[发明专利]一种微型称重测力传感器信号调理电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种微型称重测力传感器信号调理电路，适用于测量领域。

背景技术

经过多年的发展，压力传感器已成为一种工业和医疗检测的重要器件。压力传感器应用广泛：用在井下压力信息采集、医疗检测、直射武器立靶密集度测量、工业现场称重和两足外骨骼机器人足底压力测量等方面。压力传感器采用电桥式电路结构，具有优良的线性度和灵敏度，及很好的温度补偿性能。但一个微应变电桥输出只有2mV左右，即使在满载情况下，应变片的最大输出也只有数l0mV，使信号的A/D转换受限，不能良好的完成信号采集工作。因此，需要对压力传感器输出的信号进行有效放大和调理，设计一种微型称重测力传感器信号调理电路具有较强的实用意义。

发明内容

本发明提供一种微型称重测力传感器信号调理电路，电路结构紧凑，体积小，单电源供电，一个增益电阻完成放大，减少了元器件的使用数量，减小了电路板的设计尺寸，便于足底安装。

本发明所采用的技术方案是。

微型称重测力传感器信号调理电路由电源电路、AD623放大电路、放大滤波电路组成。设计了以AD623为核心的信号调理电路，单电源供电，一个增益电阻完成放大，减少了元器件的使用数量，减小了电路板的设计尺寸，便于足底安装。

所述电源电路采用LM2931电压校准模块为压力传感器和AD623提供+5V精准供电电压。LM2931有不同型号，分为固定电压输出和可调电压输出，有非常低的静态电流，输出电流超过100mA,有短路保护。采用输出固定电压为+5V的LM2931AM-5设计完成+5V电源模块。为了保持电压稳定性，针对电源模块的输入和输出都加了去耦电容，其中电源输出端电容值至少为100uF。

所述AD623放大电路中，AD623是两级放大结构，第一级为两个输入运放U1和U2按同相输入接法组成，第二级为一个输出运放U3组成差分放大电路。在第一级电路中，压力传感器输

出的正信号和负信号分别加在AD623的同相端和反相端。不同之处是在两个输入运放之前分别加两个PNP晶体管作为电压缓冲器，以便向两个输入运放提供共模信号，并且符合电源限输入运放电路结构的要求。输出运放用来将差动电压转换成单端电压，它还对前面两个输入运放输出的共模信号起到抑制作用，有益于改善整个电路的性能。

所述放大滤波电路为了在获得良好滤波效果的同时能够满足采样定理，设计低通滤波器的截止频率为9.7K。R1与C3(同样，R2与C4)组成低通滤波器。电阻R1为91K，则计算出C3容值为180pF。91K电阻足够大，能够有效隔离来自电容电路的输入，同时带来的电路噪声影响也很微小。为了保持放大器的共模抑制能力，电容C3与C4的容许误差需要达到5%或更好。R1/R2与C3/C4组成了桥式电路，它们的输出穿过放大器的输入，C3和C4有任何不匹配，都将使桥路不平衡，并降低共模抑制能力。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，体积小，减少了元器件的使用数量，减小了电路板的设计尺寸，便于足底安装。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电源电路。

图2是本发明的AD623放大电路。

图3是本发明的放大滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，电源电路采用LM2931电压校准模块为压力传感器和AD623提供+5V精准供电电压。LM2931有不同型号，分为固定电压输出和可调电压输出，有非常低的静态电流，输出电流超过100mA,有短路保护。采用输出固定电压为+5V的LM2931AM-5设计完成+5V电源模块。为了保持电压稳定性，针对电源模块的输入和输出都加了去耦电容，其中电源输出端电容值至少为100uF。

如图2, AD623放大电路中，AD623是两级放大结构，第一级为两个输入运放U1和U2按同相输入接法组成，第二级为一个输出运放U3组成差分放大电路。在第一级电路中，压力传感器输出的正信号和负信号分别加在AD623的同相端和反相端。不同之处是在两个输入运放之前分别加两个PNP晶体管作为电压缓冲器，以便向两个输入运放提供共模信号，并且符合电源限输入运放电路结构的要求。输出运放用来将差动电压转换成单端电压，它还对前面两个输入运放输出的共模信号起到抑制作用，有益于改善整个电路的性能。

如图3，放大滤波电路为了在获得良好滤波效果的同时能够满足采样定理，设计低通滤波器的截止频率为9.7K。R1与C3(同样，R2与C4)组成低通滤波器。电阻R1为91K，则计算出C3容值为180pF。91K电阻足够大，能够有效隔离来自电容电路的输入，同时带来的电路噪声影响也很微小。为了保持放大器的共模抑制能力，电容C3与C4的容许误差需要达到5%或更好。R1/R2与C3/C4组成了桥式电路，它们的输出穿过放大器的输入，C3和C4有任何不匹配，都将使桥路不平衡，并降低共模抑制能力。