一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，該電路包括恒流電路、可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和處理器，所述處理器分別與可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路相連接，所述傳感器取樣電路與所述電阻型傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路相連接，所述恒流電路與所述可變電壓電路、電阻型傳感器相連接。本實用新型通過可變恒流取樣，實現(xiàn)了測量的寬范圍，并且能夠自動根據(jù)傳感器的阻值調(diào)整取樣電流，使A/D轉(zhuǎn)換保持在滿量程的三分之二以上，保證整個測量范圍的采樣精度的一致性，并且通過模擬開關(guān)的切換，同一電流源可以實現(xiàn)多路電阻型傳感器的采樣，簡化了電路。
【專利說明】—種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器取樣【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)控制中，有大量的信號使用電阻型傳感器(如熱電阻等)，在傳統(tǒng)的取樣方式中，一種米樣分壓電阻取樣；一種米樣恒流取樣。無論哪一種取樣方式都有對傳感器阻值范圍的限制，并且不同的電阻值對采樣精度影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，從而提供一種測量范圍寬，并且能夠自動根據(jù)傳感器的阻值調(diào)整取樣電流的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路。
[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0005]本發(fā)明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，該電路包括恒流電路、可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和處理器，所述處理器分別與可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路相連接，所述傳感器取樣電路與所述電阻型傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路相連接，所述恒流電路與所述可變電壓電路、電阻型傳感器相連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述恒流電路包括第一至第四放大器、第二至第六電阻、三極管、所述第一放大器的第I腳與其第2腳、第三電阻的一端相連接，其第3腳與所述可變電壓電路相連接，其第4腳與+12V電源相連接，其第5腳接地；所述第二放大器的第I腳與三極管的基極相連接，其第2腳與第四電阻、第二電阻的一端相連接，其第3腳與第三電阻的另一端、第五電阻的一端相連接，其中，所述第二電阻的另一端接地；所述第三放大器的第I腳與其第2腳、第四電阻的另一端，其第3腳與所述三極管的發(fā)射極、第六電阻的一端相連接，所述三極管的集電極與12V電源相連接，所述第四放大器的第I腳與其第2腳、第五電阻的另一端相連接，其第3腳與所述第六電阻的另一端、電阻型傳感器相連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述可變電壓電路包括數(shù)字電位器、第一電阻、穩(wěn)壓二極管、第一、第二電容，所述數(shù)字電位器的第I腳與所述穩(wěn)壓二極管的陰極、第一電阻的一端相連接，其第2腳與所述第一放大器的第3腳相連接，其第3腳接地，其第4、5腳相互并聯(lián)后與第一電容的一端相連接，其第6、7腳與所述處理器相連接，其第8-11腳接地，其中，所述第一電容的另一端接地，第一電阻的另一端與第二電容一端、+12V電源相連接，所述第二電容另一端和所述穩(wěn)壓二極管的陽極均接地。
[0008]進(jìn)一步地，所述傳感器取樣電路包括模擬開關(guān)、第八至十一電阻、第三電容，所述模擬開關(guān)第6、7、8、9腳分別經(jīng)第十一、十、九、八電阻接地，其第2-5、16-23腳與所述電阻型傳感器相連接，其第10-11、13-14腳與所述處理器相連接，其第12腳接地，其第I腳與所述A/D轉(zhuǎn)換電路，其第24腳與12V電源、第三電容一端相連接，所述第三電容另一端接地。[0009]進(jìn)一步地，所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括第七電阻、第一、第二二極管、第四電容，所述第七電阻的一端與所述傳感器取樣電路相連接，所述第七電阻的另一端與第一二極管陽極、第二二極管陰極、第四電容的一端、處理器相連接，所述第二二極管陽極、第四電容的另一端均接地，所述第一二極管陰極與2.5V電源相連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一至第四放大器的型號為LM2904。
[0011]進(jìn)一步地，所述數(shù)字電位器的型號為AD5241BR10。
[0012]進(jìn)一步地，所述模擬開關(guān)的型號⑶4067。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:通過可變恒流取樣，實現(xiàn)了測量的寬范圍，并且能夠自動根據(jù)傳感器的阻值調(diào)整取樣電流，使A/D轉(zhuǎn)換保持在滿量程的三分之二以上，保證整個測量范圍的采樣精度的一致性，并且通過模擬開關(guān)的切換，同一電流源可以實現(xiàn)多路電阻型傳感器的采樣，簡化了電路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是本發(fā)明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的框架圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0018]參閱圖1所示，本發(fā)明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，該電路包括恒流電路1、可變電壓電路2、傳感器取樣電路3、A/D轉(zhuǎn)換電路4和處理器CPU，處理器CPU分別與可變電壓電路2、傳感器取樣電路3、A/D轉(zhuǎn)換電路4相連接，傳感器取樣電路3與電阻型傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路4相連接，恒流電路I與可變電壓電路2、電阻型傳感器相連接。
[0019]參閱圖2所示，恒流電路I包括第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)、第二至第六電阻(R2-R6)、三極管Tl、其中，第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)的型號為LM2904。該第一放大器UlA的第I腳與其第2腳、第三電阻R3的一端相連接，其第3腳與可變電壓電路2相連接，其第4腳與+12V電源相連接，其第5腳接地；第二放大器UlB的第I腳與三極管Tl的基極相連接，其第2腳與第四電阻R4、第二電阻R2的一端相連接，其第3腳與第三電阻R3的另一端、第五電阻R5的一端相連接，其中，第二電阻R2的另一端接地；第三放大器UlC的第I腳與其第2腳、第四電阻R4的另一端，其第3腳與三極管Tl的發(fā)射極、第六電阻R6的一端相連接，三極管Tl的集電極與12V電源相連接，第四放大器UlD的第I腳與其第2腳、第五電阻R5的另一端相連接，其第3腳與第六電阻R6的另一端、電阻型傳感器相連接。
[0020]可變電壓電路2包括數(shù)字電位器U2、第一電阻R1、穩(wěn)壓二極管Z1、第一、第二電容(C1、C2)，其中數(shù)字電位器U2的型號為AD5241BR10，該數(shù)字電位器U2的第I腳與穩(wěn)壓二極管Zl的陰極、第一電阻Rl的一端相連接，其第2腳與第一放大器UlA的第3腳相連接，其第3腳接地，其第4、5腳相互并聯(lián)后與第一電容Cl的一端相連接，其第6、7腳與處理器CPU的P10、P11接口相連接。其第8-11腳接地，其中，第一電容Cl的另一端接地，第一電阻Rl的另一端與第二電容C2 —端、+12V電源相連接,第二電容C2另一端和穩(wěn)壓二極管Zl的陽極均接地，其中，Cl、C2、為電源去耦電容。
[0021]傳感器取樣電路3包括模擬開關(guān)U3、第八至十一電阻(R8-R11)、第三電容C3，其中，模擬開關(guān)U3的型號⑶4067，該模擬開關(guān)U3第6、7、8、9腳分別經(jīng)第十一、十、九、八電阻(Rll、RIO、R9、R8)接地，其第2-5、16-23腳與電阻型傳感器的SW4-SW15相連接，其第10-11、13-14腳與處理器CPU相連接，其第12腳接地，其第I腳與A/D轉(zhuǎn)換電路，其第24腳與12V電源、第三電容C3 —端相連接，第三電容C3另一端接地。本發(fā)明中，模擬開關(guān)U3的第10-11、13-14腳分別與處理器CPU的P12-P15接口相連接，C3為電源去耦電容，模擬開關(guān)U3的第6-9腳外接R8、R9、RIO、Rll用來檢測輸出電流的精確值。
[0022]A/D轉(zhuǎn)換電路4包括第七電阻R7、第一、第二二極管(D1、D2)、第四電容C4，第七電阻R7的一端與傳感器取樣電路3相連接，第七電阻R7的另一端與第一二極管Dl陽極、第二二極管D2陰極、第四電容C4的一端、處理器CPU相連接，第二二極管D2陽極、第四電容C4的另一端均接地，第一二極管Dl陰極與2.5V電源相連接，其中，C4為輸入通道濾波電容。
[0023]下面結(jié)合電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的工作原理來對本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹:
[0024]數(shù)字電位器U 2與處理器CPU通過IIC總線進(jìn)行通信，通過處理器CPU的指令可以改變數(shù)字電位器U2的第2腳(Wl)與第3腳(BI)之間的阻值，從而Wl端對地的電壓除以R6就得到取樣電流lout。當(dāng)需要對某一個電阻型傳感器通道進(jìn)行采樣，可以先使取樣電流1ut約等于IOmA,通過處理器CPU的P12、P13、P14、P15來選擇通道，如當(dāng)P12、P13、P14、P15端口狀態(tài)為0100 (二進(jìn)制)時，選擇SW4通道，再經(jīng)過A/D采樣，采樣電壓如果不在滿量程2.5V的2/3附近，則改變數(shù)字電位器U2的阻值，調(diào)整輸出電流。通過調(diào)節(jié)數(shù)字電位器U2可以使Wl端的電壓在O~2.5V之間變化，從而使取樣電流1ut在O~25mA之間變化。如果傳感器電阻較小，可以增大取樣電流而得到較大的取樣電壓，反之如果傳感器電阻較大，可以減小取樣電流，使取樣電壓保持在2/3的AD滿度電壓左右，使采樣在整個傳感器的工作范圍內(nèi)保持一樣的采樣精度。
[0025]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，其特征在于:該電路包括恒流電路(I)、可變電壓電路(2)、傳感器取樣電路(3)、A/D轉(zhuǎn)換電路(4)和處理器(CPU)，所述處理器(CPU)分別與可變電壓電路(2)、傳感器取樣電路(3)、A/D轉(zhuǎn)換電路(4)相連接，所述傳感器取樣電路(3)與所述電阻型傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路(4)相連接，所述恒流電路(I)與所述可變電壓電路(2 )、電阻型傳感器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述恒流電路(I)包括第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)、第二至第六電阻(R2-R6)、三極管(Tl)、所述第一放大器(UlA)的第I腳與其第2腳、第三電阻(R3)的一端相連接，其第3腳與所述可變電壓電路(2)相連接，其第4腳與+12V電源相連接，其第5腳接地；所述第二放大器(UlB)的第I腳與三極管(Tl)的基極相連接，其第2腳與第四電阻(R4)、第二電阻(R2)的一端相連接，其第3腳與第三電阻(R3)的另一端、第五電阻(R5)的一端相連接，其中，所述第二電阻(R2)的另一端接地；所述第三放大器(UlC)的第I腳與其第2腳、第四電阻(R4)的另一端，其第3腳與所述三極管(Tl)的發(fā)射極、第六電阻(R6)的一端相連接，所述三極管(Tl)的集電極與12V電源相連接，所述第四放大器(UlD)的第I腳與其第2腳、第五電阻(R5)的另一端相連接，其第3腳與所述第六電阻(R6)的另一端、電阻型傳感器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述可變電壓電路(2)包括數(shù)字電位器(U2)、第一電阻(R1)、穩(wěn)壓二極管(Z1)、第一、第二電容(Cl、C2)，所述數(shù)字電位器(U2)的第I腳與所述穩(wěn)壓二極管(Zl)的陰極、第一電阻(Rl)的一端相連接，其第2腳與所 述第一放大器(UlA)的第3腳相連接，其第3腳接地，其第4、5腳相互并聯(lián)后與第一電容(Cl)的一端相連接，其第6、7腳與所述處理器(CPU)相連接，其第8-11腳接地，其中，所述第一電容(Cl)的另一端接地，第一電阻(Rl)的另一端與第二電容(C2)一端、+12V電源相連接，所述第二電容(C2)另一端和所述穩(wěn)壓二極管(Zl)的陽極均接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述傳感器取樣電路(3)包括模擬開關(guān)(U3)、第八至十一電阻(R8-R11)、第三電容(C3)，所述模擬開關(guān)(U3)第6、7、8、9腳分別經(jīng)第十一、十、九、八電阻(R11、R10、R9、R8)接地，其第2-5,16-23腳與所述電阻型傳感器相連接，其第10-11、13-14腳與所述處理器(CPU)相連接，其第12腳接地，其第I腳與所述A/D轉(zhuǎn)換電路(4)，其第24腳與12V電源、第三電容(C3)—端相連接，所述第三電容(C3)另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換電路(4)包括第七電阻(R7)、第一、第二二極管(D1、D2)、第四電容(C4)，所述第七電阻(R7)的一端與所述傳感器取樣電路(3)相連接，所述第七電阻(R7)的另一端與第一二極管(Dl)陽極、第二二極管(D2)陰極、第四電容(C4)的一端、處理器(CPU)相連接，所述第二二極管(D2)陽極、第四電容(C4)的另一端均接地，所述第一二極管(Dl)陰極與2.5V電源相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)的型號為LM2904。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述數(shù)字電位器(U2)的型號為AD5241BR10。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述模擬開關(guān)(U3)的 型號CD4067。
【文檔編號】G01D5/16GK203550971SQ201320656129
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】劉朝富 申請人:貴陽永青儀電科技有限公司