電阻應變片直流電橋測量電路的攻略

　　在復雜的機械系統中，研究其功耗和性能，設計它們的結構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，多年來(lái)，一直被人們所重視。由于機械內部運動(dòng)復雜，環(huán)境惡劣，摩擦力相 對很小，給測量帶來(lái)了很大困難，如何精確地測量出這些數據就顯得格外重要。

　　采用無(wú)線(xiàn)收發(fā)方式，利用傳感器信號通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路進(jìn)行信號傳輸，可以先存儲數據再把存儲卡里 面的數據讀入到計算機進(jìn)行分析，為復雜及數據要求精確的系統的數據采集提供了新的方法。另外，在采 集頻率較高時(shí)，數據量比較大，這對采集系統中處理器處理速度、射頻無(wú)線(xiàn)傳輸速度、接口傳輸速度、A/D 轉換速度以及功耗等都有很高的要求，加上機械系統內部尺寸的限制，困難較大。這樣一來(lái)，數據采集電 路板的設計成為該數據采集系統的關(guān)鍵，我們需要設計專(zhuān)門(mén)的數據采集和無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置。

　　測量系統原理

　　系統由傳感器、電源、信號調理電路、信號處理電路和PC 機組成在實(shí)際測量時(shí)，傳感器安裝在運動(dòng) 件上，由于采用引線(xiàn)裝置傳遞信號會(huì )限制機械部件的運動(dòng)，因此可采用無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路傳輸數據，也可采用 存儲方式進(jìn)行數據采集，即先把數據保存到存儲卡，數據采集完之后再拿出存儲卡讀入到計算機，測量系 統原理如圖1 所示。

　　氣壓傳感器和應變片經(jīng)過(guò)信號調理電路輸出0～2.5V 的電壓，可通過(guò)信號處理電路把模擬信號轉化為數字信號再存入存儲卡，熱電偶經(jīng)過(guò)信號調理電路輸出12 位SPI 格式的數字信號，可由單片機直接 把信號存入存儲卡。存儲卡的容量應能保證采集信號的時(shí)間要求(在采集頻率為3000Hz 時(shí)，選擇512M以 上的存儲卡可保證采集時(shí)間不少于25 分鐘)。而該測量系統中電阻應變片直流電橋測量電路的設計是一 個(gè)關(guān)鍵，下面我們將對這一部分進(jìn)行詳細的分析和設計。

　　電阻應變片直流電橋測量電路

　　應變片調理電路由升壓芯片(為芯片提供工作電壓)、電壓基準(穩壓)、電橋、濾波、放大等部分 組成，如圖2 所示。

　　測量電路所選用應變片型號350-2AA，應變靈敏系數K=2.18(無(wú)量綱正數)，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(lái)實(shí)現電 阻到電壓的轉換。至此，無(wú)線(xiàn)收發(fā)數據采集系統中的電阻應變片直流電橋測量電路的設計已經(jīng)完成，當然，在我們設計 數據采集系統時(shí)，根據實(shí)際的測量需要，如系統運行的環(huán)境受到溫度、頻率及其他一些環(huán)境的影響，各測 量參數的不同，導致數據采集系統也不完全相同，設計者可根據需要進(jìn)行修改。本文重點(diǎn)研究的是無(wú)線(xiàn)數據采集系統中應變片直流電橋的設計，為復雜的機械控制系統在 進(jìn)行難度較大的數據采集時(shí)，提出可行的應變片直流電橋設計方案。