一种电荷型加速度传感器应用电路的制作方法

本实用新型属于电荷型加速度传感器应用的领域，具体涉及一种电荷型加速度传感器应用电路。

背景技术：

随着社会节奏的加快，人们对速度的要求的也越来越高，速度的提高就是节约时间，尤其是是汽车、高铁等行业。列车在加速的过程中，如何检测加速度就成了一个重要的问题。面对这些问题，一种电荷型加速度传感器就应运而生，可以将加速度转化为电荷信号输出，但是电荷信号又无法直接送MCU进行测量，如何将电荷信号转化为标准的电信号，输送到MCU中，在电荷型加速度传感器的应用行业就十分的有意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电荷型加速度传感器应用电路，本电荷型加速度传感器应用电路电路可靠，成本低，能够对电荷型加速度传感器输出的信号进行很好的调理，将电荷信号转化为标准的电信号。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种电荷型加速度传感器应用电路，包括电荷放大电路、反相电路、巴特沃斯二阶低通滤波电路、信号放大电路和精密整流电路，所述电荷放大电路用于连接有电荷型加速度传感器，所述电荷放大电路与所述反相电路连接，所述反相电路与所述巴特沃斯二阶低通滤波电路连接，所述巴特沃斯二阶低通滤波电路与所述信号放大电路连接，所述信号放大电路和精密整流电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电荷放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、可调电阻RP1和运算放大器U1，所述电阻R1的一端用于连接电荷型加速度传感器，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C1的一端和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述电阻R4的一端、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均与所述运算放大器U1的引脚2连接，所述运算放大器U1的引脚3通过电阻R3连接有地线，所述运算放大器U1的引脚1与所述可调电阻RP1的一固定引脚连接，所述运算放大器U1的引脚5与所述可调电阻RP1的另一固定引脚连接，所述可调电阻RP1的可调引脚与所述运算放大器U1的引脚4均连接有电源，所述运算放大器U1的引脚7连接有电源，所述运算放大器U1的引脚6与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述电容C3的另一端、电阻R4的另一端和反相电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述反相电路包括电阻R6、电阻R7和运算放大器U2，所述电阻R6的一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端和运算放大器U2的引脚2连接，所述运算放大器U2的引脚3连接地线，所述运算放大器U2的引脚4连接有电源，所述运算放大器U2的引脚7连接有电源，所述电阻R7的另一端与所述运算放大器U2的引脚6连接，所述运算放大器U2的引脚6与所述巴特沃斯二阶低通滤波电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述巴特沃斯二阶低通滤波电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5和运算放大器U3，所述电阻R8的一端与所述运算放大器U2的引脚6连接，所述电阻R8的另一端分别与所述电容C5的一端和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端分别与所述运算放大器U3的引脚3和电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端连接有地线，所述运算放大器U3的引脚2通过电阻R11连接有地线，所述电阻R11远离地线的一端与所述电阻R10的一端连接，所述运算放大器U3的引脚4连接有电源，所述运算放大器U3的引脚7连接有电源，所述电容C5的另一端和电阻R10的另一端均与所述运算放大器U3的引脚6连接，所述运算放大器U3的引脚6与所述信号放大电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述信号放大电路包括电阻R12、电阻R13、可调电阻RP2和运算放大器U4，所述电阻R12的一端与所述运算放大器U3的引脚6连接，所述电阻R12的另一端与所述运算放大器U4的引脚3连接，所述运算放大器U4的引脚2通过电阻R13连接有地线，所述电阻R13远离地线的一端与所述可调电阻RP2的一固定引脚连接，所述电阻R13远离地线的一端与所述可调电阻RP2的可调引脚连接，所述运算放大器U4的引脚4连接有电源，所述运算放大器U4的引脚7连接有电源，所述可调电阻RP2的另一固定引脚与所述运算放大器U4的引脚6连接，所述运算放大器U4的引脚6与所述精密整流电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述精密整流电路包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、二极管D1、二极管D2和运算放大器U5，所述电阻R14的一端分别与所述运算放大器U4的引脚6和电阻R18的一端连接，所述电阻R14的另一端分别与所述电阻R16的一端、二极管D1的负极和运算放大器U5的引脚2连接，所述运算放大器U5的引脚3通过电阻R15的一端连接地线，所述运算放大器U5的引脚4连接有电源，所述运算放大器U5的引脚7连接有电源，所述二极管D1的正极和运算放大器U5的引脚6均与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极分别与所述电阻R16的另一端和电阻R17的一端连接，所述电阻R17的另一端与所述电阻R18的另一端连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3和运算放大器U4均采用运算放大器OPO7，所述运算放大器U5采用TL081。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述二极管D1和二极管D2均采用锗管1N4148。

本实用新型的有益效果为：本实用新型电路可靠，成本低，能够对电荷型加速度传感器输出的信号进行很好的调理，将电荷信号转化为标准的电信号。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图2对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种电荷型加速度传感器应用电路，包括电荷放大电路1、反相电路2、巴特沃斯二阶低通滤波电路3、信号放大电路4和精密整流电路5，所述电荷放大电路1用于连接有电荷型加速度传感器J0，所述电荷放大电路1与所述反相电路2连接，所述反相电路2与所述巴特沃斯二阶低通滤波电路3连接，所述巴特沃斯二阶低通滤波电路3与所述信号放大电路4连接，所述信号放大电路4和精密整流电路5连接。

本实施例中的电荷型加速度传感器J0作为信号源，如图2中的J0，设计了电荷放大电路1、反相电路2、巴特沃斯二阶低通滤波电路3、信号放大电路4和精密整流电路5，通过这些电路，可以对电荷型加速度传感器输出的电荷信号进行放大、反相、滤波、信号放大、整流，然后将调理好的信号送给后续电路。

本实施例中，参见图2，所述电荷放大电路1包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、可调电阻RP1和运算放大器U1，所述电阻R1的一端用于连接电荷型加速度传感器，所述电阻R1的另一端分别与所述电容C1的一端和电容C3的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述电阻R4的一端、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均与所述运算放大器U1的引脚2连接，所述运算放大器U1的引脚3通过电阻R3连接有地线，所述运算放大器U1的引脚1与所述可调电阻RP1的一固定引脚连接，所述运算放大器U1的引脚5与所述可调电阻RP1的另一固定引脚连接，所述可调电阻RP1的调节引脚与所述运算放大器U1的引脚4均连接有-15V电源，所述运算放大器U1的引脚7连接有+15V电源，所述运算放大器U1的引脚6与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述电容C3的另一端、电阻R4的另一端和反相电路2连接。所述的电荷放大电路1可以对电荷信号进行很好的调理，输出的电压与输入的电荷成正比。

本实施例中，参见图2，所述反相电路2包括电阻R6、电阻R7和运算放大器U2，所述电阻R6的一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端和运算放大器U2的引脚2连接，所述运算放大器U2的引脚3连接地线，所述运算放大器U2的引脚4连接有-15V电源，所述运算放大器U2的引脚7连接有+15V电源，所述电阻R7的另一端与所述运算放大器U2的引脚6连接，所述运算放大器U2的引脚6与所述巴特沃斯二阶低通滤波电路3连接。所述的反相电路2采用OP07运放进行反相。

本实施例中，参见图2，所述巴特沃斯二阶低通滤波电路3包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5和运算放大器U3，所述电阻R8的一端与所述运算放大器U2的引脚6连接，所述电阻R8的另一端分别与所述电容C5的一端和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端分别与所述运算放大器U3的引脚3和电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端连接有地线，所述运算放大器U3的引脚2通过电阻R11连接有地线，所述电阻R11远离地线的一端与所述电阻R10的一端连接，所述运算放大器U3的引脚4连接有-15V电源，所述运算放大器U3的引脚7连接有+15V电源，所述电容C5的另一端和电阻R10的另一端均与所述运算放大器U3的引脚6连接，所述运算放大器U3的引脚6与所述信号放大电路4连接。采用运放OP07和阻容元件构成巴特沃斯二阶低通滤波电路3，只允许一定带宽的信号通过，滤波效果明显。

本实施例中，参见图2，所述信号放大电路4包括电阻R12、电阻R13、可调电阻RP2和运算放大器U4，所述电阻R12的一端与所述运算放大器U3的引脚6连接，所述电阻R12的另一端与所述运算放大器U4的引脚3连接，所述运算放大器U4的引脚2通过电阻R13连接有地线，所述电阻R13远离地线的一端与所述可调电阻RP2的一固定引脚连接，所述电阻R13远离地线的一端与所述可调电阻RP2的调节引脚连接，所述运算放大器U4的引脚4连接有-15V电源，所述运算放大器U4的引脚7连接有+15V电源，所述可调电阻RP2的另一固定引脚与所述运算放大器U4的引脚6连接，所述运算放大器U4的引脚6与所述精密整流电路5连接。所述的信号放大电路4采用采用OP07进行信号放大，温漂小，精度高。

本实施例中，参见图2，所述精密整流电路5包括电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、二极管D1、二极管D2和运算放大器U5，所述电阻R14的一端分别与所述运算放大器U4的引脚6和电阻R18的一端连接，所述电阻R14的另一端分别与所述电阻R16的一端、二极管D1的负极和运算放大器U5的引脚2连接，所述运算放大器U5的引脚3通过电阻R15的一端连接地线，所述运算放大器U5的引脚4连接有-15V电源，所述运算放大器U5的引脚7连接有+15V电源，所述二极管D1的正极和运算放大器U5的引脚6均与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极分别与所述电阻R16的另一端和电阻R17的一端连接，所述电阻R17的另一端与所述电阻R18的另一端连接。所述的精密整流电路5采用TL081运放构成，整流效果好，不会出现交越失真，波形平滑。

本实施例中，参见图2，所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3和运算放大器U4均采用运算放大器OPO7，所述运算放大器U5采用TL081。

本实施例的工作原理为：电荷型加速度传感器J0是其感受到加速度之后，在其表面产生电荷，在电阻R1上可以感应到微弱的电荷信号，电荷信号首先经过一个电荷放大电路1，将电荷信号转化为微弱的电压信号。但是输出的电压信号和输入是反相的关系，所以再经过一个由OP07组成的反相电路2，将输出转化为与电阻R1上感应到的电荷信号呈正相关的关系。一般的加速度信号都是低频信号，为了滤除信号中含有的高频噪声，后面采用一个二阶巴特沃斯低通滤波电路，通过改变电阻R8、R9和电容C4、C5的阻值，可以改变通过滤波器的信号频带宽度，因为电荷型加速度传感器输出的信号频率并不高，使用巴特沃斯滤波器就可以满足滤波的要求。然后经过一个放大倍数可调的同相放大器OPO7（信号放大器），通过改变反馈电位器（可调电阻）RP2的阻值，可以改变电路的放大倍数，将微弱的电压信号转化为0~5V标准的电压信号。最后， 是一个精密整流电路5，通过TL081来实现，电路中的二极管D1和二极管D2采用锗管1N4148，这样可以使整个输出的波形更加平滑，而且还避免了交越失真的现象，效果比较好。这样，就把电荷型加速度传感器输出的电荷信号转化成了标准的0~5V电压信号，可以供后续电路处理使用。、

本实施主要是对电荷型加速度传感器J0输出的信号进行调理，主要包括实用型电荷放大电路1、反相电路2、巴特沃斯二阶低通滤波电路3、信号放大电路4和精密整流电路5，然后将整流后的信号进行输出。测试表明，此电路可以对电荷型加速度传感器J0输出的信号进行很好的调理，经过二阶滤波之后，可以输出规则的正弦波信号，再经过精密整流电路，就将下半周的信号翻到上半周，图形规则清晰，信号可以供后续电路使用，电荷型加速度传感器的应用方面，具有重要意义。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。