单片机测量微弱电流信号的设计.pdf

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1、23卷第3m机电产品开簋与剀崭V01．23，No．3兰Q!里生曼旦!竺!!!!竺!!苎!!!竺：竺!!!坚竺竺!!!!!苎曼!竺!!!苎旦型!!竺塑型：!至垒!Q文章编号：1002-6673(2010)03—141-03单片机测量微弱电流信号的设计谷志新1，王述洋1，徐凯宏1，吕雄飞2(1．东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040；2．黑龙江科技学院电信学院，黑龙江哈尔滨150027)摘要：为实现高精度微弱电流信号的测量，系统以单片机80C196KB为核心，由硬件系统和软件系统组成。通过对系统的实验数据分析，证明该系统操作人性化，精

2、度高，运行稳定可靠，可广泛用于工农业各领域。关键词：光纤传感器；单片机；微弱电流中图分类号：TP216+．1文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2010．03．057TheDesignofMeasuringWeakCurrentSignalBasedonMCUGUZhi-Xinl，WANGShu-Yanga。XUKai-Hor耐，LVXiong-Fei2(1．CollegeofElectromechanicalEngineering,NortheastForestryUniversity。HarbinHei

3、longiiang150040，China；2．TelecommunicationsInstitute，HeilongjiarrgImtimdeofScienceandTechnoledge。HarbinHeflon商iang150027，China)Abstract：Toachievehigh—precisionmeasurementofweakcurrelltsignalthesystemchooses80C196KBasthecore，includingthehardwaresystemandsoftwaresystem．Through

4、theanalysisofexperimentaldata，weprovedthatthesystem’openfionhumanized。andhighprecisionandreliableoperation．ItCallbe诵delyusedinvariousfieldsofindustryandagriculture．Keywords：opficflfibersensor；SCM；weakcurrentO引言随着电子技术的发展，对于检测技术精度的要求也越来越高。微弱电流的检测是测量技术中的综合技术和复杂技术【”。因电流较弱，对噪声抑制

5、和抗干扰性能要求高。国内传统的检测方法采用高阻抗I—V转换法来检测微弱电流。国外采用小电容充放电检测微弱电流的方法。随着集成电路与检测技术的发展，市场上出现了各种精度的微弱电流测量仪。但是，昂贵的价格限制了这些仪器的推广与应用圆。本文把微弱电流测量电路和单片机技术相结合．采用高精度运算放大器LF356和并行接口高速、高精度A／D转换器，由单片机80C196KB控制，实现了对微弱电流的高精度、高分辨率、低噪测量。收稿日期：2010—03_18基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11533011)；黑龙江省自然科学基金(c200833／C0

6、2060102)作者简介：谷志新(1977-)，女，讲师，硕士研究生。在读博士研究生。主要从事测控技术，机械设计方面的研究。管所需的光线由光纤传感器来提供．光纤传感器是可以通过改变它的输入电流而使得光纤探头的输出光强发生相应改变的传感器嘲。PIN二极管的输出电流经过一个前置放大电路的精密、高倍的放大：放大后的电压信号还不够大到可以让后级的设备进行数据处理。因此加一个具有放大作用的信号条理电路141。此时的输出是一个模拟量。使用A／D转换器把放大电路输出的模拟信号转换成数字信号。系统的核心是单片机，完成对数字信号的处理。图1为整个装置设计的结构

7、框图。l模I拟I量圈l系统结构框图Fig．1Systemstructnrediagram前置放大电路的设计光电二极管可以产生与照度成正比的小电流。如图2所示光电二极管的等效电路。检测光电二极管灵敏度的常用方法是由规定好的光源在给定的光强下的短路光电流来定义阁。对于小面积的二极管，其短路电流通常在数皮安到数百微安的范围内。分流电阻在室温下一般141眦帆等垂垂罴磁嚣·测试与控制·约为1000MI-I。且温度每升高10℃时减小一半。二极管电容随节面积和二极管偏压变化161。对于节面积很小的二极管．在零偏压下的典型值为50pF。短路电流在6～9个数量

8、级的光强范围内呈理想线性关系，因此常常用做绝对光强的测度。系统要求对微弱电流信号的高进度测量而不要求很高的切换速度。因而二极管采用光伏模式。人射光■N电撼二极图2光