用電橋和溫敏電阻設(shè)計(jì)一個(gè)前置電路，說(shuō)明溫度和放大電壓的關(guān)系

ID:143848 · 發(fā)表于 2016-11-1 08:40

用熱敏電阻，普通電阻和滑動(dòng)變阻器搭建一個(gè)電橋，經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)算放大器，使其電壓放大十倍，后續(xù)電路轉(zhuǎn)換都不需要了，溫度變換時(shí)調(diào)節(jié)當(dāng)前溫度使其達(dá)到電橋平衡，然后溫度升高或降低打破電橋平衡，此時(shí)測(cè)出放大10倍后的電壓，電路圖和電阻阻值的選取

ID:111634 · 發(fā)表于 2016-11-1 12:36

不是已經(jīng)給你了嗎？你再要，說(shuō)明你對(duì)我給你的電路沒(méi)完全理解。注意：變換電路用一個(gè)運(yùn)算放大器，還是2個(gè)運(yùn)算放大器，是不一樣的，這就是我說(shuō)你不理解的原因之一。

ID:143848 · 發(fā)表于 2016-11-1 13:17

zl2168 發(fā)表于 2016-11-1 12:36
不是已經(jīng)給你了嗎？你再要，說(shuō)明你對(duì)我給你的電路沒(méi)完全理解。注意：變換電路用一個(gè)運(yùn)算放大器，還是2個(gè)運(yùn) ...

是的啊，你那個(gè)電路我沒(méi)理解，然后細(xì)節(jié)方面我看不懂，老師直接自己丟個(gè)具體課題，然后就用不著了

ID:111634 · 發(fā)表于 2016-11-1 17:52

你沒(méi)有理解的問(wèn)題，例如：為什么要用電橋？為什么要用2個(gè)運(yùn)放？為什么要將0~100度（假設(shè)）溫度信號(hào)變換為0~5v電壓信號(hào)，而不是放大10倍？等等，需要的是模電數(shù)電基礎(chǔ)知識(shí)和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，搞畢業(yè)設(shè)計(jì)，要去翻閱這方面的技術(shù)資料，而不是從本網(wǎng)站得到一個(gè)現(xiàn)成的答案，僅僅是一個(gè)程序，建議你去學(xué)習(xí)并搞懂。

ID:111634 · 發(fā)表于 2016-11-1 17:55

本帖最后由 zl2168 于 2016-11-1 17:59 編輯

不過(guò)，前面劉海龍給的實(shí)例性價(jià)比很高，對(duì)于簡(jiǎn)易測(cè)溫裝置，有使用價(jià)值，你不妨試試。

ID:143848 · 發(fā)表于 2016-11-1 18:24

zl2168 發(fā)表于 2016-11-1 17:52
你沒(méi)有理解的問(wèn)題，例如：為什么要用電橋？為什么要用2個(gè)運(yùn)放？為什么要將0~100度（假設(shè)）溫度信號(hào)變換為0~ ...

不是畢業(yè)設(shè)計(jì)，只是選修課的

ID:143848 · 發(fā)表于 2016-11-1 18:29

zl2168 發(fā)表于 2016-11-1 17:52
你沒(méi)有理解的問(wèn)題，例如：為什么要用電橋？為什么要用2個(gè)運(yùn)放？為什么要將0~100度（假設(shè)）溫度信號(hào)變換為0~ ...

我現(xiàn)在要分析的就是你說(shuō)的，做分析報(bào)告，可是具體為什么我現(xiàn)在還不知道，正在搞，我現(xiàn)在也是一頭霧水

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:49

做事要明確目的：否則就一頭霧水。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:50

由于單片機(jī)只能認(rèn)識(shí)數(shù)字，所以測(cè)量模擬量時(shí)必須變成數(shù)字才能讓單片機(jī)識(shí)別，就才有AD。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:52

由于單片機(jī)上的AD只能識(shí)別0-5V（有其它范圍的電壓不影響本說(shuō)明），所以對(duì)于一切模擬量的測(cè)量，都必須變成0-5V以內(nèi)的電壓，以供AD轉(zhuǎn)換。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:53

測(cè)量溫度，而溫度的變化能引起電阻阻值變化，所以就變成測(cè)量電阻，測(cè)量的溫度有范圍（如0-60度），所以測(cè)量的電阻有范圍限制。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:54

如果溫度0-60度：對(duì)應(yīng)電阻0到5K變化，好辦，通上1mA的電流，就變成0-5V，就OK了。采到5V（10位AD=1023）說(shuō)60度，采到0V說(shuō)0度。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:55

如果溫度0-60度：對(duì)應(yīng)電阻2.5K-5K變化呢，也通上1mA的電流，就變成2.5-5V。采到5V（10位AD=1023）說(shuō)60度，采到2.5V（AD=512）說(shuō)0度。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:55

采到2.5V以下是什么呢？這就是這個(gè)電路的缺陷了！浪費(fèi)了一半的資源，10位AD只用了9位，高位永遠(yuǎn)1（512-1023，2.5-5V）。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 19:58

實(shí)際的溫敏電阻，比以上舉例更啰嗦！
不必糾結(jié)于用不用橋，用不用放大器，解決的要點(diǎn)是：
1、測(cè)量的溫度范圍是多少？如：-20至+80度。
2、對(duì)應(yīng)的電阻阻值范圍是多少？如：98.26K至1.24K。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:01

3、現(xiàn)在應(yīng)該糾結(jié)于：如何將98.26K至1.24K電阻變化轉(zhuǎn)換成0-5V之間的電壓變化。而且-20，+80度對(duì)應(yīng)的電壓，最好一個(gè)是0，一個(gè)是5V，這樣最佳！

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:02

如果-20度對(duì)應(yīng)3V，+80度對(duì)應(yīng)4V，那么0-3V，4-5V就用不上，測(cè)量的精度就小了5倍，這個(gè)設(shè)計(jì)就很差了。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:04

本帖最后由 yzwzfyz 于 2016-11-1 23:31 編輯

舉一簡(jiǎn)單思維能想到的方案：
設(shè)想：給溫敏電阻通一個(gè)51.53uA的電流[5V/(98.26K-1.24K)]，則：-20，+80度對(duì)應(yīng)的電壓是：5063.9mV,63.9mV！雖然上限超過(guò)5V了！但是電路設(shè)計(jì)方案有了：

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:06

本帖最后由 yzwzfyz 于 2016-11-1 23:32 編輯

做一個(gè)51.53uA恒流源，通給溫敏電阻得到5063.9mV-63.9mV，
做一個(gè)63.9mV恒壓源。
用一個(gè)運(yùn)放將上述兩個(gè)電壓相減[5063.9mV-63.9mV]-[63.9mV]，就達(dá)成了: 將-20，+80度轉(zhuǎn)換成5-0V的目的了。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:10

所以：你在看他人的電路時(shí)，一定要了解電路設(shè)計(jì)的宗旨。
1、必定先將電阻變化轉(zhuǎn)成電壓變化。
2、必定將一定范圍內(nèi)的電阻變化（即測(cè)量的溫度范圍）轉(zhuǎn)成AD能識(shí)別的電壓（有2.5V、3.3V、5V多種），并最大限度地利用AD電壓范圍（最高最低溫度，對(duì)應(yīng)AD的兩個(gè)端電壓。如0/5V）。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:13

電阻變化轉(zhuǎn)成電壓變化，不會(huì)那么巧，恰好0-5V，所以常常用放大器先將信號(hào)調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)拇笮　?br /> 由于電阻下限值不可能為0，而電壓的下限值卻是0，所以要在信號(hào)中合成一個(gè)電壓，去消除下限電阻固定剩余電壓，使之為0。方法很多，常用電橋，運(yùn)放做加減。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:21

說(shuō)白一點(diǎn)：就是用“差放”解決問(wèn)題。
“差”用于解決固定值不為0的問(wèn)題：歸位于0V；
“放”用于解決信號(hào)大小問(wèn)題:達(dá)到5V。
這里的差放不要理解成簡(jiǎn)單的差動(dòng)放大器，而是一個(gè)設(shè)計(jì)的整體。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:26

方法有多種，各有巧妙不同，但最終目的一樣。例舉是樸素的，巧妙不足，利于理解。

ID:123289 · 發(fā)表于 2016-11-1 20:26

不知道以上一說(shuō)會(huì)不會(huì)給樓主看電路有所幫助？
提示一點(diǎn)：明確目的再看電路霧水就少多了，不會(huì)一頭了。

ID:61002 · 發(fā)表于 2016-11-1 21:08

yzwzfyz 發(fā)表于 2016-11-1 20:02
如果-20度對(duì)應(yīng)3V，+80度對(duì)應(yīng)4V，那么0-3V，4-5V就用不上，測(cè)量的精度就小了5倍，這個(gè)設(shè)計(jì)就很差了。

如果用單片機(jī)的話，應(yīng)該沒(méi)必要考慮這么多吧��！
直接電阻和熱敏電阻分壓，然后根據(jù)電阻和基準(zhǔn)電壓可以大概的得到熱敏電阻的大小，此時(shí)測(cè)的熱敏電阻是線性的；再根據(jù)y=kx+b就可以測(cè)量得到精準(zhǔn)的熱敏電阻的阻值，最后一步，電阻-溫度轉(zhuǎn)換
這樣的話就硬件方面考慮的東西就非常少了

ID:61002 · 發(fā)表于 2016-11-1 21:13

yzwzfyz 發(fā)表于 2016-11-1 20:04
舉一簡(jiǎn)單思維能想到的方案：
設(shè)想：給溫敏電阻通一個(gè)51.53mA的電流[5V/(98.26K-1.24K)]，則：-20，+80度對(duì) ...

這里計(jì)算[5V/(98.26K-1.24K)]電流大小應(yīng)該是0.05ma左右

ID:111634 · 發(fā)表于 2016-11-1 21:38

g753388438 發(fā)表于 2016-11-1 21:08
如果用單片機(jī)的話，應(yīng)該沒(méi)必要考慮這么多吧�。�
直接電阻和熱敏電阻分壓，然后根據(jù)電阻和基準(zhǔn)電壓可以大 ...

不對(duì)。雖然軟件能部分代替硬件，但只有將被測(cè)溫度范圍變換為0~Uref，才能得到最大分辨率。

ID:111634 · 發(fā)表于 2016-11-1 21:45

如果不用電橋，全部用軟件變換，不但獲取變換表格數(shù)據(jù)困難（工作量大，且不精確），而且遠(yuǎn)沒(méi)有電橋簡(jiǎn)單可靠，電橋是絕大多數(shù)溫測(cè)儀器采用的方法，是經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明的。

ID:61002 · 發(fā)表于 2016-11-1 21:50

zl2168 發(fā)表于 2016-11-1 21:38
不對(duì)。雖然軟件能部分代替硬件，但只有將被測(cè)溫度范圍變換為0~Uref，才能得到最大分辨率。

就以98.26K至1.24K電阻變化轉(zhuǎn)換成0-3.3V之間的電壓為例，我用5v基準(zhǔn)電壓，1k高精電阻和熱敏電阻分壓，采集1k高精電阻的電壓值，這里有一點(diǎn)是對(duì)AD的位數(shù)有要求，位數(shù)越高，精度越高

ID:111634 · 發(fā)表于 2016-11-2 11:24

g753388438 發(fā)表于 2016-11-1 21:50
就以98.26K至1.24K電阻變化轉(zhuǎn)換成0-3.3V之間的電壓為例，我用5v基準(zhǔn)電壓，1k高精電阻和熱敏電阻分壓，采 ...

0-3.3V信號(hào),5v基準(zhǔn)電壓，還有1.7v空間未利用。在AD位數(shù)同等條件下，那個(gè)分辨率高、精度高？
既然要變換成0-3.3V，為什么不變換成0-5V？

ID:61002 · 發(fā)表于 2016-11-2 17:33

zl2168 發(fā)表于 2016-11-2 11:24
0-3.3V信號(hào),5v基準(zhǔn)電壓，還有1.7v空間未利用。在AD位數(shù)同等條件下，那個(gè)分辨率高、精度高？
既然要變換 ...

那么，你認(rèn)為：如果是8位的ad，經(jīng)過(guò)單片機(jī)運(yùn)算，計(jì)算電阻。此時(shí)，將電阻轉(zhuǎn)換為電壓0-3.3或者0-5v，哪一個(gè)分辨率高、精度高？另一個(gè)如果是轉(zhuǎn)換成0-3.3v,使用10位的ad和轉(zhuǎn)換成0-5v使用8位的ad，此時(shí)又是哪一個(gè)的分辨率高、精度高？

ID:1037756 · 發(fā)表于 2022-7-10 16:14

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