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压力传感器报告

发布日期:2020-12-12 03:53

  压力传感器 组别:第六组 组内成员:邹奇文、邱森、罗启艳 指导老师:王金庭、杨蕊 摘要:本系统能够精确地测量出作用在电阻型压力传感器上的压力, 具有测量精确度高、抗干扰能力强等特点。通过惠斯通电桥,根据电 阻应变效应,将压力引起的阻值变化,转换成电压值变化;仪表放大 器 INA2332 进行共模电压的抑制和差模小信号的提取,并且放大 20 倍;后一级使用精密运算放大器 OPA335 再进行 10 倍放大,使电压 满足后端 ADC 的量程输入。本设计以低功耗单片机 MSP430F149 作 为微控制器,采样经放大的差模电压,进行 ADC 转换并通过液晶显 示屏显示。 关键词:MSP430F149、惠斯通电桥、INA1332、OPA335 一、方案分析与确定 图 1 系统原理图 本设计根据电阻应变效应,通过惠斯通桥将压力变化转换为电压 变化,其输出端既有差模电压信号又有共模电压信号,所以前一级放 1 大电路我们采用仪表放大,有效地抑制了共模信号,并将差模小信号 进行了 20 倍的放大提取, 后一级通过精密运算放大器进行 10 倍放大, 使电压满足后端 ADC 的量程输入。MSP430F149 采样数据进行 A/D 转换,软件处理后通过液晶显示屏显示相应的质量。 二、硬件和软件设计 1、系统总框图 惠 斯 一 通 电 桥 大 放 大 级 放 级 前 后 一 A/ D 转 换 MSP430F149 液 晶 显 示 图 2 系统总框图 2、澳门赌场,单元模块设计 2.1、惠斯通电桥 图3 惠斯通电桥原理图 2 如图3是一个最简单的惠斯通电桥, 4个电阻臂中只有一个电阻是可 变的,比如将电阻型压力传感器放置在R2电阻的位置上。假如当没有 压力施加在压力传感器上时, 其等效电阻R2与R1, 2和R3是相等的1K R 欧 姆 , 这 时 电 桥的 两 个 差 分 输 出引 脚 上 的 电 压 均为 Vout+=Vout - =2.5V,即共模电压VCM=2.5V,差模电压VDM=0V。当有压力施加在压力 传感器上时,R2的阻值发生相应的变化,Vout+与Vout-的电压值不再 相等,将VOUT+与VOUT-输入前一级放大电路。 2.2、前一级放大电路 图 4 INA332放大电路 INA332的输出=VDM*G。Vout+和Vout-分别接入INA332的同向输入端和 反向输入端, 仪表放大器INA332很好地抑制了共模信号并将差模信号 放大20倍。 2.3、后一级放大电路 3 图5 OPA335放大电路 前一级放大电路的输出端接OPA335的同向输入端,精密运算放大器 OPA335将输入信号再放大10倍,以满足后端ADC转换的满量程输入。 3、软件流程图 3.1 主程序流程图如图 6 所示 4 图 6 主程序流程图 四、作品性能测试 1、测试数据表 表1 差模电压 (mV) 9.380 7.000 6.001 2、误差分析 前一级放大 输出(V) 0.188 0.140 0.120 后一级放大 液晶显示 输出(V) 1.880 1.400 1.200 (kg) 100 72 67 6% 2.94% 4.7% 相对误差 5 本系统误差主要由系统的比例电阻和芯片的温漂引起的,放大电路 中,放大倍数取决于电阻所成比例,由于电阻的不精准,导致误差较 大。由于环境温度的改变,芯片本身的性能也会受到一定的影响。 6

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