一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路制造技术

本发明专利技术公开了一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，涉及电阻型传感器测量领域，该电阻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抬高预设电平三角波电压信号，抬高预设电平三角波电压信号经过电压电流转换器转换成抬高预设电流值三角波电流信号，抬高预设电流值三角波电流信号激励电阻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；微控制器将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器，计算出电阻型传感器，进而得到电阻型传感器所测量的物理量。本发明专利技术降低了恒流源电路和后续测量电路的复杂度，提高了电阻型传感器的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电阻型传感器测量电路领域，尤其涉及一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路。
技术介绍
传感器已经广泛地应用在各行各业，其中电阻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。在各种电阻型传感器测量方法中，需要高精度的正弦波恒流源激励电阻型传感器，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。为了提高电阻的测量质量，现有技术中的公告号为CN104807481A，公告日为2015年7月29的专利申请利用三角波作为激励信号来提高电阻的测量质量。专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现上述现有技术中至少存在以下缺点和不足：由于现有的传感器测量电路无一例外地均采用模数转换器，模数转换器在靠近输入极限(最大或最小幅值)时存在显著的非线性，特别是输入模数转换器的模拟信号电平越低，得到的数字转换结果的不确定度越大。因此，采用纯净三角波作为激励信号时，在三角波的低电平部分得到的数字信号的信噪比就很低，从而影响了电阻的测量质量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，本专利技术通过将三角波调整为抬高预设电平三角波，提高了电阻的测量质量，详见下文描述：一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，包括：微控制器，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抬高预设电平三角波电压信号，所述抬高预设电平三角波电压信号经过所述电压电流转换器转换成抬高预设电流值三角波电流信号，所述抬高预设电流值三角波电流信号激励电阻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；在模数转换器转换的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，数字信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，获取到数字信号的信噪比，进而提高了输入到微处理中的数字信号的精度；所述微控制器将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器，计算出所述电阻型传感器的阻值，进而得到所述电阻型传感器所测量的物理量。其中，作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的高电平部分，提高了获取到数字信号的信噪比。其中，预设电平的取值为数字信号的动态范围一半以上最佳。一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，包括：微控制器，所述电阻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抬高预设电流值三角波电流差动信号，所述抬高预设电流值三角波电流差动信号激励电阻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；在模数转换器转换的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，数字信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，获取到数字信号的信噪比，进而提高了输入到微处理中的数字信号的精度；所述微控制器将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器，计算出所述电阻型传感器，进而得到所述电阻型传感器所测量的物理量。其中，作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的高电平部分，提高了获取到数字信号的信噪比。其中，预设电平的取值为数字信号的动态范围一半以上最佳。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术通过微控制器将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器，计算出电阻型传感器的值，进而得到传感器所测量的物理量；本专利技术相较于
技术介绍
中的公告号为CN104807481A，公告日为2015年7月29的专利申请，本专利技术显著地提高了数字信号的精度，进而提高了输入到微处理器中的数字信号的精度，使得微控制器计算出较高精度的电阻型传感器的值，进而得到传感器所测量的物理量。本专利技术实现了高速度、大信息的高精度测量，且具有结构和电路简单、器件和工艺要求低、调试容易、可靠性高等优点。附图说明图1为实施例1的一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路的结构示意图；图2为实施例1的抬高预设电平三角波电压信号示意图；图3为实施例2的一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路的结构示意图；图4为实施例2的抬高预设电流值三角波电流信号示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：MCU：微控制器；DAC：数模转换器；VCC：电压电流转换器；A：放大器；ADC：模数转换器；Zx：电阻型传感器；IDAC：电流数模转换器；Ii：抬高预设电流值三角波电流信号；Vi：抬高预设电平三角波电压信号。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例1参见图1，一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，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；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抬高预设电平三角波电压信号，抬高预设电平三角波电压信号经过电压电流转换器VCC转换成抬高预设电流值三角波电流信号Ii，抬高预设电流值三角波电流信号Ii激励电阻型传感器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将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器Zx，可以计算出电阻型传感器Zx的值，进而得到电阻型传感器Zx所测量的物理量x。本专利技术实施例抬高预设电平后，在电压信号经由放大器A放大后输入到模数转换器ADC的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，三角波信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段的数字信号的信噪比；相较于
技术介绍
中的公告号为CN104807481A，公告日为2015年7月29以纯净三角波作为激励信号的专利申请，本专利技术实施例显著地提高了在三角波信号低电平段的数字信号的信噪比，进而改善了输入到微控制器中的转换结果的精度。另外，由于抬高预设电平，噪声水平没有变化，在三角波信号的高电平部分，三角波信号相较于噪声也有一定的改善，提高了在三角波信号高电平段的数字信号的信噪比。由于模数转换器ADC的转换结果精度得到提高，进而提高了输入到微控制器中的数字信号的精度，微处理器对数字信号进行处理，可以计算出电阻型传感器Zx所测量的物理量x。其中，预设电平的取值优选模数转换器ADC转换的数字信号动态范围一半以上，当大于等于1/2动态范围时，抬高预设电平的三角波信号的失真最小，通过模数转换器ADC采集到的数字信号质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，包括：微控制器，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，其特征在于，所述微控制器控制所述数模转换器输出正负周期对称的抬高预设电平三角波电压信号，所述抬高预设电平三角波电压信号经过所述电压电流转换器转换成抬高预设电流值三角波电流信号，所述抬高预设电流值三角波电流信号激励电阻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；在模数转换器转换的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，数字信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，获取到数字信号的信噪比，进而提高了输入到微处理中的数字信号的精度；所述微控制器将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器，计算出所述电阻型传感器的阻值，进而得到所述电阻型传感器所测量的物理量。

【技术特征摘要】
1.一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，包括：微控制器，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，其特征在于，所述微控制器控制所述数模转换器输出正负周期对称的抬高预设电平三角波电压信号，所述抬高预设电平三角波电压信号经过所述电压电流转换器转换成抬高预设电流值三角波电流信号，所述抬高预设电流值三角波电流信号激励电阻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；在模数转换器转换的过程中，噪声水平没有发生变化，但作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的低电平部分，数字信号相较于噪声改善明显，从而提高了在三角波信号低电平段，获取到数字信号的信噪比，进而提高了输入到微处理中的数字信号的精度；所述微控制器将抬高预设电平三角波的正、负半周期各自数据的累加和相减得到的结果即正比于电阻型传感器，计算出所述电阻型传感器的阻值，进而得到所述电阻型传感器所测量的物理量。2.根据权利要求1所述的一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，其特征在于，作为驱动的三角波信号由于抬高了预设电平，在三角波信号的高电平部分，提高了获取到数字信号的信噪比。3.根据权利要求1所述的一种抬高预设电平三角波激励的电阻型传感器测量电路，其特征在于，预设电平...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凌，张启蕊，李刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12