專利名稱：一種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動態(tài)應(yīng)變測量裝置，具體涉及工程測試技術(shù)中一種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置。
背景技術(shù)：
應(yīng)變測量裝置目前已廣泛應(yīng)用于工程測試中，大部分的測試裝置采用直流電橋的方式。但由于受被測試件表面形變、組成橋路電阻阻值不完全相等、直流電橋橋路電壓精度等的影響，使得測試開始前有一個初始不平衡電壓存在。在已知的結(jié)構(gòu)裝置中，直流電橋初始不平衡的調(diào)節(jié)大多采用以下方法一種方法是利用電容充放電的特性，在調(diào)節(jié)平衡之前，先通過開關(guān)對電容進(jìn)行放電，然后利用不平衡電壓通過開關(guān)對電容進(jìn)行充電，最終使得不平衡輸出逐漸回落到零；另一種方法是在橋壓端和接地端之間跨接一個電位器，通過調(diào)節(jié)電位器的方法使得初始輸出為零，最終達(dá)到平衡調(diào)節(jié)的目的。 上述方法裝置由于組成電路的器件本身參數(shù)的影響，存在平衡調(diào)節(jié)時間長、維持平衡狀態(tài)時間短、自動化程度低、調(diào)節(jié)精度低等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，在每次應(yīng)變信號測量之前能夠快速穩(wěn)定地自動調(diào)節(jié)應(yīng)變橋路的初始不平衡電壓。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下包括信號濾波及放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、控制電路和DA轉(zhuǎn)換電路；信號濾波及放大電路的正相輸入端和反相輸入端分別接收應(yīng)變橋路的輸出信號；信號濾波及放大電路的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接；AD轉(zhuǎn)換電路和DA轉(zhuǎn)換電路通過相應(yīng)的信號線和控制線與控制電路連接；DA轉(zhuǎn)換電路的輸出端口與信號濾波及放大電路的參考電壓輸入端連接。所述的信號濾波及放大電路，包括濾波電路和放大電路；其中，濾波電路由電阻和電容組成；放大電路由差動儀表放大器AD620、外部電阻和開關(guān)組成；信號濾波及放大電路的IA_out端口與AD轉(zhuǎn)換電路相連，輸出高增益放大信號。所述的AD轉(zhuǎn)換電路，包括運算放大器和AD轉(zhuǎn)換器LTC2408 ;其中，運算放大器的輸入端與信號濾波及放大電路的IA_out端口相連；AD轉(zhuǎn)換器的C&4DC、AD_DIN、AD_CLK和AD_SD0端口與控制電路相連。所述的控制電路，包括單片機(jī)MSP430F149，單片機(jī)的^ADC、AD_DIN、AD_CLK和AD_SD0端口與AD轉(zhuǎn)換電路相連；單片機(jī)的DA_CLK、DA_ CS和DA_SDI端口與DA轉(zhuǎn)換電路相連。所述的DA轉(zhuǎn)換電路，包括電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545和2個運算放大器；其中，電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545、運算放大器ICl和電容構(gòu)成一級電流-電壓變換電路；運算放大器IC2、電阻和電容構(gòu)成一級加法放大電路。電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器的DA_CLK、DA_ CS和DA_SDI端口以SPI通信方式與控制電路相連；電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口 IA_Bal與信號濾波及放大電路相連。本實用新型與技術(shù)背景相比，具有的有益效果是I.避免了因電容、開關(guān)等器件本身參數(shù)的影響而導(dǎo)致的平衡時間長，不能長期保持平衡狀態(tài)等缺點。2.避免了因調(diào)節(jié)電位器而產(chǎn)生的非線性誤差，且使用的AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器本身位數(shù)精度較高，提高了平衡調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度。3.避免了人工調(diào)節(jié)帶來的部件磨損，提高了自動化程度，延長了使用壽命。

圖I是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是本實用新型中信號濾波及放大電路的原理框圖。圖3是本實用新型中AD轉(zhuǎn)換電路的原理框圖。圖4是本實用新型中控制電路原理框圖。圖5是本實用新型中DA轉(zhuǎn)換電路的原理框圖。圖6是本實用新型的流程示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步的說明。如圖I所示，本實用新型包括信號濾波及放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、控制電路和DA轉(zhuǎn)換電路；信號濾波及放大電路的正相輸入端和反相輸入端分別接收應(yīng)變橋路的輸出信號；信號濾波及放大電路的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接；AD轉(zhuǎn)換電路和DA轉(zhuǎn)換電路通過相應(yīng)的信號線和控制線與控制電路連接；DA轉(zhuǎn)換電路的輸出端口與信號濾波及放大電路的參考電壓輸入端連接。如圖2所示，所述的信號濾波及放大電路，包括濾波電路和放大電路；其中，濾波電路由電阻和電容組成；放大電路由差動儀表放大器AD620、外部電阻和開關(guān)組成；信號濾波及放大電路的IA_out端口與AD轉(zhuǎn)換電路相連，輸出高增益放大信號。如圖3所示，所述的AD轉(zhuǎn)換電路，包括運算放大器和AD轉(zhuǎn)換器LTC2408 ;運算放大
器的輸入端與信號濾波及放大電路的IA_out端口相連；AD轉(zhuǎn)換器的、AD_DIN、AD_CLK和AD_SD0端口與控制電路相連。如圖4所示，所述的控制電路，包括單片機(jī)MSP430F149，單片機(jī)的.DC、AD_DIN、AD_CLK和AD_SD0端口與AD轉(zhuǎn)換電路相連；單片機(jī)的DA_CLK、DA_ CS和DA_SDI端口與DA轉(zhuǎn)換電路相連。如圖5所示，所述的DA轉(zhuǎn)換電路，包括電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545和2個運算放大器；其中，電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545、運算放大器ICl和電容構(gòu)成一級電流-電壓變換電路；運算放大器IC2、電阻R6、電阻R7、電阻R8和電容C8構(gòu)成一級加法放大電路；電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器的DA_CLK、DA_ 和DA_SDI端口以SPI通信方式與控制電路相連；電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口 IA_Bal與信號濾波及放大電路相連。[0027]圖6是本實用新型的流程示意圖。首先外部信號輸入到信號濾波及放大電路生成高增益放大信號；高增益放大信號送入AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換得到與初始不平衡電壓信號對應(yīng)的數(shù)字量；控制電路判斷AD轉(zhuǎn)換結(jié)果是否為零，若為零，則達(dá)到平衡；若不為零，則由控制電路分析計算，再通過DA轉(zhuǎn)換電路得到與初始不平衡電壓信號相對應(yīng)的補償信號；該補償信號反饋到所述信號濾波及放大電路中的差動儀表放大器的參考電壓輸入端，使得差動儀表放大器的輸出為零，達(dá)到自動平衡的目的。根據(jù)差動儀表放大器AD620的計算公式，Vo = G*Fm + Frqf ,(其中Vin為初始輸
入不平衡電壓，Vref為參考端電壓)因此只要=,即可使得差動儀表放大器輸
出為零。DA轉(zhuǎn)換器選用電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545，配接兩個運算放大器IC1、IC2，通過控制電路對其的控制，能夠使得最終作用在差動儀表放大器參考端上的電壓控制在±2. 5V的范圍之內(nèi)。(±2. 5V是指能夠補償?shù)淖畲筝斎胄盘柗秶?
上述具體實施方式
用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進(jìn)行限制，在本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，其特征在于包括信號濾波及放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、控制電路和DA轉(zhuǎn)換電路；信號濾波及放大電路的正相輸入端和反相輸入端分別接收應(yīng)變橋路的輸出信號；信號濾波及放大電路的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接；AD轉(zhuǎn)換電路和DA轉(zhuǎn)換電路通過相應(yīng)的信號線和控制線與控制電路連接；DA轉(zhuǎn)換電路的輸出端ロ與信號濾波及放大電路的參考電壓輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，其特征在于所述的信號濾波及放大電路，包括濾波電路和放大電路；其中，濾波電路由電阻和電容組成；放大電路由差動儀表放大器AD620、外部電阻和開關(guān)組成；信號濾波及放大電路的IA_out端ロ與AD轉(zhuǎn)換電路相連，輸出高増益放大信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，其特征在于 所述的AD轉(zhuǎn)換電路，包括運算放大器和AD轉(zhuǎn)換器LTC2408 ;其中，運算放大器的輸入端與信號濾波及放大電路的IA_out端ロ相連；AD轉(zhuǎn)換器的CSADC、AD_DIN、AD_CLK和AD_SDO端ロ與控制電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，其特征在于 所述的控制電路，包括單片機(jī)MSP430F149，單片機(jī)的CSADC、AD_DIN、AD_CLK和AD_SDO端ロ與AD轉(zhuǎn)換電路相連；單片機(jī)的DA_CLK、DA_ CS和DA_SDI端ロ與DA轉(zhuǎn)換電路相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，其特征在于 所述的DA轉(zhuǎn)換電路，包括電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545和2個運算放大器；其中，電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器AD5545、運算放大器ICl和電容構(gòu)成一級電流-電壓變換電路；運算放大器IC2、電阻和電容構(gòu)成ー級加法放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置，其特征在于 所述的電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器的DA_CLK、DA_祝和DA_SDI端ロ以SPI通信方式與控制電路相連；電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器的輸出端ロ IA_Bal與信號濾波及放大電路相連。
專利摘要本實用新型公開了一種實現(xiàn)應(yīng)變橋路自動平衡的裝置。其信號濾波及放大電路的正相輸入端和反相輸入端分別接收應(yīng)變橋路的輸出信號；信號濾波及放大電路的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接；AD轉(zhuǎn)換電路和DA轉(zhuǎn)換電路通過相應(yīng)的信號線和控制線與控制電路連接；DA轉(zhuǎn)換電路還通過信號線與信號濾波及放大電路的參考電壓輸入端連接。本實用新型避免了因電容、開關(guān)等器件本身參數(shù)的影響而導(dǎo)致的平衡時間長，不能長期保持平衡狀態(tài)等缺點；避免了因調(diào)節(jié)電位器而產(chǎn)生的非線性誤差，且使用的AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器本身位數(shù)精度較高，提高了平衡調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度；避免了人工調(diào)節(jié)帶來的部件磨損，提高了自動化程度，延長了使用壽命。
文檔編號G01B7/16GK202614178SQ20122013033
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者賀惠農(nóng), 邱宏亮, 秦巍 申請人:杭州億恒科技有限公司