CN217384131U - 一种能够消除长导线影响的应变测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了应变力测量领域内的一种能够消除长导线影响的应变测量电路，包括第一恒流电路和第二恒流电路，第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流相等，第一恒流电路和第二恒流电路的输出端分别与抵消放大电路的两个输入端相连，抵消放大电路的两个输入端与被测应变片R的两端相连，放大电路的输出与ADC电路相连，ADC电路与微处理器MCU相连；第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流分别为ｉ1和ｉ2，并且ｉ1=ｉ2，两路相同的恒定电流电路中，信号经过抵消放大电路后得到的测试结果，可以抵消与被测应变片R连接的导线电阻对测量精度的影响，这样实用新型可以应变力测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及应变力测量控制领域内的应变测量电路。
背景技术
应变是物体在外部压力或拉力作用下发生变形的现象，应变片主要是一种感应力的测量元件，将应变片贴装在测试主体上，通过应用力而导致的测试主体变形，进而得出与应用力成比例的电阻变化，可以间接测量出力的大小。通过力的测量，可以测量出许多其他物理量。常规测量应变的方法是通过惠斯登电桥，将这种电阻的比例关系转化为电压。在很多实际应用中被测构件与测试仪之间会存在一定的距离，这时就需要通过长导线连接，这部分导线电阻也将成为桥臂电阻的一部分，导线越长导线电阻越大，导致测量得到的被测应变片对应的电阻值越大，影响测量精度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够消除长导线影响的应变测量电路，设计更精简，测量更准确。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种能够消除长导线影响的应变测量电路，包括第一恒流电路和第二恒流电路，第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流相等，第一恒流电路和第二恒流电路的输出端分别与抵消放大电路的两个输入端相连，抵消放大电路的两个输入端与被测应变片R的两端相连，放大电路的输出与ADC电路相连，ADC电路与微处理器MCU相连。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流分别为ｉ1和ｉ2，并且ｉ1=ｉ2 ，两路相同的恒定电流电路中，信号经过抵消放大电路后得到的测试结果，可以抵消与被测应变片R连接的导线电阻对测量精度的影响，这样实用新型可以应变力测量。
作为本实用新型的进一步改进，第一恒流电路包括基准电源芯片U1，基准电源芯片U1的VIN端接直流电源的正极，直流电源的负极接地，基准电源芯片U1的VOUT端与限流电阻R1的一端相连，限流电阻R1的另一端分别与直流电源的GND端以及放大电路的一个输入端相连；第二恒流电路包括基准电源芯片U2，基准电源芯片U2的VIN端接直流电源的正极，直流电源的负极接地，基准电源芯片U2的VOUT端与限流电阻R2的一端相连，限流电阻R2的另一端分别与直流电源的GND端以及放大电路的另一个输入端相连。
这样第一恒流电路和第二恒流电路共用一个直流电源，通过限流电阻R1和限流电阻R2，分别降低输出的电流大小，使得电流大小不会太高，确保不会烧坏后面的电路，并且还能保证测量的精度。
作为本实用新型的进一步改进，所述放大电路包括仪表放大器A1，仪表放大器A1的同相输入端与限流电阻R1的另一端相连，仪表放大器A1的反相输入端与限流电阻R2的另一端相连，被测应变片R的一端经长导线1与限流电阻R1的另一端相连，被测应变片R的另一端经长导线2与限流电阻R2的另一端相连，被测应变片R的另一端还经长导线3接地，仪表放大器A1的输出端与ADC电路相连，长导线1、长导线2和长导线3的电阻值相同。
这样r1、r2、r3分别等效为这长导线1、长导线2、和长导线3的导线电阻，r1=r2=r3，此时仪表放大器的同相输入端对参考地的电压U+，即为电流ｉ1流过r1和R产生的电压再加上电流ｉ1+ｉ2流过r3产生的电压之和，仪表放大器的反相输入端对参考地的电压U-，即为电流ｉ1流过r2产生的电压再加上电流ｉ1+ｉ2流过r3产生的电压之和，由于仪表放大器未设计增益电阻，此时增益为1，输出电压即为U+减U-，通过计算可以发现最终的结果即为R乘以ｉ1，长导线的电阻所产生的电压通过正、反相相互抵消。
作为本实用新型的进一步改进，长导线1、长导线2和长导线3的电阻值不大于20Ω；这样三个长导线的电阻阻值被限定在20Ω以内，避免阻值过大影响测量结果。
作为本实用新型的进一步改进，第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流不大于10mA；这样ｉ1和ｉ2的电流限定在10mA以内，使得电路整体更加安全，并且测量精度得到保证。
附图说明
图1为本实用新型第一恒流电路图。
图2为本实用新型第二恒流电路图。
图3为本实用新型抵消放大电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明：
如图1-3所示的一种能够消除长导线影响的应变测量电路，包括第一恒流电路和第二恒流电路，第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流相等，第一恒流电路和第二恒流电路的输出端分别与抵消放大电路的两个输入端相连，抵消放大电路的两个输入端与被测应变片R的两端相连，放大电路的输出与ADC电路相连，ADC电路与微处理器MCU相连。
第一恒流电路包括基准电源芯片U1，基准电源芯片U1的VIN端接直流电源的正极，直流电源的负极接地，基准电源芯片U1的VOUT端与限流电阻R1的一端相连，限流电阻R1的另一端分别与直流电源的GND端以及放大电路的一个输入端相连；第二恒流电路包括基准电源芯片U2，基准电源芯片U2的VIN端接直流电源的正极，直流电源的负极接地，基准电源芯片U2的VOUT端与限流电阻R2的一端相连，限流电阻R2的另一端分别与直流电源的GND端以及放大电路的另一个输入端相连。
放大电路包括仪表放大器A1，仪表放大器A1的同相输入端与限流电阻R1的另一端相连，仪表放大器A1的反相输入端与限流电阻R2的另一端相连，被测应变片R的一端经长导线1与限流电阻R1的另一端相连，被测应变片R的另一端经长导线2与限流电阻R2的另一端相连，被测应变片R的另一端还经长导线3接地，仪表放大器A1的输出端与ADC电路相连，长导线1、长导线2和长导线3的电阻值相同。
长导线1、长导线2和长导线3的电阻值不大于20Ω；第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流不大于10mA。
本实用新型中，包括基准电源芯片U1和基准电源芯片U2，共同连接一个直流电源，产生相同的基准电压，两路基准电压分别通过串接限流电阻R1 R2，产生两组恒定的电流i1和ｉ1，且ｉ1=ｉ2。
被测应变片R的一端通过长导线1串入恒定电流ｉ1，同时接入仪表放大器A1的同相输入端，被测应变片R的另一端通过长导线2串入另一路恒定电流ｉ2，同时接入仪表放大器的反相输入端，同时被测应变片的另一端通过长导线3接入电路中的参考地。三根长导线的导线电阻等效为r1、r2、r3， r1=r2=r3，此时仪表放大器的同相输入端对参考地的电压U+，即为电流ｉ1流过r1和R产生的电压再加上电流ｉ1+ｉ2流过r3产生的电压之和，仪表放大器的反相输入端对参考地的电压U-，即为电流ｉ1流过r2产生的电压再加上电流ｉ1+ｉ2流过r3产生的电压之和，由于仪表放大器未设计增益电阻，此时增益为1，输出电压即为U+减U-，通过计算可以发现最终的结果即为R乘以ｉ1，长导线电阻所产生的电压通过正、反相相互抵消。仪表放大器的输出端与ADC电路连接，使得模拟量通过ADC电路转化为数字量，再通过微处理器MCU进行处理得到应变力。
本实用新型所测应变片用三根同样长的导线接入两路相同的恒定电流电路中，信号经过仪表放大器后得到的测试结果，可以抵消长导线电阻对测量精度的影响。其设计合理，使用方便，大大提高了测量数据的准确性。
本实用新型不局限于上述实施例，在本公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种能够消除长导线影响的应变测量电路，其特征在于：包括第一恒流电路和第二恒流电路，第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流相等，第一恒流电路和第二恒流电路的输出端分别与抵消放大电路的两个输入端相连，抵消放大电路的两个输入端与被测应变片R的两端相连，放大电路的输出与ADC电路相连，ADC电路与微处理器MCU相连。
2.根据权利要求1所述的一种能够消除长导线影响的应变测量电路，其特征在于：第一恒流电路包括基准电源芯片U1，基准电源芯片U1的VIN端接直流电源的正极，直流电源的负极接地，基准电源芯片U1的VOUT端与限流电阻R1的一端相连，限流电阻R1的另一端分别与直流电源的GND端以及放大电路的一个输入端相连；
第二恒流电路包括基准电源芯片U2，基准电源芯片U2的VIN端接直流电源的正极，直流电源的负极接地，基准电源芯片U2的VOUT端与限流电阻R2的一端相连，限流电阻R2的另一端分别与直流电源的GND端以及放大电路的另一个输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种能够消除长导线影响的应变测量电路，其特征在于：所述放大电路包括仪表放大器A1，仪表放大器A1的同相输入端与限流电阻R1的另一端相连，仪表放大器A1的反相输入端与限流电阻R2的另一端相连，被测应变片R的一端经长导线1与限流电阻R1的另一端相连，被测应变片R的另一端经长导线2与限流电阻R2的另一端相连，被测应变片R的另一端还经长导线3接地，仪表放大器A1的输出端与ADC电路相连，长导线1、长导线2和长导线3的电阻值相同。
4.根据权利要求3所述的一种能够消除长导线影响的应变测量电路，其特征在于：长导线1、长导线2和长导线3的电阻值不大于20Ω。
5.根据权利要求4所述的一种能够消除长导线影响的应变测量电路，其特征在于：第一恒流电路和第二恒流电路的输出电流不大于10mA。
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