常用的传感器信号调理电路 数据采集, 转换器, 传感器, 控制器, 物理量

yuyang911220

信号调理往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。模拟传感器可测量很多物理量，通常，传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器（adc）的输入。然后，adc对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理（见图1）。然后，设计人员必须选择adc.adc应具有处理来自输入电路信号的能力，并能产生满足数据采集系统分辨率、精度和取样率的数字输出。




传感器和放大器匹配电路
ph电极缓冲器 高阻抗ph传感器可与具有低功率电路（仅需要2个1.5v电池供电）的放大器配对（图2）。放大器mos输入晶体管为传感器提供高阻抗，传感器输出阻抗为1mw或更大。此放大器的输入偏置电流小于1pa,所以，放大器工作消耗非常小的电流。放大器的失调电压小于1mv.放大器提供轨到轨工作并具有高驱动能力，能在长线上发送信号（放大器远离adc的情况）。在电路中增加了一个精密温度传感器，可以测量ph传感器的温度。这使得具有精确的ph温度补偿值。


完整的传感器桥接口 测量应变片传感器通常要通过桥网络，应变片构成桥的两个（或4个）臂。应变片是低源阻抗器件，其输出信号范围是小的（几百微伏~几毫伏）。图3所示的电路能为精确测量传感器信号提供测量桥稳定激励电压和高共模电压抑制（cmr），消除了任何共模电压。放大器a2、a3、a4必须提供高共模抑制比（cmrr），所以仅测量差分电压。这些放大器也必须具有低值输入失调电压（vos）漂移（也称之为失调电压温度系数tcvos）和输入偏置电流，以使得从传感器能精确地读数。放大器a1~a4连接成仪表放大器以达到上述目标。这种配置的电压增益（av）为：av=（1+2r2/br2）（ar1/r1），其中a和b是确定总增益的比值。