专利名称：气动测量仪传感器信号调理电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信号调理电路，尤其涉及一种用于高 精度、宽量程气动测量仪的传感器信号调理电路。
技术背景气动测量仪是利用压縮空气的压力或流动特性对工件几何 量进行非接触测量的一种仪器。它具有可靠性好、测量精度高等优点，已 在工业上得到了广泛应用。目前，随着电子技术的发展，传统的气动测量 仪已逐步被电子气动测量仪所取代；但当前的电子气动测量仪仍然存在量 程小、使用范围窄、通用性和灵活性差等缺陷
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提 供一种灵敏度高、可作大偏置精密零电位调整、可预设多段放大倍数的气 动测量仪传感器信号调理电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案它由恒流源电路、 压力传感器、仪器放大器、可调增益放大器、偏置零位调整电路、以及供 电模块构成，具体结构为
恒流源电路由运算放大器U1A，串接在运算放大器U1A正输入脚上的 电阻R2和Rl，接在电阻R2、R1连接点与参考地端之间的参考电压基准U4， 各接在运算放大器U1A正、负输入脚与参考地端之间的电容Cl、电阻R22， 以及分别接在运算放大器U1A第8、 4脚与参考地端之间的电容C2、 C3构 成；其中，运算放大器U1A第8、 4脚分别接在土12V电源的两端，电阻R2 与士12V电源的正端连接；压力传感器的正输入脚与运算放大器U1A的输出脚连接，该压力传感 器的负输入脚经电阻R22接参考地端；
仪器放大器由运算放大器U3，负极并联后其正极分别接在运算放大器 U3正、负输入脚上的二极管D1和D4，正极并联后其负极分别接在运算放 大器U33正、负输入脚上的二极管D2和D3，分别接在接运算放大器U3第 7、 4脚与参考地端之间的电容C4、 C5构成；其中，运算放大器U3正、负 输入脚分别与压力传感器的正、负输出脚连通，二极管D1和D4的负极以 及二极管D2和D3的正极分别接在士12V电源的正负两端，运算放大器U3 第7、 4脚分别接在士12V电源的正负两端，运算放大器U3的第1脚与第8 脚连通；
可调增益放大器由运算放大器U2A，接在运算放大器U2A正输入脚与 运算放大器U3输出脚之间的电阻R3，接在运算放大器U2A正输入脚与参 考地端之间的电容CIO，接在运算放大器U2A负输入脚与参考地端之间的 电阻网络，并接在运算放大器U2A输出脚上的端子J2、 J3，并联在运算放 大器U2A负输入脚与输出脚之间的电阻R12和电容Cll，分别接在运算放 大器U2A第8、 4脚与参考地端之间的电容C7、 C6构成；所述电阻网络由 一端并接在运算放大器U2A负输入脚上的开关K1、 K2、 K3、 K4、 K5，对应 串接在K1、 K2、 K3、 K4、 K5与参考地端之间的电阻R5和R4、 R7和R6、 R9和R8、 R11和R10、 R21和WR构成；其中，运算放大器U2A第8、 4脚 分别接在土12V电源的正负两端，端子J2、 J3的第2脚分别与参考地端连
接；偏置零位调整电路由运算放大器U1B，电位器J4，参考电压基准U5 和U6，接在运算放大器U1B负输入脚与参考地端之间的电阻R17，接在运 算放大器U1B负输入脚与输出脚之间的电阻R18，串接在电位器J4正输入 脚上的电阻R16和R13，串接在电位器J4负输入脚上的电阻R15和R14， 反向接在电阻R16、 R13连接点与参考地端之间的参考电压基准U6，反向 接在电阻R15、 R14连接点与参考地端之间的参考电压基准U5构成；其中， 电位器J4的输出脚与运算放大器U1B的正输入脚连通，运算放大器U1B 的输出脚与运算放大器U3的参考基准脚连通，电阻R13、 R14分别接在士 12V电源的正负两端；
供电模块由端子J5，与该端子依次串联的电阻R19、 二极管D5、三端 稳压器U10和U9，并接在三端稳压器U10输入脚与参考地端之间的电容 C12、 C15和二极管D6，并接在三端稳压器UIO、 U9连接点与参考地端之间 的电容C13、C16，并接在三端稳压器U9输出脚与参考地端之间的电容C17， 通过第8脚连接在三端稳压器U10、 U9连接点之间的电荷泵U8，连接在电 荷泵U8第8脚与参考地端之间的电容C14，连接在电荷泵U8第2、 4脚之 间的电容C20，依次串接在电荷泵U8第5脚上的电阻20、三端稳压器U7， 接在电荷泵U8第5脚与参考地端之间的电容C21，接在三端稳压器U7输 入脚与参考地端之间的电容C18、接在三端稳压器U7输出脚与参考地端之 间的电容C19构成；其中，端子J5的第2、 3脚以及三端稳压器U10、 U9 和U7的第2脚并接于参考地端；三端稳压器U9和U7的输出脚分别与上述 恒流源电路、仪器放大器、可调增益放大器以及偏置零位调整电路中士12V电源的对应正负端连接。
与现有技术比较，本实用新型由于采用了上述技术方案，因此不仅精
度高、稳定性好，而且还可设定10 10000倍的放大倍数以及可作大偏置
精密零电位调整，同时还具有较完善的输入、输出电源保护措施，通用性 强等优点。


图1是本实用新型的电路原理框图； 图2是本实用新型的电路原理图。
图中恒流源电路l 压力传感器2 仪器放大器3 可调增益放 大器4 偏置零位调整电路5 供电模块具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步 说明-
如图l所示恒流源电路1为压力传感器2提供工作电源，压力传感 器2为桥式压力传感器；压力传感器2的输出端与仪器放大器3的对称输 入端相连。偏置零位调整电路5接于仪器放大器3的参考电压端并为仪器 放大器3提供偏置电压。仪器放大器3通过可调增益放大器4将信号进一 步放大，可调增益放大器4的输出即为本实用新型的输出。供电模块6为 恒流源电路l、仪器放大器3、可调增益放大器4、以及偏置零位调整电路 5提供工作电源。
在图2中，恒流源电路1由运算放大器U1A，串接在运算放大器U1A 正输入脚上的电阻R2和R1，接在电阻R2、 Rl连接点与参考地端之间的参考电压基准U4，接在运算放大器U1A正输入脚与参考地端之间的电容Cl， 接在运算放大器U1A负输入脚与参考地端之间的电阻R22，以及分别接在 运算放大器U1A第8、 4脚与参考地端之间的电容C2和C3构成；运算放大 器U1A第8、 4脚分别接在士12V电源的正负两端，电阻R2与士12V电源的 正端连接。其中，电阻R2和参考电压基准U4 (型号为TL431)构成2.5V 的电压基准源，由电阻R1和电容C1构成的低通滤波器可以滤除交流干扰， 运算放大器U1A (型号为0PA2277)具有高精度、极低失调电压、极低温度 漂移等特性，电阻R22为取样电阻。压力传感器2的正输入脚与运算放大器U1A的输出脚连接、该压力传 感器的负输入脚经电阻R22接参考地端；压力传感器2的电源电流精确地 稳定在lmA上。仪器放大器3由运算放大器U3，负极并联后其正极分别接在运算放大 器U3正输入脚和负输入脚上的二极管Dl和D4，正极并联后其负极分别接 在运算放大器U3正输入脚和负输入脚上的二极管D2和D3,分别接在接运 算放大器U3第7、 4脚与参考地端之间的电容C4和C5构成；运算放大器 U3正、负输入脚分别与压力传感器2的正、负输出脚连通，二极管D1和 D4的负极以及二极管D2和D3的正极分别接在士12V电源的正负两端，运 算放大器U3第7、 4脚分别接在土12V电源的正负两端，运算放大器U3的 第l脚与第8脚连通。其中，运算放大器U3为极低失调电压、低温度漂移 的精密仪用运算放大器(型号为1NA141P)， 二极管D1、 D2、 D3和D4构成 为运算放大器U3提供过压保护的二极管保护网络。可调增益放大器4由运算放大器U2A，接在运算放大器U2A正输入脚 与运算放大器U3输出脚之间的电阻R3，接在运算放大器U2A正输入脚与 参考地端之间的电容CIO，接在运算放大器U2A负输入脚与参考地端之间 的电阻网络，并接在运算放大器U2A输出脚上的端子J2、 J3，并联在运算 放大器U2A负输入脚与输出脚之间的电阻R12和电容Cll，分别接在接运 算放大器U2A第8、 4脚与参考地端之间的电容C7和C6构成；所述电阻网 络由一端并接在运算放大器U2A负输入脚上的开关K1、 K2、 K3、 K4、 K5， 对应串接在Kl、 K2、 K3、 K4、 K5与参考地端之间的电阻R5和R4、 R7和 R6、 R9和R8、 R11和R10、 R21禾t!WR构成；运算放大器U2A第8、 4脚分 别接在土12V电源的正负两端，端子J2、 J3的第2脚分别与参考地端连接。 其中，运算放大器U2A的型号为0PA2277，电阻R3和电容C10构成低通滤 波器滤除交流干扰，电阻R12和电容Cll构成有源低通滤波器滤进一步滤 除10Hz以上的干扰信号，开关K1、 K2、 K3、 K4和K5用于设定增益，端子 J2、 J3分别为本实用新型电路的信号输出端。偏置零位调整电路5由运算放大器U1B，电位器J4，参考电压基准U5 和U6，接在运算放大器U1B负输入脚与参考地端之间的电阻R17，接在运 算放大器U1B负输入脚与输出脚之间的电阻R18，串接在电位器J4正输入 脚上的电阻R16和R13，串接在电位器J4负输入脚上的电阻R15和R14， 反向接在电阻R16、 R13连接点与参考地端之间的参考电压基准U6，反向 接在电阻R15、 R14连接点与参考地端之间的参考电压基准U5构成；电位 器J4的输出脚与运算放大器U1B的正输入脚连通，运算放大器U1B的输出脚与运算放大器U3的参考基准脚连通，电阻R13、 R14分别接在士12V电 源的正负两端。其中，运算放大器U1B的型号为0PA2277，参考电压基准 U5和U6的型号为TL431。供电模块6由端子J5，与该端子依次串联的电阻R19、 二极管D5、三 端稳压器U10和U9，并接在三端稳压器UIO输入脚与参考地端之间的电容 C12、 C15和二极管D6，并接在三端稳压器UIO、 U9连接点与参考地端之间 的电容C13、C16，并接在三端稳压器U9输出脚与参考地端之间的电容C17， 通过第8脚连接在三端稳压器U10、 U9连接点之间的电荷泵U8，连接在电 荷泵U8第8脚与参考地端之间的电容C14，连接在电荷泵U8第2、 4脚之 间的电容C20，依次串接在电荷泵U8第5脚上的电阻20和三端稳压器U7， 接在电荷泵U8第5脚与参考地端之间的电容C21， 一端分别接在三端稳压 器U7输入、输出脚上、另一端并接在参考地端的电容C18、 C19构成；端 子J5的第2、3脚以及三端稳压器U10、U9和U7的第2脚并接于参考地端； 三端稳压器U9和U7的输出脚分别与上述恒流源电路1、仪器放大器3、可 调增益放大器4以及偏置零位调整电路5中士12V电源的对应正负端连接。 其中，24V直流电源由端子J5的输入端接入，三端稳压器UIO、 U9和U7 的型号分别为78L18、 78L12和ICL7662;电阻R19为过流保护电阻，二极 管D5 (型号为IN5819)可起到防止24V直流电源误反接的作用，二极管 D6(型号为1. 5KE33A)可起到抑制24V直流电源瞬态电压的作用；电阻R19 和二极管D6配合可实现过压保护功能。
权利要求1.一种气动测量仪传感器信号调理电路，其特征在于由恒流源电路(1)、压力传感器(2)、仪器放大器(3)、可调增益放大器(4)、偏置零位调整电路(5)、以及供电模块构成(6)，具体结构为恒流源电路(1)由运算放大器U1A，串接在运算放大器U1A正输入脚上的电阻R2和R1，接在电阻R2、R1连接点与参考地端之间的参考电压基准U4，各接在运算放大器U1A正、负输入脚与参考地端之间的电容C1、电阻R22，以及分别接在运算放大器U1A第8、4脚与参考地端之间的电容C2、C3构成；其中，运算放大器U1A第8、4脚分别接在±12V电源的两端，电阻R2与±12V电源的正端连接；压力传感器(2)的正输入脚与运算放大器U1A的输出脚连接，该压力传感器的负输入脚经电阻R22接参考地端；仪器放大器(3)由运算放大器U3，负极并联后其正极分别接在运算放大器U3正、负输入脚上的二极管D1和D4，正极并联后其负极分别接在运算放大器U33正、负输入脚上的二极管D2和D3，分别接在接运算放大器U3第7、4脚与参考地端之间的电容C4、C5构成；其中，运算放大器U3正、负输入脚分别与压力传感器(2)的正、负输出脚连通，二极管D1和D4的负极以及二极管D2和D3的正极分别接在±12V电源的正负两端，运算放大器U3第7、4脚分别接在±12V电源的正负两端，运算放大器U3的第1脚与第8脚连通；可调增益放大器(4)由运算放大器U2A，接在运算放大器U2A正输入脚与运算放大器U3输出脚之间的电阻R3，接在运算放大器U2A正输入脚与参考地端之间的电容C10，接在运算放大器U2A负输入脚与参考地端之间的电阻网络，并接在运算放大器U2A输出脚上的端子J2、J3，并联在运算放大器U2A负输入脚与输出脚之间的电阻R12和电容C11，分别接在运算放大器U2A第8、4脚与参考地端之间的电容C7、C6构成；所述电阻网络由一端并接在运算放大器U2A负输入脚上的开关K1、K2、K3、K4、K5，对应串接在K1、K2、K3、K4、K5与参考地端之间的电阻R5和R4、R7和R6、R9和R8、R11和R10、R21和WR构成；其中，运算放大器U2A第8、4脚分别接在±12V电源的正负两端，端子J2、J3的第2脚分别与参考地端连接；偏置零位调整电路(5)由运算放大器U1B，电位器J4，参考电压基准U5和U6，接在运算放大器U1B负输入脚与参考地端之间的电阻R17，接在运算放大器U1B负输入脚与输出脚之间的电阻R18，串接在电位器J4正输入脚上的电阻R16和R13，串接在电位器J4负输入脚上的电阻R15和R14，反向接在电阻R16、R13连接点与参考地端之间的参考电压基准U6，反向接在电阻R15、R14连接点与参考地端之间的参考电压基准U5构成；其中，电位器J4的输出脚与运算放大器U1B的正输入脚连通，运算放大器U 1B的输出脚与运算放大器U3的参考基准脚连通，电阻R13、R14分别接在±12V电源的正负两端；供电模块(6)由端子J5，与该端子依次串联的电阻R19、二极管D5、三端稳压器U10和U9，并接在三端稳压器U10输入脚与参考地端之间的电容C12、C15和二极管D6，并接在三端稳压器U10、U9连接点与参考地端之间的电容C13、C16，并接在三端稳压器U9输出脚与参考地端之间的电容C17，通过第8脚连接在三端稳压器U10、U9连接点之间的电荷泵U8，连接在电荷泵U8第8脚与参考地端之间的电容C14，连接在电荷泵U8第2、4脚之间的电容C20，依次串接在电荷泵U8第5脚上的电阻20、三端稳压器U7，接在电荷泵U8第5脚与参考地端之间的电容C21，接在三端稳压器U7输入脚与参考地端之间的电容C18、接在三端稳压器U7输出脚与参考地端之间的电容C19构成；其中，端子J5的第2、3脚以及三端稳压器U10、U9和U7的第2脚并接于参考地端；三端稳压器U9和U7的输出脚分别与上述恒流源电路(1)、仪器放大器(3)、可调增益放大器(4)以及偏置零位调整电路(5)中±12V电源的对应正负端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种气动测量仪传感器信号调理电路，属于信号调理电路；旨在提供一种灵敏度高、可作大偏置精密零电位调整、可预设多段放大倍数的传感器信号调理电路。它由为压力传感器(2)提供工作电源的恒流源电路(1)、为仪器放大器(3)提供信号的压力传感器(2)、为仪器放大器(3)提供偏置电压的偏置零位调整电路(5)、将信号进一步放大的可调增益放大器(4)、为上述各电路提供工作电源的供电模块(6)构成。本实用新型精度高、稳定性好，可设定10～10000倍的放大倍数，可作大偏置精密零电位调整，具有较完善的输入、输出电源保护措施，通用性强等优点。
文档编号G01B13/00GK201348499SQ20082009688
公开日2009年11月18日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者力 沈, 浩 蒙 申请人:浩 蒙