傳感器課程設(shè)計(jì)--應(yīng)變式荷重傳感器及轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)(參考版)
2025-01-21 14:11本頁面
【正文】 通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)《傳感與檢測(cè)技術(shù)》以及《測(cè)控電路》《工程制圖》等基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，而且更重要的是又學(xué)到了很多新的知識(shí)，獲得了新的經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)我以后的學(xué)習(xí)甚至日后的生活都是有很大的幫助的十一、附錄應(yīng)變式傳感器裝配圖一張（A3）彈性元件零件圖一張（A4）30/ 30。我們?cè)诖_定各種數(shù)據(jù)的時(shí)候遇到了一些問題，通過老師的講解使我們更加深了對(duì)這次課程設(shè)計(jì)的理解。一路走來，有笑有累，但更加享受的是一個(gè)團(tuán)隊(duì)同心協(xié)力，互相學(xué)習(xí)，共同把項(xiàng)目做好的過程。曲線圖：由圖算出誤差為：δ=%1%因此設(shè)計(jì)滿足要求。)。title(39。V 39。)。xlabel(39。r39。subplot(121)。V1=[,]。彈性元件的公差等級(jí)為IT7，這說明外徑D=~，d=~當(dāng)D=，d=，此時(shí)彈性元件厚度最薄A=π4(D2d2)ε=電橋輸出為：當(dāng)D=，d=，此時(shí)彈性元件厚度最厚ε=%測(cè)試數(shù)據(jù)如下：傳感器厚度最大(D=,d=，放大倍數(shù)最小(A=351)壓力（N）應(yīng)變片的變化量（歐）電橋輸出電壓U0（mv）放大電路電壓輸出Uout（v） F縱向△R橫向△R1 理論 實(shí)際 理論 實(shí)際100002000030000400005000060000700008000090000100000傳感器厚度最小(D=,d=)，放大倍數(shù)最大(A=355)時(shí)壓力（N）應(yīng)變片的變化量（歐）電橋輸出電壓U0（mv）放大電路電壓輸出Uout（v） F縱向△R橫向△R1 理論 實(shí)際 理論 實(shí)際100002000030000400005000060000700008000090000100000用matlab做出曲線如下f=[10000:10000:100000]。八、傳感器精度驗(yàn)證課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求稱量精度：177。)grid。text(10000,39。差動(dòng)輸出FV 圖39。)。ylabel(39。F/N 39。)。plot(f,v2,f,V2,39。V2=[、]。)grid。text(10000,22,39。電橋輸出 FV 圖39。)。ylabel(39。F/N 39。)。plot(f,v1,f,V1,39。V1=[、]。由于根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求與性能指標(biāo)，可確定電橋放大電路各元件參數(shù)如下所示：（%）R12(Ω)R13(Ω)R16(Ω)R19(Ω)R20(Ω)100K100K10K50K由上表計(jì)算可得出因此，當(dāng)電橋供電電壓U=5V時(shí)，電橋轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓范圍為：當(dāng)壓力F=100000N時(shí)，有：103縱向電阻變化：橫向電阻變化：=電橋輸出：運(yùn)放輸出： 其它依次類推可以求得,下面是測(cè)試所得的一個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量表：壓力（N）應(yīng)變片的變化量（歐）電橋輸出電壓U0（mv）放大電路電壓輸出Uout（v） F縱向△R橫向△R1 理論 實(shí)際 理論 實(shí)際100002000030000400005000060000700008000090000100000 表61壓力理論值與實(shí)際值的比較用MATLAB實(shí)現(xiàn)的F—V特性圖matlab程序壓力matlab程序：f=[10000:10000:100000]。A1和A2應(yīng)選用低溫飄、高KCMRR的運(yùn)放，性能一致性要好。則Avd=(RP+2R1)/RP先定RP，通常在1KΩ~10KΩ內(nèi)，這里取RP＝1KΩ，則可由上式求得R1=99RP/2=取標(biāo)稱值51KΩ。因?yàn)殡娐分蠷1=R R3=R R5=R6 ，故可導(dǎo)出兩級(jí)差?？傇鲆鏋椋和ǔ?，第一級(jí)增益要盡量高，第二級(jí)增益一般為1~2倍，這里第一級(jí)選擇100倍，第二級(jí)為1倍。(2)在保證有關(guān)電阻嚴(yán)格對(duì)稱的條件下,各電阻阻值的誤差對(duì)該電路的共模抑制比KCMRR沒有影響。從圖中可以看到AA2兩個(gè)同相運(yùn)放電路構(gòu)成輸入級(jí)，在與差分放大器A3串聯(lián)組成三運(yùn)放差分防大電路。同時(shí)在N1,N2的輸入端分別加了RC低通濾波器以濾掉高頻干擾信號(hào)。本設(shè)計(jì)選擇兩個(gè)運(yùn)放高共模抑制比放大電路，它由兩個(gè)集成運(yùn)算放大器組成，其中NN2為兩個(gè)性能一致（主要指輸入阻抗、共模抑制比和增益）的同相輸入通用集成運(yùn)算放大器，構(gòu)成平衡對(duì)稱差動(dòng)放大器輸入級(jí)，N3構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級(jí)，用來進(jìn)一步抑制NN2的共模信號(hào)，并適應(yīng)接地負(fù)載的需要。拉/壓力傳感器接成電橋，常用差動(dòng)放大器進(jìn)行放大。在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：要將輸入信號(hào)放大到10倍左右； 所選用的單片式運(yùn)放的增益穩(wěn)定性。當(dāng)共模電壓較大時(shí)，輸入信號(hào)將被淹沒。差動(dòng)輸入電橋放大電路的特點(diǎn)為：當(dāng)電橋四個(gè)橋臂的電阻同時(shí)變化時(shí)，電路的電壓放大倍數(shù)不是常量，增益也不穩(wěn)定。電橋放大電路有單端輸入和差動(dòng)輸入兩類。則有： = 當(dāng)最大輸入負(fù)載F＝1N 時(shí)，式中：k——應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)；F——負(fù)載的壓力。通過加上橫向應(yīng)變片可進(jìn)行溫度補(bǔ)償。全橋差動(dòng)電橋若給電橋的四臂接入四片應(yīng)變片，使兩個(gè)橋臂應(yīng)變片受到拉力，兩個(gè)橋臂應(yīng)變片受到壓力，將兩個(gè)應(yīng)變符號(hào)相同的接入相對(duì)橋臂上，則構(gòu)成全橋差動(dòng)電路，若滿足R1=R2=R3=R4，ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，則輸出電壓為：將上式與其他電橋輸出相比可知，電壓靈敏度比直流電橋提高了4倍，比半橋差動(dòng)電路提高了一倍，因此負(fù)載能力增強(qiáng)。半橋差動(dòng)電橋根據(jù)被測(cè)試件的受力情況，若使一個(gè)應(yīng)變片受拉力，一個(gè)受壓力，則二者所受到的
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