电阻式传感器应用电路设计

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1、东北石油大学课程设计课程传感器课程设计题目电阻式传感器应用电路设计院系电气信息工程学院专业班级测控技术与仪器11—1学生姓名李宠学生学号110601220127指导教师2012年6月25任务书课程传感器课程设计题目电阻式传感器应用电路设计专业测控技术与仪器11—1姓名李宠学号110601220127主要内容：本设计是基于电阻式传感器的应用电路设计，其主要包括三个环节即：敏感环节（金属应变片全桥电路）、放大环节（放大器）、转换处理环节（A/D转换和单片机处理）。金属应变片感受外界力的作用，将非物理参量转换为电参量，然后经后续电路放大、

2、A/D转换和单片机处理显示。基本要求：1、设计一个电阻式传感器的应用电路。2、对本设计进行测试、评估。3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。主要参考资料：[1]阎石.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社.2005.12[2]刘润华，刘立山.模拟电子技术[J].自动化仪表.2005.6:21-23.[3]黄贤武，郑筱霞.传感器及其应用[M].北京：高等教育出版社.2004.3:22-28[4]张刚毅.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社.2006.8:29

3、5-297完成期限2012.7.1—2012.7.11指导教师专业负责人2012年7月7日传感器课程设计摘要在一些工程实践中，我们不免对力进行测量，在众多测力传感器中，电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响应范围大等众多优点得到了广泛的应用。本设计选用应变式电阻传感器。应变式电阻组成全桥差动电桥，当电阻受到力的作用时，电阻会发生形变导致阻值发生变化，从而使电桥失去平衡产生一个输出值，输出值经放大器放大后，经A/D转换送入单片机，然后由单片机分析处理显示。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。本设计能学以致

4、用，充分了解电阻式触感器的应用原理，理论联系实际，能够加深对传感器的理解。关键词：应变式电阻；放大器；单片机；A/D转换传感器课程设计目录一、设计要求11、功能与用途12、课题意义及产品发展现状1二、方案设计11、方案说明12、方案论证2三、电阻应变片式传感器工作原理2四、电路的工作原理3五、单元电路设计、参数计算和器件选择41、单元电路设计42、参数计算63、器件选择6六、总结7传感器课程设计电阻式传感器应用电路设计一、设计要求1、功能与用途电阻式传感器就是利用非电学量（如力、位移、加速度、角速度、温度、光照强度等）的变化，引起电

5、路中电阻的变化，从而把不易测量的非电学量转化为电学量，便于测量，且可以输入计算机进行处理，做这种用途的电阻称为电阻式传感器。大致分为电阻应变式、压阻式、热电阻式、磁电式、光敏电阻式。如将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测定构件的应变和应力。例如，研究或验证机械、桥梁、建筑等某些构件在工作状态下的应力、变形情况。或将应变片贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传感器。这种传感器常用来测量力、位移、加速度等物理参数。2、课题意义及产品发展现状电阻式传感器和相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力

6、、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。随着人们对测量要求的提高，传统的机械测力方式已不能满足人们的要求，电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响应范围大、可靠性好等众多优点得到了广泛的应用。二、方案设计1、方案说明方案一：压电式测力基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。应用原

7、理：压电效应。某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态。传感器课程设计当作用力方向改变时，电荷极性也随之改变。这种机械能转化为电能的现象称为正压电效应或顺压电效应，参考电路如图1所示。优点：压电式传感器具有反应速率高，灵敏度较强，重复性好，频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。应用领域：压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度，在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等领域得到了广泛的应

8、用。缺点：价格昂贵，且压电系数低，灵敏度低，外接电路复杂。某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。压电传感器放大电路A/D转换显示图1方案一原理框图方案二：电阻应变片式测力以电