一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路，包括单臂电桥、运算放大器、稳压二极管、三极管和直流电源；单臂电桥包括阻值相同的第一电阻、第二电阻和第三电阻，还包括阻值可变的传感器电阻；稳压二极管的负极连接直流电源的负极输出端，稳压二极管的正极连接运算放大器的同相输入端，三极管的集电极连接直流电源的正极输出端，基极连接运算放大器的输出端；运算放大器的反相输出端连接传感器电阻和第三电阻的公共端。本实用新型专利技术针对具有非线性输入输出特性的单臂电桥电路，给出了使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路的方法，电路利用了运放设计稳压电源的原理，可以完全消除非线性误差。

【技术实现步骤摘要】
一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路
本技术涉及过程检测领域，特别是涉及一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路。
技术介绍
电桥传感器电路是一种重要的信号检测变换电路，在信号检测中得到广泛应用。电桥传感器电路包含四个桥臂电阻，其中电阻阻值可变化的桥臂电阻可以是单臂，也可以是双臂或四臂，在工程实际中可灵活地加以选用。因此，在传感器信号处理电路中，电桥电路是一种应用广泛的电路。目前，电阻式传感器的测量普遍采用电桥法，电桥法可以分为单臂电桥和差动电桥。最常用的是单臂电桥电路，但是单臂电桥存在以下问题：电阻的变化与电桥的不平衡输出为非线性关系；电桥的不平衡输出受电源电压波动影响；电桥整体电阻的变化也会对电桥不平衡输出产生影响。差动电桥能够很好地解决输入输出的非线性，但也存在以下问题：需要使用多个电阻式传感器，提高系统成本，降低电阻式传感器使用率；要求构成差动的电阻式传感器性能具有很好的一致性；安装电阻式传感器时必须保证严格的对称性；有些电阻式传感器不能采用差动电桥，如热阻式传感器。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术公开了一种用运放消除非线性误差的电桥传感器电路。本技术的技术方案如下：一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路，包括单臂电桥、运算放大器、稳压二极管、三极管和直流电源；单臂电桥包括阻值均相同的第一电阻、第二电阻和第三电阻，还包括阻值可变的传感器电阻；第一电阻和第二电阻串联为第一串联回路；第三电阻和传感器电阻串联为第二串联回路；第一串联回路和第二串联回路并联后，一端连接于三极管的发射极，另一端连接于直流电源的负极输出端；还包括第四电阻；第四电阻的第一端连接运算放大器的同相输入端，第四电阻的第二端连接直流电源的正极输出端；稳压二极管的负极连接直流电源的负极输出端，稳压二极管的正极连接运算放大器的同相输入端，三极管为NPN型的三极管，集电极连接直流电源的正极输出端，基极连接运算放大器的输出端；运算放大器的反相输出端连接传感器电阻和第三电阻的公共端；由传感器电阻和第三电阻的公共端、第一电阻和第二电阻的公共端引出所述电桥传感器电路的输出电压。其进一步的技术方案为，第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值均为R，传感器电阻的阻值为R+ΔR。本技术的有益技术效果是：在本技术所述的电路中，当传感器电阻Rx的阻值发生变化时，单臂电桥的工作电压U1也随之发生变化，单臂电桥的输出电压Uo随着ΔR成比例线性地发生变化。所以，本技术可以完全消除单臂电桥的非线性误差，线路简单、非线性校正效果好。本技术针对具有非线性输入输出特性的单臂电桥电路，给出了使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路的方法，电路利用了运放设计稳压电源的原理，可以完全消除非线性误差。附图说明图1是本技术的原理图。具体实施方式图1是本技术的原理图。如图1所示，本技术包括单臂电桥、运算放大器IC、稳压二极管Dw、三极管T和直流电源Us。单臂电桥包括阻值均相同的固定电阻第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，还包括阻值可变的传感器电阻Rx。可设置第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值均为R，传感器电阻Rx的阻值为R+ΔR。第一电阻R1和第二电阻R2串联为第一串联回路。第三电阻R3和传感器电阻Rx串联为第二串联回路。第一串联回路和第二串联回路并联后，此并联回路一端连接于三极管T的发射极E，另一端连接于直流电源Us的负极输出端。三极管T的发射极E作为单臂电桥的供电电源的正端。还包括第四电阻R4。第四电阻R4的第一端连接运算放大器IC的同相输入端，第四电阻R4的第二端连接直流电源Us的正极输出端。稳压二极管Dw的负极连接直流电源Us的负极输出端，稳压二极管Dw的正极连接运算放大器IC的同相输入端。三极管T为NPN型的三极管，其集电极C连接直流电源Us的正极输出端，基极B连接运算放大器IC的输出端。运算放大器IC的反相输出端连接传感器电阻Rx和第三电阻R3的公共端。直流电源Us的正极输出端和负极输出端分别接到运算放大器IC的正负电源输入端。由传感器电阻Rx和第三电阻R3的公共端、第一电阻R1和第二电阻R2的公共端引出电桥传感器电路的输出电压Uo。本技术的工作原理为，图1所示的电路利用运算放大器IC和三极管T构成一个可变电压源，其输出电压为U1，稳压二极管Dw为运算放大器IC的同相输入端提供一个稳定的参考电压Uw，由于运算放大器IC的输入阻抗远大于单臂电桥的桥臂电阻，则单臂电桥的影响可忽略。具体的，由运算放大器的电路理论可以知道，运算放大器的反相输入端电压和同相输入端电压相等，均为Uw，由得到：考虑电桥初始平衡条件，取：R1＝R2＝R3＝Rx，测量时传感器电阻Rx＝R+ΔR。由式(4)可知：由式(5)可知，单臂电桥传感器电路的输出电压Uo与传感器电阻Rx的变化量ΔR之间呈线性关系。综上，当传感器电阻Rx的阻值发生变化时，单臂电桥的工作电压U1也随之发生变化，单臂电桥的输出电压Uo随着ΔR成比例线性地发生变化。本技术可以完全消除单臂电桥的非线性误差，线路简单、非线性校正效果好。以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本技术不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本技术的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路，其特征在于，包括单臂电桥、运算放大器(IC)、稳压二极管(Dw)、三极管(T)和直流电源(Us)；单臂电桥包括阻值均相同的第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，还包括阻值可变的传感器电阻(Rx)；第一电阻(R1)和第二电阻(R2)串联为第一串联回路；第三电阻(R3)和传感器电阻(Rx)串联为第二串联回路；第一串联回路和第二串联回路并联后，一端连接于三极管(T)的发射极，另一端连接于直流电源(Us)的负极输出端；还包括第四电阻(R4)；第四电阻(R4)的第一端连接运算放大器(IC)的同相输入端，第四电阻(R4)的第二端连接直流电源(Us)的正极输出端；稳压二极管(Dw)的负极连接直流电源(Us)的负极输出端，稳压二极管(Dw)的正极连接运算放大器(IC)的同相输入端，三极管(T)为NPN型的三极管，集电极连接直流电源(Us)的正极输出端，基极连接运算放大器(IC)的输出端；运算放大器(IC)的反相输出端连接传感器电阻(Rx)和第三电阻(R3)的公共端；由传感器电阻(Rx)和第三电阻(R3)的公共端、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的公共端引出所述电桥传感器电路的输出电压。...

【技术特征摘要】
1.一种使用运放消除非线性误差的电桥传感器电路，其特征在于，包括单臂电桥、运算放大器(IC)、稳压二极管(Dw)、三极管(T)和直流电源(Us)；单臂电桥包括阻值均相同的第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，还包括阻值可变的传感器电阻(Rx)；第一电阻(R1)和第二电阻(R2)串联为第一串联回路；第三电阻(R3)和传感器电阻(Rx)串联为第二串联回路；第一串联回路和第二串联回路并联后，一端连接于三极管(T)的发射极，另一端连接于直流电源(Us)的负极输出端；还包括第四电阻(R4)；第四电阻(R4)的第一端连接运算放大器(IC)的同相输入端，第四电阻(R4)的第二端连接直流电源(Us)的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟子皓，
申请(专利权)人：翟子皓，
类型：新型
国别省市：江苏,32