电阻式传感器应用电路设计
传感器电路设计如何设计适合不同传感器的电路以实现精确测量
传感器电路设计如何设计适合不同传感器的电路以实现精确测量传感器是现代科技领域中广泛应用的一种设备，其作用是将非电信号转换为电信号，从而实现对环境参数进行测量。
在设计传感器电路时，我们需要考虑不同传感器类型和不同应用领域的特点，以实现精确的测量结果。
本文将介绍传感器电路设计的一般原则和方法，以及如何根据传感器类型进行电路设计。
一、传感器电路设计的一般原则传感器电路设计的一般原则包括信号放大、滤波、线性化和抗干扰等方面。
1. 信号放大：传感器输出的信号通常很小，为了提高测量精度，需要进行信号放大。
常见的信号放大电路包括运放放大器和差分放大器等。
2. 滤波：传感器输出的信号中可能包含噪声和杂散信号，为了滤除这些干扰，需要进行滤波处理。
常见的滤波电路包括低通滤波器和带通滤波器等。
3. 线性化：传感器输出的信号与被测量的参数之间可能存在非线性关系，为了实现精确测量，需要进行线性化处理。
常见的线性化电路包括校准电路和补偿电路等。
4. 抗干扰：很多应用场景中存在各种干扰源，为了提高测量精度和抵抗干扰，需要设计抗干扰电路。
常见的抗干扰电路包括屏蔽和滤波等。
二、根据传感器类型进行电路设计不同类型的传感器对电路设计有不同的要求，下面将分别介绍常见传感器类型的电路设计方法。
1. 温度传感器：温度传感器通常采用热电偶、热敏电阻或半导体温度传感器等。
在电路设计中，首先需要根据传感器的输出特性选择合适的放大电路，然后进行温度补偿和线性化处理，最后添加滤波电路以滤除杂散信号。
2. 湿度传感器：湿度传感器通常采用电容式湿度传感器或电阻式湿度传感器等。
在电路设计中，首先需要进行信号放大和线性化处理，然后添加湿度补偿电路，最后进行滤波和抗干扰处理。
3. 压力传感器：压力传感器通常采用压阻式传感器、电容式传感器或压电传感器等。
在电路设计中，首先需要进行信号放大和滤波处理，然后进行非线性补偿和线性化处理，最后进行抗干扰处理。
4. 光学传感器：光学传感器通常采用光电二极管、光敏电阻或光电导等。
电阻应变式拉力传感器及转换电路设计
电阻应变式拉力传感器及转换电路设计1.电阻应变式拉力传感器的基本原理电阻应变式拉力传感器的基本原理是应变导致电阻值的变化。
当传感器受到拉力作用时，传感器的弹性元件会发生形变，导致电阻片的长度、宽度和厚度发生变化，进而引起电阻值的改变。
这种应变的大小与拉力呈正比，因此可以通过测量电阻值的变化来测量拉力的大小。
2.传感器转换电路的设计2.1热敏电阻桥式电路热敏电阻是传感器中常用的检测元件之一，其电阻值随温度的变化而变化。
可以通过设计桥式电路来实现对传感器输出电阻的测量。
桥式电路具有较高的灵敏度和稳定性。
2.2运算放大器非反接电桥式电路运算放大器非反接电桥式电路是常用的电阻应变式传感器的信号调理电路之一、该电路通过运算放大器的非反接输入，实现电桥的输入电阻的高增益放大。
2.3压敏电阻电桥式电路压敏电阻是传感器中常用的检测元件之一，其电阻值随压力的变化而变化。
可以通过设计压敏电阻电桥式电路来实现对传感器输出电阻的测量。
这种电路可以将压力转化为电压信号输出。
3.传感器的特性及优缺点(1)精度高：能够精确测量较小的力；(2)稳定性好：传感器具有较好的温度稳定性和线性性；(3)耐用性强：传感器使用材料坚固，能够经受较大的载荷；(4)可重复性好：传感器的测量结果能够重复。
然而，电阻应变式拉力传感器也存在一些缺点：(1)灵敏度受限：传感器的灵敏度受结构和材料的限制，无法测量极小的力；(2)需要复杂的电路：为了获得准确可靠的测量结果，传感器通常需要配备复杂的信号调理电路。
总结：电阻应变式拉力传感器是一种常用的测量力的传感器，其原理是通过应变导致电阻值的变化来测量力的大小。
转换电路可以根据传感器的特点选择不同的设计方案，如热敏电阻桥式电路、运算放大器非反接电桥式电路和压敏电阻电桥式电路等。
电阻应变式拉力传感器具有精度高、稳定性好、耐用性强和可重复性好等特点，但也存在灵敏度受限和需要复杂的电路等缺点。
三、电阻式传感器接口电路的设计
实验三电阻式传感器的仿真与接口电路设计首先介绍一款应变片传感器YZC-1B称重传感器。
它的主要参数见下表。
额定载荷：3,5,8,10,15,20,25,30, 35,40,45kg绝缘电阻：≥5000MΩ工作温度范围：-40 ～+80℃灵敏度：2.0±0.002mv/v 安全过载：150%F.S综合误差：±0.02%F.S 极限过载：200%F.S 蠕变：±0.02%F.S推荐激励电压：10～12V(DC)零点平衡：±1%F.S最大激励电压：15V零点温度影响：±0.02%F.S/10℃密封等级：IP67输出温度影响：±0.02%F.S/10℃材质：铝合金输入电阻：405±5Ω电缆：线长：0.3～3m；直径：￠4mm 输出电阻：350±3Ω输入+：红；输入-：黑；输出+：绿；输出-：白这种传感器主要的应用领域是电子计价秤、计重秤等小台面电子秤。
它的外观是这样的。
这个实验里首先对这样一款传感器进行仿真，然后设计一个接口电路，使其具有测量压力（重量）的功能。
电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随着压力的变化而变化。
对于金属导体，导体变化率△R/R的表达式为:△ R/R ≈(1＋2μ)ε式中μ为材料的泊松系数；ε为应变量。
通常把单位应变所引起电阻值相对变化称作电阻丝的灵敏系数。
对于金属导体，其表达式为:K＝△R/R＝(1＋2μ)所以△R/R＝Kε。
在外力作用下，应变片产生变化，同时应变片电阻也发生相应变化。
当测得阻值变化为ΔR时，可得到应变值ε，根据应力与应变关系，得到应力值为:σ＝Eε式中：σ为应力；ε为应变量（为轴向应变）；E为材料的弹性模量（kg／mm2）。
又知，重力G与应力σ的关系为G＝㎎＝σs 。
式中：G为重力；S为应变片截面积。
电阻应变式传感器的测量电路
图1 电子秤平剖图 1 台面壳体２均压框架３电阻应变片４弹性体 ５补偿电阻６可调支撑脚７底座如图１所示，底座通过贴有电阻应变片的双孔型等强度弹性体梁与均压框架相接，均压框架用螺钉与壳体相联。
弹性体是应变式力传感器将力转换为应变量的关键部件。
研究结果表明，双孔梁弹性体按刚架计算比按平行梁计算精确，而且桥路输出和载荷之间的线形好、灵敏度高。
非线性和灵敏度与竖梁的长度和刚度无关。
由于采用陶材料设计制作弹性梁，其灵敏度结构系数不仅取决于弹性体结构形式和应变区的选择，而且和陶瓷材料的微结构、质量及机械强度等因素密切相关。
为此，进行了双孔梁的应力分析、抗冲击载荷分析、额定载荷计量等，并用计算机进行了有限元分析。
经模拟验证分析，选用图1a所示的双孔梁结构形式。
该梁的应力分布均匀对称，其应力最大点在弹性梁的最薄偏离两端处。
根据图1a所示的结构形式： ε＝M／W．E （1）式中：ε为应变量；M为弯矩；W为抗弯模数；E为弹性模量。
对于这类应变式弹性体上的全等臂电桥，其输出电压V0和桥压V i有如下关系： V0＝G F．ε．V i （2）式中：G F为应变电阻的应变系数。
将式（1）代入式（2），可得： V0＝G F．M．V i／W．E （3） 对于矩形截面，W＝1／6b．h2式中：b为弹性体承载面宽度；h为弹性体承载梁厚度。
由A—A剖面分析，负荷F必须由一对剪力F／2与之平衡。
若取一应变电阻进行分析，F／2对应变电阻中心点的弯距为M0： M0＝F（L／2－X）／2 （4） 以式（4）代入式（3），可得： V0＝3F（L／2－X）G F．V i／b．h2．E （5） 由式（5）可见，双孔梁的桥路输出和载荷F之间具有良好的线形，而且灵敏度高。
guide sex further enhanced, documents handle and running of speed obviously speed up, program gradually specification, conference service and Chief reception of quality and level has has new of improve, Logistics support capability further strengthened. Document management, confidential, confidentiality, duty, letters and other items have been significantly improved. 4, Office construction increased at all levels. City Government offices adhere to strengthen and improve the construction of the system as a breakthrough, has developed a series of code of conduct, continuous improvement of operational mechanism, sound and the implementation of the rules and regulations, and adhere to the system of managing people, according to the rules, the work gradually into the orbit of institutionalization and standardization. Focus on strengthening ideological and political construction of the contingent of cadres, and actively carried out various business training, knowledge of theOffice team structure has been optimized, to broaden the range of knowledge and operational capacity grows, nurtured a political firm, sharp, professional and innovative staff, created solidarity, striving for the top, pragmatic, dedication, good image. However, with the State Council and the provincial Government of the national, the province's Secretary-General meeting of government offices under the new situation the functions and priorities compared to the requirements of our gap is still very big. Main is daily in the passive meet of more, active research of less, service also has not timely, and not in place of problem; work in the meet Yu traditional of, and program of of work way, develop innovation spirit and service innovation capacity not strong; supervision information work and promoted decision implementation of contact enough close, feedback situation not active; research resources of using enough full, research results of into degree not high; some sector documentsrunning not specification; Municipal Government Office on the County (district) and municipal government sector Office work of guide enough, No real form interaction and close collaboration, promote the implementation of the work. These problems, we must effectively be addressed in the future work. Second, serve the overall situation, carry out their duties, improve quality, and strive to create a new situation of system of government offices in the city since last season, meeting the Secretary-General of the State Council and the provincial government has held a government system, from a global and strategic height, scientifically analyzed the new situation and the newTasks on the system of government offices bring new situations and new problems and new challenges, profoundly expounded the work of government departments at all levels in the new era should be put in the situation to understand, to grasp, to deploy at any time and under any circumstances, should alwaysfocus on the big picture, firmly grasp the overall situation, increasing in the overall implementing in earnest the work of spontaneity, initiativeSecondly, we should strengthen the team. A unit is a team in various sections of the unit inside is also a small team. A unit with a team spirit, formed a team responsibility, cohesion and competitiveness. You want to make a unit, a Department work improvement, must be melting inside a feeling of solidarity and mutual help, for a common goal and determined to achieve the spirit, cultivating a strong collective spirit and team responsibility, sense of honor. Therefore, we need to start improving office work and enhance the efficiency of Office work and strive to build a concerted ... Fault. In accordance with the requirements of modern management science, establishing strict responsibility system of management by objectives. A work who is in charge, who is in charge and who is responsible, what right do these people have, what responsibility, hasto truthfully and clearly understood. Departments at all levels should strictly implement the check in the Office of party Committee evaluation, significant accountability and reward incentive system, pay close attention to duty cash and making unity, rights, responsibilities, and to inspire each of cadres spirit and morale, Super courage. Investee insists, is a deep topic, is a real problem, is a big issue. Today, I just combined this year, the city's Communist Party Committee Office, had some rough talk and understanding, we must strengthen research and exchanges in this regard in the future. Investee in the new year, we must hold high the banner of Deng Xiaoping theory and the "three represents" theory the great banner of, under the correct leadership of the CPC, adhere to the people-oriented, insist on truth, adhere first to excellence, efforts to do Office work to a new level. Speech at the Conference on the system of government offices in the city around the development of servicefunction to create a new situation in the work of the Office of the city's system of Government--speech at the Conference on the system of government offices in the city This system of government offices working in the city's main task is to study Government systems of administrative supervision, administrative information, administrative reception and information technology issues. For the meeting, the City Mayor Ma has made important instructions, the Municipal Government Office fully prepared brewing, combined with practical work to develop the notice on further strengthening the supervision work, the XX, Chief Information interim measures for 2005 and the city's system of Government Administration informatization construction task statement and other documents. Before the General Assembly and organization of counties (districts) of the scene to observe the Government Office, achieve the purpose of exchanges of work, thought. Today, the Tang Mayor also attended the meeting and delivered an important speech in the midst, hope good grasp of implementation. Next, I would like to make a few remarks. A, and around Center,looks at development, strengthened service, city government system Office work rendering atmosphere in recent years, city government system Office toand steadfastness. And explicitly put forward the "surrounding situation, pay attention to implementation" is the core of government offices, requiring government departments at all levels cannot be "Gramophone", "mail room" and "the Messenger" is not confined to paper communications, yinglaisongwang and upload issue. Must to has strongly of implementation consciousness, this is Government Office sector first bit of task, to first, and is duty-bound, insisted reported truth, and told truth, and out confess, and do facts, and pragmatic effect, put work of to points real put to research solution reform development stable in the of major problem Shang, put to research solution masses production life in the of urgent problem Shang, put to research solution work in the exists of highlight problem Shang, put an end to to Conference implement Conference, to file implementation file, never can makes superior of decision and deployment in a "implementation" Lost in the sound. SystemOffice of the Government sector must take the lead in party and Government policies, the deployment and carry out specific targets, in the implementation efforts, for example on the implementation, on the implementation of a performance. City Government System Office to seriously implement implementation national, and Province Government system Secretary-General Office Director Conference spirit, according to around overall, grasp implementation this a general requirements, insisted reform innovation, further change management concept, and management functions, and management system and management method; insisted quality first, ensure for led, and for grass-roots, and for masses provides quality efficient service; insisted strictly rule political, efforts construction a support political firm, and business master, and service political clean, and style excellent of Office team. Concrete work, and must deal with "three relationships": one is to handle well the relationshipbetween passive adaptation and active service. Office service functions to the passive aspect of its work, which requires us to host lead when action must be strictly in accordance with the intentions and requirements for leadership, work within the limits of delegated authority, not offside, participation in the intervention, and not decision-making, coordination is not contemplated. Meanwhile, Office work and must become more conscious, give full play to the initiative and work to some foreseeable, be proactive, prepared, thinking ahead, providing information, active leadership, reflect the situation, ahead of good research, reference point, in key places to promote overall efficiency. Second, to handle the relationship between administrative services and transaction services. Administrative services and Services Office services complement the two aspects of the job. Administrative services is the core service is guaranteed. Note that combines both, adhere to government service asthe main line, the Chief turns around the overall situation, turns around the district. On one hand, will attachthree a representative" important thought for guide, efforts adapted new situation, and new task, and new requirements, tightly around city reform development of overall, further change functions, strengthened service, determined to innovation, Government System Office overall work of quality and level has has new of improve, for city economic social development made has due of contribution. 1, staff assistant for further strengthening. Around the focus of leadership services, actively carry out research studies, for all levels of Government on the event, grab global proposed a number of solutions with a higher reference value recommendations provide a basis for improving government leadership. About development, adjustment of interest difficulty, people the focus of the problem, and give full play to the offices that are interlinked, dredge about, contact and coordinationof functions, in order to reduce conflict, to avoid omissions, form a joint force, promoting the Government to play an active role in the work as a whole. Working around Government Center implementation supervision intensified, broadened and improved efficiency, do check the fruit, fruit, assisting the Government in implementation of the Assistant role to play, a powerful impetus to the realization of the objectives of the Government. 2, the service areas to further expand. The full implementation of the open government pilot project, strengthening carrier construction, innovative forms of public, deepening public content, extends the open range, regulate public procedures, establishment of a city, County, Township and village-level administration system, to meet the people's right to know, creates conditions for the effective exercise of supervision. Development issued the XX, matters of significant public policy implementation measures, such as the question of hearing 6 system,open Government continues to promote in depth. Established opened the city (County) long public phones, solving a number of concern people's immediate interests and produce hot spots and difficult problems in life, by all sectors of the community alike. Universal Chief was built starting at the city and county levelsHall masses, serve the community for the Government to play a better Windows and tie. With the system of Government Office for hub, connecting the County (district) and the departments of municipal government Web sites and Office decision-making service system has been built in the city, Government Office local area network established, significantly accelerate the pace of office automation and information network. 3, improved quality and productivity with new work. City levels Government Office put pursuit quality and efficiency as measure Office overall work level of important standard, pendulum in highlight location, around service overall, and pay closeattention to the implementation this central, right processing inherited and innovation, and full and focus, and on Shang service and on Xia service of relationship, bold innovation, focused on effectiveness, presentation of policy sex, and targeted and3421R R R R =[][][])()()()()()(22R R R R R R R R E R R R R uo ∆-+∆+∆-+∆+∆--∆+=E RR ∙∆=当满足条件R 1R 3=R 2R 4时，即（2.3）=0，即电桥平衡。
电阻型湿度传感器的电路设计与分析
通讯作者 张雪娇,1983 年11月14日, 籍贯：辽宁省沈阳市, 研究方向：智能机器人， 东北大学硕士，大学教师，讲师。
Digital Space P.215
图 2 湿度传感器具体电路 5.DHT11 湿度模块硬件设计 要对当前环境湿度进行检测，最好是用传感器来检测环境湿度， 通过单片机进行数据处理后显示出来。传感器的选择需要精度高，而 且便于单片机控制。 本次设计使用 DHT11 湿度传感器。DHT11 湿度模块，是一款含 有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块 采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的 长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件， 并与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品 具有品质卓越、超 快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT1l 传感器都在 极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准 系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极 低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为最为苛刻的应用 场合的最佳选则。 6. 系统软件流程 本系统最开始先进行液晶的初始化，接着就开始进行温湿度的 检测，然后判断读取到的温湿度是否在报警的范围之内，超出范围时， 则蜂鸣器鸣叫，且对应的指示灯亮。检测完温湿度数据后，就判断是 否有按键被按下 ( 第一个 )，有的话，则进入了报警范围设置界面，否 则进行一段时间的延时后，就进入下一个循环，重新检测温湿度数据。 7. 结语 本实验用了氯化锂的化学性质，使得将湿度程度转化为电信号， 又用了振荡器、传感器驱动电路、温补电路组合成的组合电路，使数 据呈线性化呈现出来。本实验采用了 DHT11 湿度传感器，让实验精 度更高，操作更方便。适合于湿度传感器生产及研制单位用来批量地 检测传感器的性能指标具有较高的实用价值。
磁敏电阻传感器应用电路设计
磁敏电阻传感器应用电路设计东北石油大学课程设计2011年 7 月 22 日任务书课程传感器课程设计题目磁敏电阻传感器应用电路设计专业姓名学号主要7 月 12 日摘要温度控制技术广泛用于社会生活和生产的各个领域，如，化工、医疗、航空航天、农业、家电、汽车、电力、电子等领域。
目前，对于温度控制的研究和与其相关的报道大多是以传统的热敏元件为主要感温材料而展开的。
关键词:InSb-In共晶体薄膜;磁敏电阻器;双限温度开关目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (1)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 3五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (5)1、单元电路设计 (5)2、参数计算 (6)3、系统需要的元器件清单 ................................. 7 表2 元器件清单 (7)六、总结 (7)磁敏电阻传感器应用电路设计一、设计要求温度控制元件是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接控制温度的。
InSb-In磁敏电阻器同其他热敏元件一样，具有很好的温度特性，用它制作的温度开关无论灵敏度、稳定性、可靠性都是很好的，而且，受环境因素影响小，结构简单紧凑。
InSb-In磁敏电阻器的电阻值会随温度变化而发生很大的改变。
随机抽取10只InSb-In磁敏电阻器对其温度特性进行测量，观察到其电阻值随温度呈指数变化的特点。
用InSb-In共晶体薄膜磁敏电阻器(MR)制成的双限温度开关的温控机理和特性。
二、方案设计1、方案说明随机抽取10只InSb-In磁敏电阻器放进恒温箱中，恒温箱的温度设置为- ，每隔5?让恒温箱内温度恒定10min，并分别测量10只电阻器的阻40~120?值，得到InSb-In磁敏电阻器的阻值随温度变化的数据。
2、方案论证温度控制器件是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接控制温度的。
InSb-In 磁敏电阻是通过真空镀膜工艺获得的InSb-In 共晶体磁阻薄膜材料电阻。
ntc热敏电阻测温电路设计_概述说明以及解释
ntc热敏电阻测温电路设计概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文讨论的是NTC热敏电阻测温电路设计。
在现代科技发展中，温度测量是非常重要的一项技术。
NTC热敏电阻作为常见的温度传感器之一，具有精确、可靠、成本低廉等特点，广泛应用于各个领域。
1.2 文章结构本文主要分为五大部分。
第一部分是引言，对文章进行概述说明以及目的阐述。
第二部分详细介绍了NTC热敏电阻的基本知识和特性。
第三部分讨论了温度测量原理及方法，并与其他常见温度测量方法进行比较。
第四部分重点探讨了NTC 热敏电阻测温电路设计的要点，包括选择合适的NTC热敏电阻型号与参数设置、温度补偿与校准技巧以及信号处理与转换电路设计要点。
最后一部分是结论和展望，总结了文章的主要内容并对未来发展进行了展望。
1.3 目的本文的目的是提供关于NTC热敏电阻测温电路设计方面的详细说明和解释。
通过对NTC热敏电阻的介绍和温度测量原理的解析，帮助读者了解如何选择合适的NTC热敏电阻、进行温度补偿与校准，并设计出高效可靠的信号处理与转换电路。
同时，本文还展望了NTC热敏电阻测温技术在未来的发展方向。
2. NTC热敏电阻简介2.1 什么是NTC热敏电阻NTC热敏电阻全称为负温度系数热敏电阻( Negative Temperature Coefficient Thermistor)，是一种根据温度变化而改变阻值的传感器。
它由金属氧化物制成，具有负温度系数特性，即当温度上升时，其电阻值会下降；反之，当温度下降时，电阻值会增加。
2.2 NTC热敏电阻的特性NTC热敏电阻具有许多独特的特性。
首先，它们响应速度快，能够实时测量环境温度。
其次，NTC热敏电阻的响应范围广泛，可覆盖从低至几摄氏度到高达几百摄氏度的整个温度范围。
此外，NTC热敏电阻精确可靠，在稳态和非稳态情况下都能提供准确的温度测量结果。
2.3 应用领域NTC热敏电阻广泛应用于各个领域中的温度测量与控制。
它们被广泛用于家电、汽车、电子设备等领域，在温度测量、过热保护、温度补偿等方面发挥着重要作用。
传感器电路设计与分析
传感器电路设计与分析在现代科技的发展中，传感器技术起到了举足轻重的作用。
作为测量和检测物理量的重要工具，传感器在各个领域应用广泛，如工业控制、医疗设备、汽车制造等。
传感器电路的设计与分析对于传感器的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍传感器电路的设计原理、常见的传感器电路类型以及电路分析方法，以帮助读者更好地理解和应用传感器电路。
一、传感器电路设计原理传感器电路的设计原理基于信号的传递和转换。
传感器接收外部的物理量信息，并将其转换为电信号输出。
设计一个有效的传感器电路需要考虑以下几个方面：1. 传感器性能要求：根据应用需求确定传感器的输入和输出范围、精度、灵敏度等参数。
例如，温度传感器需要能够测量一定范围内的温度变化，并输出相应的电压或电流信号。
2. 信号转换电路：传感器的输出信号通常需要经过信号转换电路进行放大、滤波、线性化等处理，以获得可用的电信号。
放大电路可以使用运算放大器等元件进行放大增益的调整。
3. 噪声抑制：传感器会受到各种干扰源的影响，例如电源噪声、环境干扰等。
在传感器电路设计中，需要采取一些措施来减小这些干扰源对信号的影响，以提高测量的准确性和稳定性。
二、常见的传感器电路类型根据传感器的工作原理和应用需求，传感器电路可以分为几种常见类型：1. 电阻式传感器电路：电阻式传感器通常通过改变器件的阻值来感知物理量的变化。
常见的电阻式传感器有温度传感器、压力传感器等。
电阻式传感器电路的设计可以使用电桥、差分放大电路等。
2. 容性传感器电路：容性传感器利用电容的变化来感知物理量的变化。
例如，湿度传感器可以测量环境中的湿度变化。
容性传感器电路设计常常需要考虑电容的充放电过程以及放大电路的设计。
3. 感应式传感器电路：感应式传感器利用感应原理来感知物理量的变化。
例如，磁力传感器可以测量磁场的变化。
感应式传感器电路设计涉及到信号的放大和滤波。
4. 光电传感器电路：光电传感器通过光敏元件接收光信号，并将其转换为电信号。
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东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目电阻式传感器应用电路设计专业测控技术与仪器11—1 姓名李宠学号110601220127主要内容：本设计是基于电阻式传感器的应用电路设计，其主要包括三个环节即：敏感环节（金属应变片全桥电路）、放大环节（放大器）、转换处理环节（A/D转换和单片机处理）。
金属应变片感受外界力的作用，将非物理参量转换为电参量，然后经后续电路放大、A/D转换和单片机处理显示。
基本要求：1、设计一个电阻式传感器的应用电路。
2、对本设计进行测试、评估。
3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。
主要参考资料：[1] 阎石.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社.2005.12[2] 刘润华，刘立山.模拟电子技术[J].自动化仪表.2005.6:21-23.[3] 黄贤武，郑筱霞.传感器及其应用[M].北京：高等教育出版社.2004.3:22-28[4] 张刚毅.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社.2006.8:295-297完成期限2012.7.1—2012.7.11指导教师专业负责人2012年7 月7 日摘要在一些工程实践中，我们不免对力进行测量，在众多测力传感器中，电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响应范围大等众多优点得到了广泛的应用。
本设计选用应变式电阻传感器。
应变式电阻组成全桥差动电桥，当电阻受到力的作用时，电阻会发生形变导致阻值发生变化，从而使电桥失去平衡产生一个输出值，输出值经放大器放大后，经A/D转换送入单片机，然后由单片机分析处理显示。
经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。
本设计能学以致用，充分了解电阻式触感器的应用原理，理论联系实际，能够加深对传感器的理解。
关键词：应变式电阻；放大器；单片机；A/D转换目录一、设计要求 (2)1、功能与用途 (2)2、课题意义及产品发展现状 (2)二、方案设计 (2)1、方案说明 (2)2、方案论证 (3)三、电阻应变片式传感器工作原理 (4)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (5)1、单元电路设计 (5)2、参数计算 (7)3、器件选择 (7)六、总结 (9)电阻式传感器应用电路设计一、设计要求1、功能与用途电阻式传感器就是利用非电学量（如力、位移、加速度、角速度、温度、光照强度等）的变化，引起电路中电阻的变化，从而把不易测量的非电学量转化为电学量，便于测量，且可以输入计算机进行处理，做这种用途的电阻称为电阻式传感器。
大致分为电阻应变式、压阻式、热电阻式、磁电式、光敏电阻式。
如将应变片粘贴于被测构件上，直接用来测定构件的应变和应力。
例如，研究或验证机械、桥梁、建筑等某些构件在工作状态下的应力、变形情况。
或将应变片贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成应变式传感器。
这种传感器常用来测量力、位移、加速度等物理参数。
2、课题意义及产品发展现状电阻式传感器和相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。
随着人们对测量要求的提高，传统的机械测力方式已不能满足人们的要求，电阻式传感器以其体积小、灵敏度高、频率响应范围大、可靠性好等众多优点得到了广泛的应用。
二、方案设计1、方案说明方案一：压电式测力基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
它的敏感元件由压电材料制成。
压电材料受力后表面产生电荷。
此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。
应用原理：压电效应。
某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态。
当作用力方向改变时，电荷极性也随之改变。
这种机械能转化为电能的现象称为正压电效应或顺压电效应，参考电路如图1所示。
优点：压电式传感器具有反应速率高，灵敏度较强，重复性好，频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。
应用领域：压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度，在工程力学、生物医学、石油勘探、声波测井、电声学等领域得到了广泛的应用。
缺点：价格昂贵，且压电系数低，灵敏度低，外接电路复杂。
某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。
图1 方案一原理框图 方案二：电阻应变片式测力以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。
电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。
电阻应变片式传感器的原理：导体或半导体材料在外力（拉力或压力）的作用时，产生机械变形，导致其电阻值相应发生变化，这种因形变而使其阻值发生变化，参考电路如图2所示。
优点：应变灵敏系数大，体积小，电阻率高而稳定，频率响应范围大，无非线性误差，具有温度补偿的作用。
精度高，测量范围广寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。
缺点：对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱。
图2 方案二原理框图2、方案论证通过方案比较，由于方案二的抗干扰能力较强，电路实现简单，故选用方案二。
电阻应变片式应用和测量范围广，精度和灵敏度高，频率响应特性好，对复杂环境的适应性强，经济实惠。
三、电阻应变片式传感器工作原理设一根金属导体的电阻R 为：(1) 如果对其均匀用力，则ρ,L,A 的变化dρ,dL,dA 将引起电阻dR 的变化(2)其相对变化量为：(3) 若电阻丝是圆的，则2r π=A ，r 为电阻丝的半径，则rdr dA π2= (4) 令 ,则x ξ为金属丝轴向应变;令 ,则y ξ为金属丝径向应变则 (5) 将(4)和(5)代入(3)中(6) (7) 令 (8) (9)根据应力与应变的关系，得σ(10)式中σ——试件的应力；ξ——试件的应变；E ——试件材料的弹性模量（kg/mm 2）。
由此可知，应力值σ正比于应变ξ，而试件应变又正比于电阻值的变化dR ，所以应力正比于电阻值的变化。
这就是应变片测量应变的基本原理。
四、电路的工作原理AL R ρ=dA A L d A L dL A R 2d ρρρ-+=AdA L dL R dR -+=ρρd X LdL ξ=y rdr ξ=r dr A dA 2=ρρξμd R dR X ++=)21(x X d R dRξρρμξ++=)21(x μξξ-=y x S d K ξρρμ++=)21(S S K R dR ξ=ξσE =电路的工作原理如图3所示，应变式电阻组成全桥差动电桥，当电阻受到力的作用时，电阻会发生形变导致阻值发生变化，从而使电桥失去平衡产生一个输出值，输出值经放大器放大后，经A/D转换送入单片机，然后由单片机分析处理显示。
4个电阻应变片接入全桥差动电路中，在未受外力时，电桥处于平衡状态，其输出为零，为：(11) 平衡时U O=0,所以R1R4=R2R3 (12) 当受到外力作用时，即两个受拉，两个受压，且满足△R1=△R2=△R3=△R4，则输出电压为：(13)(14) 差动全桥电路U O与11RR∆成线性关系，不存在非线性误差，灵敏度高（是单臂电桥的四倍），还可以起到温度补偿的作用。
其输出电压U O为毫伏级别需经放大器A1放大到伏级别，随后进行A/D转换变换为数字量送入单片机，然后由单片机控制显示器显示。
图3整体电路连接图五、单元电路设计、参数计算和器件选择1、单元电路设计11RREUO∆=)(433211RRRRRREUO+-+=）443333221111(RRRRRRRRRRRREUO∆-+∆+∆+-∆-+∆+∆+=(1) 全桥差动电路4个电阻应变片接入如图4所示的全桥差动电路中，在未受外力时，电桥处于平衡状态，其输出为零，当收受到外力作用时，原平衡被打破，电桥输出一个电压值。
R1R4受拉R2R3受压，变化量都为△R。
图4全桥差动电路图(2) 放大电路放大环节选用如图5所示的基本差分放大器，有利于抑制共模干扰（提高电路的共模抑制比）和减小温度漂移。
图5放大环节电路图(3) 转换、处理环节电路如图6所示的电路由ADC0809、SUN7474、STC89C52组成。
放大后的电压值为模拟量，不能直接送入单片机处理，须经A/D 转换为8位数字量后送入单片机处理并显示在LCD1602上。
图6 转换、处理环节电路图2、参数计算(1)全桥差动电路输出电压为： 11R R EU O ∆= (15) (2)放大电路由于电路完全对称，所以 O O U R R V 67=(16) 由所选电阻参数的放大增益为500。
3、器件选择(1)R 1-R 4为电阻应变片。
应变灵敏系数大，并在所测应变范围内保持为常数；电阻率高而稳定，以便于制造小栅长的应变片；电阻温度系数要小；抗氧化能力高，耐腐蚀性能强；在工作温度范围内能保持足够的抗拉强度；加工性能良好,易于拉制成丝或轧压成箔材；易于焊接，对引线材料的热电势小。
(2)R5-R9为普通电阻。
A1为LM324运放。
LM324系列由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器。
(3)U1为ADC0809模数转换器。
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D 转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成(4)U2为STC89C52单片机。
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。