一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻抗型传感器测量领域，尤其涉及一种三角波激励的阻抗型传感器测 量电路。
【背景技术】
[0002] 传感器已经广泛地应用在各行各业，其中阻抗型传感器是应用最普遍的一类传感 器，例如：热敏电阻、压敏电阻和电容传感器等等。在各种阻抗型传感器测量方法中，需要高 精度的正弦波恒流源激励阻抗型传感器，但产生稳定而准确的正弦信号幅值和频率的电路 复杂而昂贵，后续测量电路同样是复杂和昂贵。其本身和后续电路复杂、成本高。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，本发明降低了恒流源电 路和后续测量电路的复杂度，提高了阻抗型传感器测量的精度，详见下文描述：
[0004] 一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器，所述阻抗型传感器测 量电路还包括：与所述微控制器连接的数模转换器、模数转换器；所述数模转换器连接电 压电流转换器，所述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器；
[0005] 所述微控制器控制所述数模转换器输出正负周期对称的三角波电压信号，所述三 角波电压信号经过所述电压电流转换器转换成三角波电流信号，所述三角波电流信号激励 阻抗型传感器产生电压信号；
[0006] 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将 转换结果输入到所述微控制器；
[0007] 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比 于阻抗型传感器，计算出所述阻抗型传感器，进而得到所述阻抗型传感器所测量的物理量。
[0008] 另一实施例，一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器，所述阻 抗型传感器测量电路还包括：与所述微控制器连接的电流数模转换器、模数转换器；所述 电流数模转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器；
[0009] 所述微控制器控制所述电流数模转换器输出正负周期对称的三角波电流差动信 号，所述三角波电流差动信号激励阻抗型传感器产生电压信号；
[0010] 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将 转换结果输入到所述微控制器；
[0011] 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比 于阻抗型传感器，计算出所述阻抗型传感器，进而得到所述阻抗型传感器所测量的物理量。
[0012] 另一实施例，一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器，所述阻 抗型传感器测量电路还包括：与所述微控制器连接的积分器、模数转换器；所述积分器连 接电压电流转换器，所述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器；
[0013] 所述微控制器输出互为反相、占空比为50%的两路方波电压信号，所述两路方波 电压信号经过所述积分器转换成两路三角波电压信号，所述两路三角波电压信号再经过所 述电压电流转换器合并成差动三角波电流信号，所述三角波电流信号激励阻抗型传感器产 生电压信号；
[0014] 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将 转换结果输入到所述微控制器；
[0015] 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比 于阻抗型传感器，计算出所述阻抗型传感器，进而得到所述阻抗型传感器所测量的物理量。
[0016] 所述微控制器的第一通用口线和第二通用口线输出互为反相、占空比为50 %的两 路方波电压信号。
[0017] 所述积分器由第一电阻、第二电阻和电容组成。
[0018] 本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明通过微控制器将三角波的正、负半 周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于阻抗型传感器，计算出阻抗型传感器的 值，进而得到传感器所测量的物理量；本发明不仅可以简化常规测量中所需的正弦恒流源 激励电路本身，还能简化后续测量电路，以及显著提高阻抗传感器的测量精度。
【附图说明】
[0019] 图1为实施例1的一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路的结构示意图；
[0020] 图2为实施例1的三角波电压信号示意图；
[0021] 图3为实施例2的一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路的结构示意图；
[0022] 图4为实施例2的三角波电流信号示意图；
[0023] 图5为实施例3的一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路的结构示意图；
[0024] 图6为实施例3的方波电压信号示意图。
[0025] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0026] MCU :微控制器； DAC :数模转换器；
[0027] VCC :电压电流转换器；A :放大器；
[0028] ADC :模数转换器； Zx:阻抗型传感器；
[0029] IDAC :电流数模转换器；6?101:第一通用口线；
[0030] GPIO2^二通用口线；R1:第一电阻；
[0031] R2:第二电阻； C1:电容；
[0032] Ii:三角波电流信号； Vi:电压信号。
【具体实施方式】
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0034] 实施例1
[0035] 参见图1，一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器MCU、数模转 换器DAC、电压电流转换器VCC、放大器A、模数转换器ADC ;
[0036] 微控制器MCU控制数模转换器DAC输出如图2所示的正负周期对称的三角波电压 信号，三角波电压信号经过电压电流转换器VCC转换成三角波电流信号I i，三角波电流信号 Ii激励阻抗型传感器Zx，产生电压信号Vi= IiZx，电压信号经由放大器A放大后输入到模数 转换器ADC，模数转换器ADC将转换结果输入到微控制器MCU，微控制器MCU将三角波的正、 负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于阻抗型传感器Z x，可以计算出阻抗型 传感器Zx，进而得到阻抗型传感器&所测量的物理量X。
[0037] 即，将一定时间（整数个三角波周期）内的每个三角波的正半个周期的采样值Vi 累加得到累加和，每个三角波的负半个周期的采样值^累加得到累加和，这两个累加和相 减，得到的结果（实际为三角波的面积）正比于阻抗型传感器Z x，可以计算出阻抗型传感器 Zx，进而得到阻抗型传感器厶所测量的物理量X，可以推导如下：
[0038] 以一个周期为例计算三角波的面积，每个周期采样2k次，前k次累加和后k次累 加：在一个三角波周期内采样值的平均值为：
【主权项】
1. 一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器，其特征在于，所述阻抗 型传感器测量电路还包括：与所述微控制器连接的数模转换器、模数转换器；所述数模转 换器连接电压电流转换器，所述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器； 所述微控制器控制所述数模转换器输出正负周期对称的三角波电压信号，所述三角波 电压信号经过所述电压电流转换器转换成三角波电流信号，所述三角波电流信号激励阻抗 型传感器产生电压信号； 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将转换 结果输入到所述微控制器； 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于阻 抗型传感器，计算出所述阻抗型传感器，进而得到所述阻抗型传感器所测量的物理量。
2. -种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器，其特征在于，所述阻抗 型传感器测量电路还包括：与所述微控制器连接的电流数模转换器、模数转换器；所述电 流数模转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器； 所述微控制器控制所述电流数模转换器输出正负周期对称的三角波电流差动信号，所 述三角波电流差动信号激励阻抗型传感器产生电压信号； 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将转换 结果输入到所述微控制器； 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于阻 抗型传感器，计算出所述阻抗型传感器，进而得到所述阻抗型传感器所测量的物理量。
3. -种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，包括：微控制器，其特征在于，所述阻抗 型传感器测量电路还包括：与所述微控制器连接的积分器、模数转换器；所述积分器连接 电压电流转换器，所述电压电流转换器和所述模数转换器之间还设置有放大器； 所述微控制器输出互为反相、占空比为50 %的两路方波电压信号，所述两路方波电压 信号经过所述积分器转换成两路三角波电压信号，所述两路三角波电压信号再经过所述电 压电流转换器合并成差动三角波电流信号，所述三角波电流信号激励阻抗型传感器产生电 压信号； 所述电压信号经由所述放大器放大后输入到所述模数转换器，所述模数转换器将转换 结果输入到所述微控制器； 所述微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于阻 抗型传感器，计算出所述阻抗型传感器，进而得到所述阻抗型传感器所测量的物理量。
4. 根据权利要求3所述的一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，其特征在于，所 述微控制器的第一通用口线和第二通用口线输出互为反相、占空比为50 %的两路方波电压 信号。
5. 根据权利要求3所述的一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，其特征在于，所 述积分器由第一电阻、第二电阻和电容组成。
【专利摘要】本发明公开了一种三角波激励的阻抗型传感器测量电路，涉及阻抗型传感器测量领域，该阻抗型传感器测量电路包括：微控制器，微控制器控制数模转换器输出正负周期对称的三角波电压信号，三角波电压信号经过电压电流转换器转换成三角波电流信号，三角波电流信号激励阻抗型传感器产生电压信号；电压信号经由放大器放大后输入到模数转换器，模数转换器将转换结果输入到微控制器；微控制器将三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于阻抗型传感器，计算出阻抗型传感器，进而得到阻抗型传感器所测量的物理量。本发明降低了恒流源电路和后续测量电路的复杂度，提高了阻抗型传感器的精度。
【IPC分类】G01D5-12
【公开号】CN104807481
【申请号】CN201510200516
【发明人】林凌, 张启蕊, 刘红艳, 李泽云, 李刚
【申请人】天津大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日