0 構(gòu)成自動調(diào)零電路。 除“模擬電路”以外， MC14433 內(nèi)部含有四位十進制計數(shù)器，對反積分時間進行3 位半 BCD 碼計數(shù) (0～ 1999)，并鎖存于 213 位十進制代碼數(shù)據(jù)寄存器，在控制邏輯和實時取數(shù)信號 (DU)作用下，實現(xiàn) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的鎖定和存儲。 借助于多路選擇開關(guān)，從高位到低位逐位輸出 BCD 碼 Q0～ Q3，并輸出相應(yīng)位的多路選通脈沖標志信號 DS1～ DS4 實現(xiàn) 213 位數(shù)碼的掃描方式（多路調(diào)制方式）輸出。 MC14433 內(nèi)部的控制邏輯是 A／ D 轉(zhuǎn)換的指揮中心，它統(tǒng)一控制各部分電路的工作。 根據(jù)比較器的輸出極性接通電子模擬開關(guān)，完成 A／ D轉(zhuǎn)換各個階段的開關(guān)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生定時轉(zhuǎn)換信號以及過量程等功能標志信號。在對基準電壓 VREF 進行積分時，控制邏輯令 4位計數(shù)器開始計數(shù)，完成 A／ D 轉(zhuǎn)換。 MCl4433 內(nèi)部具有時鐘發(fā)生器，它通過外接電阻構(gòu)成的反饋，井利用內(nèi)部電容形成振蕩，產(chǎn)生節(jié)拍時鐘脈沖，使電路統(tǒng)一動作，這是一種施密特觸發(fā)式正反饋 RC 多諧振蕩器，一般外接電阻為 360kΩ時，振蕩頻率為 100kHz；當外接電阻為 470kΩ時，振蕩頻率則為 66kHz，當外接電阻為 750kΩ時，振蕩頻率為 50kHz。若采用外時鐘頻率。則不要外接電阻，時鐘頻率信號從 CPI(原文資料為 CLKI)(10 腳 )端輸入，時鐘脈沖 CP 信號可從 CPO(原文資料為 CLKO)(11 腳 )處獲得。 MC14433 內(nèi)部可實現(xiàn)極性檢測，用于顯示輸入電壓 UX 的正負極性；而它的過載指示 (溢出 )的功能是當輸入電壓 Vx 超出量程范圍時，輸出過量程標志 OR（低有效）。 MC14433 是雙斜率雙積分 A／ D 轉(zhuǎn)換器，采用電壓 — 時間間隔 (V／ T)方式，通過先后對被測模擬量電壓 UX 和基準電壓 VREF 的兩次積分，將輸入的被測電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時間間隔， 用計數(shù)器測出這個時間間隔對應(yīng)的脈沖數(shù)目，即可得 數(shù)顯式扭矩測量儀的設(shè)計 11 到被測電壓的數(shù)字值。雙積分過程可以做如下概要理解： 首先對被測電壓 UX 進行固定時間 T固定斜率的積分，其中 T1=4000Tcp。顯然，不同的輸入電壓積分的結(jié)果不同（不妨理解為輸出曲線的高度不同）。然后再以固定電壓 VREF 以及由 RI,CI 所決定的積分常數(shù)按照固定斜率反向積分直至積分器輸出歸零，顯然對于上述一次積分過程形成的不同電壓而言，這一次的積分時間必然不同。于是對第二次積分過程歷經(jīng)的時間用時鐘脈沖計數(shù)，則該數(shù) N 就是被測電壓對應(yīng)的數(shù)字量。由此實現(xiàn)了 A／ D 轉(zhuǎn)換。 積分電阻電容的選擇應(yīng)根據(jù)實際條件而定。若時鐘頻率為 66kHz， CI 一般取 μ F。 RI 的選取與量程有關(guān)，量程為 2V 時，取 RI 為 470kΩ；量程為 200mV 時，取RI 為 27 kΩ。選取 RI 和 CI 的計算公式如下： RI = CIX UCTU?(max) 式中，Δ UC 為積分電容上充電電壓幅度 , Δ UC= VDD (max)XU U? , U? = T=4000 CKLf1? 例如，假定 CI= F， VDD=5V， fCLK=66kHz。當 UX(max)=2V 時，代入上式可得 RI=480kΩ，取 RI=470kΩ。 MC14433 設(shè)計了自動調(diào)零線路，足以保證精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 MC14433A／ D 轉(zhuǎn)換周期約需 16000 個時鐘脈沖數(shù)，若時鐘頻率為 48kHz，則每秒可轉(zhuǎn)換 3 次，若時鐘頻率為 86kHz，則每秒可轉(zhuǎn)換 4 次。 MCl4433 采用 24 引線雙列直插式封裝，外引線排列 ，參考圖 的引腳標注，各主要引腳功能說明如下： (1) 端： VAG，模擬地，是高阻輸入端，作為輸入被測電壓 UX 和基準電壓 VREF 的參考點地。 (2) 端： RREF，外接基準電壓輸入端。 (3) 端： UX，是被測電壓輸入端。 (4) 端： RI，外接積分電阻端。 (5) 端： RI／ CI，外接積分元件電阻和電容的公共接點。 (6) 端， C1，外接積分電容端，積分波形由該端輸出。 (7) 和 (8) 端： C01 和 C02，外接失調(diào)補償電容端。推薦外接失調(diào)補償電容 C0 取 F。 (9) 端： DU， 實時輸出控制端，主要控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，若在雙積分放電周期即階段 5 開始前，在 DU 端輸入一正脈沖，則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送入輸出鎖存器并經(jīng)多路開關(guān)輸出，否則輸出端繼續(xù)輸出鎖存器中原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若該端通過一電阻和 EOC 短接，則每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都將被輸出。 (10) 端： CPI (C