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‘OD体育手机版-欧帝体育app’比率传感器的基本原理及其与ADC的配合使用

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‘OD体育手机版-欧帝体育app’比率传感器的基本原理及其与ADC的配合使用

2021-10-07  点击量:

本文摘要:大多数传感器本质上都是仿真的,因此必需数字化后才可用作当前的电子系统中。

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大多数传感器本质上都是仿真的,因此必需数字化后才可用作当前的电子系统中。这篇应用于笔记的内容涵括了比率传感器的基本原理及其与模数转换器(ADC)的因应用于。特别是在是,本文还将解释如何利用传感器和ADC的比率特性来提升精度,同时增加元件数目,降低成本,节省电路板空间。  录:本文中所说的比率特性是指器件输入与待测量和其他电压或电流的比例有关。

  传感器和阻性检测元件  许多传感器的输入与其电源电压都是出比例的。这一般来说是因为产生输入的感应器元件是比率器件。

最少见的比率元件是电阻器,其阻值随被测量的变化而变化。电阻式温度检测器(RTD)和应变计都是典型的阻性敏感元件。

  阻性元件的比率性是由于其电阻无法必要测量。其值是由电阻两端的电压与经过电阻的电流的比值确认的。

  R=V/I公式1(欧姆定理)  用于阻性元件的传感器一般来说令其一个电流流到电阻并测量其电压。在输入传感器之前,可以将该电压展开缩放或电平位移,但是其大小依然与流到电阻的电流涉及。如果该电流来自于电源电压,那么传感器的输入与电源电压成比例。公式2叙述了这类比例传感器的输入(图1),其中Vs是输入信号,Ve是鼓舞电压,S是传感器的灵敏度,P是所测参数的量值,C是传感器的紊乱量。

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  Vs=Ve(PxS+C)公式2    图1.比例型传感器  Honeywell[1]MLxxx-C系列压力传感器是众多汽车比例传感器中具备代表性的器件。当在5V标称电源电压下工作时,失调电压为0.5V,满量程输入为4.5V。如果转变鼓舞电压,失调电压和满量程输入不会随之按比例变化。  必须告诉鼓舞电压才可用于输入信号,这在许多应用于中是很不方便的。

为了解决问题这一问题,制造商在电路上减少了一个电压基准。这种器件可获取十分准确的电压,并与温度和电源电压牵涉到。如果流经感应器电阻的电流来自于基准电压,那么公式2中的Ve能用一个常数更换。从而获得公式3,其中的新常数包括在S2和C2之中。

  Vs=PxS2+C2公式3  因为输入信号仅为被测参数的函数,所以公式3不是比例关系。Honeywell公司的MLxxx-R5系列压力传感器就所谓比例传感器。

当在7V和35V之间的任何电源电压下工作时,紊乱都是1V,满量程输入为6V。  模数转换器(ADC)与阻性器件  用作将传感器信号数字化的ADC也是比例器件。

无论其内部架构如何,所有ADC都是通过对不得而知输出电压与未知参照电压相比较来工作的。转换器的数字化输入是输出电压与参照电压的比值除以ADC的满量程读数。

考虑到内部缩放和设计的多样性,还必须一个比例因子K。无论K值大小,只要ADC的配备并未转变,K值都维持相同恒定。公式4叙述了一个普遍意义上的ADC(图2)的数字读数(D)和输出信号(Vs),参照电压(Vref),满量程读数(FS)以及比例因子(K)间的关系。  D=(Vs/Vref)FSxK公式4    图2.普遍意义上的模数转换器  参照电压的来源与ADC的明确设计有关。

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在一些ADC中参照电压是电源电压,而在另一些ADC中参照电压来自于内部基准源,在其他设计中,用户必需将参照电压相连至ADC的Vref输出末端。如果用于了内部或外部电压基准,使参照电压沦为一个衡定值,则公式4可简化为公式5,其中K2是一个新的常数,其值为FSxK/Vref。  D=VsxK2公式5  传感器的测量  由一个非比例传感器和具备相同参照电压的ADC构成的小系统的输入可通过将公式3(传感器的输入)中的Vs(ADC的输出)代入公式5中获得。

如公式6右图。  D=PxS2K2+C2K2公式6  公式6得出了所需的清楚关系。

数字量值(D)大小与P的变化成比例,并且仅有不受P转变的影响。D受温度和电源电压变化的影响。


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