一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，該電路包括恒流電路、可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉換電路和處理器，所述處理器分別與可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉換電路相連接，所述傳感器取樣電路與所述電阻型傳感器、A/D轉換電路相連接，所述恒流電路與所述可變電壓電路、電阻型傳感器相連接。本實用新型通過可變恒流取樣，實現了測量的寬范圍，并且能夠自動根據傳感器的阻值調整取樣電流，使A/D轉換保持在滿量程的三分之二以上，保證整個測量范圍的采樣精度的一致性，并且通過模擬開關的切換，同一電流源可以實現多路電阻型傳感器的采樣，簡化了電路。
【專利說明】—種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及傳感器取樣【技術領域】，尤其涉及一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路。
【背景技術】
[0002]在工業控制中，有大量的信號使用電阻型傳感器(如熱電阻等)，在傳統的取樣方式中，一種米樣分壓電阻取樣；一種米樣恒流取樣。無論哪一種取樣方式都有對傳感器阻值范圍的限制，并且不同的電阻值對采樣精度影響較大。
【發明內容】
[0003]本發明主要是解決現有技術中所存在的技術問題，從而提供一種測量范圍寬，并且能夠自動根據傳感器的阻值調整取樣電流的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路。
[0004]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
[0005]本發明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，該電路包括恒流電路、可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉換電路和處理器，所述處理器分別與可變電壓電路、傳感器取樣電路、A/D轉換電路相連接，所述傳感器取樣電路與所述電阻型傳感器、A/D轉換電路相連接，所述恒流電路與所述可變電壓電路、電阻型傳感器相連接。
[0006]進一步地，所述恒流電路包括第一至第四放大器、第二至第六電阻、三極管、所述第一放大器的第I腳與其第2腳、第三電阻的一端相連接，其第3腳與所述可變電壓電路相連接，其第4腳與+12V電源相連接，其第5腳接地；所述第二放大器的第I腳與三極管的基極相連接，其第2腳與第四電阻、第二電阻的一端相連接，其第3腳與第三電阻的另一端、第五電阻的一端相連接，其中，所述第二電阻的另一端接地；所述第三放大器的第I腳與其第2腳、第四電阻的另一端，其第3腳與所述三極管的發射極、第六電阻的一端相連接，所述三極管的集電極與12V電源相連接，所述第四放大器的第I腳與其第2腳、第五電阻的另一端相連接，其第3腳與所述第六電阻的另一端、電阻型傳感器相連接。
[0007]進一步地，所述可變電壓電路包括數字電位器、第一電阻、穩壓二極管、第一、第二電容，所述數字電位器的第I腳與所述穩壓二極管的陰極、第一電阻的一端相連接，其第2腳與所述第一放大器的第3腳相連接，其第3腳接地，其第4、5腳相互并聯后與第一電容的一端相連接，其第6、7腳與所述處理器相連接，其第8-11腳接地，其中，所述第一電容的另一端接地，第一電阻的另一端與第二電容一端、+12V電源相連接，所述第二電容另一端和所述穩壓二極管的陽極均接地。
[0008]進一步地，所述傳感器取樣電路包括模擬開關、第八至十一電阻、第三電容，所述模擬開關第6、7、8、9腳分別經第十一、十、九、八電阻接地，其第2-5、16-23腳與所述電阻型傳感器相連接，其第10-11、13-14腳與所述處理器相連接，其第12腳接地，其第I腳與所述A/D轉換電路，其第24腳與12V電源、第三電容一端相連接，所述第三電容另一端接地。[0009]進一步地，所述A/D轉換電路包括第七電阻、第一、第二二極管、第四電容，所述第七電阻的一端與所述傳感器取樣電路相連接，所述第七電阻的另一端與第一二極管陽極、第二二極管陰極、第四電容的一端、處理器相連接，所述第二二極管陽極、第四電容的另一端均接地，所述第一二極管陰極與2.5V電源相連接。
[0010]進一步地，所述第一至第四放大器的型號為LM2904。
[0011]進一步地，所述數字電位器的型號為AD5241BR10。
[0012]進一步地，所述模擬開關的型號⑶4067。
[0013]與現有技術相比，本發明的優點在于:通過可變恒流取樣，實現了測量的寬范圍，并且能夠自動根據傳感器的阻值調整取樣電流，使A/D轉換保持在滿量程的三分之二以上，保證整個測量范圍的采樣精度的一致性，并且通過模擬開關的切換，同一電流源可以實現多路電阻型傳感器的采樣，簡化了電路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是本發明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的框架圖；
[0016]圖2是本發明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0018]參閱圖1所示，本發明的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，該電路包括恒流電路1、可變電壓電路2、傳感器取樣電路3、A/D轉換電路4和處理器CPU，處理器CPU分別與可變電壓電路2、傳感器取樣電路3、A/D轉換電路4相連接，傳感器取樣電路3與電阻型傳感器、A/D轉換電路4相連接，恒流電路I與可變電壓電路2、電阻型傳感器相連接。
[0019]參閱圖2所示，恒流電路I包括第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)、第二至第六電阻(R2-R6)、三極管Tl、其中，第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)的型號為LM2904。該第一放大器UlA的第I腳與其第2腳、第三電阻R3的一端相連接，其第3腳與可變電壓電路2相連接，其第4腳與+12V電源相連接，其第5腳接地；第二放大器UlB的第I腳與三極管Tl的基極相連接，其第2腳與第四電阻R4、第二電阻R2的一端相連接，其第3腳與第三電阻R3的另一端、第五電阻R5的一端相連接，其中，第二電阻R2的另一端接地；第三放大器UlC的第I腳與其第2腳、第四電阻R4的另一端，其第3腳與三極管Tl的發射極、第六電阻R6的一端相連接，三極管Tl的集電極與12V電源相連接，第四放大器UlD的第I腳與其第2腳、第五電阻R5的另一端相連接，其第3腳與第六電阻R6的另一端、電阻型傳感器相連接。
[0020]可變電壓電路2包括數字電位器U2、第一電阻R1、穩壓二極管Z1、第一、第二電容(C1、C2)，其中數字電位器U2的型號為AD5241BR10，該數字電位器U2的第I腳與穩壓二極管Zl的陰極、第一電阻Rl的一端相連接，其第2腳與第一放大器UlA的第3腳相連接，其第3腳接地，其第4、5腳相互并聯后與第一電容Cl的一端相連接，其第6、7腳與處理器CPU的P10、P11接口相連接。其第8-11腳接地，其中，第一電容Cl的另一端接地，第一電阻Rl的另一端與第二電容C2 —端、+12V電源相連接,第二電容C2另一端和穩壓二極管Zl的陽極均接地，其中，Cl、C2、為電源去耦電容。
[0021]傳感器取樣電路3包括模擬開關U3、第八至十一電阻(R8-R11)、第三電容C3，其中，模擬開關U3的型號⑶4067，該模擬開關U3第6、7、8、9腳分別經第十一、十、九、八電阻(Rll、RIO、R9、R8)接地，其第2-5、16-23腳與電阻型傳感器的SW4-SW15相連接，其第10-11、13-14腳與處理器CPU相連接，其第12腳接地，其第I腳與A/D轉換電路，其第24腳與12V電源、第三電容C3 —端相連接，第三電容C3另一端接地。本發明中，模擬開關U3的第10-11、13-14腳分別與處理器CPU的P12-P15接口相連接，C3為電源去耦電容，模擬開關U3的第6-9腳外接R8、R9、RIO、Rll用來檢測輸出電流的精確值。
[0022]A/D轉換電路4包括第七電阻R7、第一、第二二極管(D1、D2)、第四電容C4，第七電阻R7的一端與傳感器取樣電路3相連接，第七電阻R7的另一端與第一二極管Dl陽極、第二二極管D2陰極、第四電容C4的一端、處理器CPU相連接，第二二極管D2陽極、第四電容C4的另一端均接地，第一二極管Dl陰極與2.5V電源相連接，其中，C4為輸入通道濾波電容。
[0023]下面結合電阻型傳感器的可變恒流取樣電路的工作原理來對本發明作進一步的介紹:
[0024]數字電位器U 2與處理器CPU通過IIC總線進行通信，通過處理器CPU的指令可以改變數字電位器U2的第2腳(Wl)與第3腳(BI)之間的阻值，從而Wl端對地的電壓除以R6就得到取樣電流lout。當需要對某一個電阻型傳感器通道進行采樣，可以先使取樣電流1ut約等于IOmA,通過處理器CPU的P12、P13、P14、P15來選擇通道，如當P12、P13、P14、P15端口狀態為0100 (二進制)時，選擇SW4通道，再經過A/D采樣，采樣電壓如果不在滿量程2.5V的2/3附近，則改變數字電位器U2的阻值，調整輸出電流。通過調節數字電位器U2可以使Wl端的電壓在O~2.5V之間變化，從而使取樣電流1ut在O~25mA之間變化。如果傳感器電阻較小，可以增大取樣電流而得到較大的取樣電壓，反之如果傳感器電阻較大，可以減小取樣電流，使取樣電壓保持在2/3的AD滿度電壓左右，使采樣在整個傳感器的工作范圍內保持一樣的采樣精度。
[0025]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，用于外部的電阻型傳感器的取樣，其特征在于:該電路包括恒流電路(I)、可變電壓電路(2)、傳感器取樣電路(3)、A/D轉換電路(4)和處理器(CPU)，所述處理器(CPU)分別與可變電壓電路(2)、傳感器取樣電路(3)、A/D轉換電路(4)相連接，所述傳感器取樣電路(3)與所述電阻型傳感器、A/D轉換電路(4)相連接，所述恒流電路(I)與所述可變電壓電路(2 )、電阻型傳感器相連接。
2.根據權利要求1所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述恒流電路(I)包括第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)、第二至第六電阻(R2-R6)、三極管(Tl)、所述第一放大器(UlA)的第I腳與其第2腳、第三電阻(R3)的一端相連接，其第3腳與所述可變電壓電路(2)相連接，其第4腳與+12V電源相連接，其第5腳接地；所述第二放大器(UlB)的第I腳與三極管(Tl)的基極相連接，其第2腳與第四電阻(R4)、第二電阻(R2)的一端相連接，其第3腳與第三電阻(R3)的另一端、第五電阻(R5)的一端相連接，其中，所述第二電阻(R2)的另一端接地；所述第三放大器(UlC)的第I腳與其第2腳、第四電阻(R4)的另一端，其第3腳與所述三極管(Tl)的發射極、第六電阻(R6)的一端相連接，所述三極管(Tl)的集電極與12V電源相連接，所述第四放大器(UlD)的第I腳與其第2腳、第五電阻(R5)的另一端相連接，其第3腳與所述第六電阻(R6)的另一端、電阻型傳感器相連接。
3.根據權利要求2所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述可變電壓電路(2)包括數字電位器(U2)、第一電阻(R1)、穩壓二極管(Z1)、第一、第二電容(Cl、C2)，所述數字電位器(U2)的第I腳與所述穩壓二極管(Zl)的陰極、第一電阻(Rl)的一端相連接，其第2腳與所 述第一放大器(UlA)的第3腳相連接，其第3腳接地，其第4、5腳相互并聯后與第一電容(Cl)的一端相連接，其第6、7腳與所述處理器(CPU)相連接，其第8-11腳接地，其中，所述第一電容(Cl)的另一端接地，第一電阻(Rl)的另一端與第二電容(C2)一端、+12V電源相連接，所述第二電容(C2)另一端和所述穩壓二極管(Zl)的陽極均接地。
4.根據權利要求1所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述傳感器取樣電路(3)包括模擬開關(U3)、第八至十一電阻(R8-R11)、第三電容(C3)，所述模擬開關(U3)第6、7、8、9腳分別經第十一、十、九、八電阻(R11、R10、R9、R8)接地，其第2-5,16-23腳與所述電阻型傳感器相連接，其第10-11、13-14腳與所述處理器(CPU)相連接，其第12腳接地，其第I腳與所述A/D轉換電路(4)，其第24腳與12V電源、第三電容(C3)—端相連接，所述第三電容(C3)另一端接地。
5.根據權利要求1所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述A/D轉換電路(4)包括第七電阻(R7)、第一、第二二極管(D1、D2)、第四電容(C4)，所述第七電阻(R7)的一端與所述傳感器取樣電路(3)相連接，所述第七電阻(R7)的另一端與第一二極管(Dl)陽極、第二二極管(D2)陰極、第四電容(C4)的一端、處理器(CPU)相連接，所述第二二極管(D2)陽極、第四電容(C4)的另一端均接地，所述第一二極管(Dl)陰極與2.5V電源相連接。
6.根據權利要求2所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述第一至第四放大器(U1A、U1B、U1C、U1D)的型號為LM2904。
7.根據權利要求3所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述數字電位器(U2)的型號為AD5241BR10。
8.根據權利要求4所述的電阻型傳感器的可變恒流取樣電路，其特征在于:所述模擬開關(U3)的 型號CD4067。
【文檔編號】G01D5/16GK203550971SQ201320656129
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】劉朝富 申請人:貴陽永青儀電科技有限公司