一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于應(yīng)變信號調(diào)理設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些火箭、飛行器試驗(yàn)中，需要測量某些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位的載荷，如壓力、拉力、扭矩、彎矩等，一般采用粘貼應(yīng)變片組成電橋的方式，通過測量橋路應(yīng)變，并結(jié)合地面標(biāo)定試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來計(jì)算實(shí)際中的載荷。
[0003]應(yīng)變橋路輸出的電壓很小，為毫伏量級，需要對橋路電壓放大幾百倍甚至幾千倍，由此帶來輸出零位、溫漂、噪聲等一系列問題。在安裝應(yīng)變片時(shí)，不可避免會(huì)存在安裝誤差，如果安裝誤差較大，經(jīng)電路放大后，輸出信號有可能超出電路的輸出范圍；并且，電路工作后需要一定時(shí)間才進(jìn)入熱平衡，熱平衡之后模擬電路工作才會(huì)相對穩(wěn)定，所以需要對應(yīng)變調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)零，以保證在沒有載荷時(shí)，電路的輸出為零位。
[0004]同時(shí)，應(yīng)變信號電纜長度較長，應(yīng)變調(diào)理電路的增益較大，會(huì)引入外界噪聲，應(yīng)變信號的有用信號頻率一般較低，幾十赫茲至上百赫茲，而噪聲一般為高頻干擾，所有設(shè)計(jì)低通濾波器可以降低噪聲水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種可對應(yīng)變橋路進(jìn)行放大、濾波與驅(qū)動(dòng)，并能自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣解決的
[0007]—種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，包括信號變換單元、濾波與驅(qū)動(dòng)單元、應(yīng)變調(diào)零單元、系統(tǒng)及橋壓電源單元四部分，應(yīng)變傳感器共有6路進(jìn)行信號傳輸，應(yīng)變傳感器將信號傳入信號變換單元，信號變換單元將系統(tǒng)及橋壓電源單元的應(yīng)變橋路信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，并實(shí)現(xiàn)信號放大；
[0008]放大后的信號傳至濾波與驅(qū)動(dòng)單元，濾波與驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)8階巴特沃茲低通濾波，并使用電壓跟隨器驅(qū)動(dòng)輸出信號，使信號輸出；
[0009]應(yīng)變調(diào)零單元用于在固定的時(shí)刻從濾波與驅(qū)動(dòng)單元采集信號，將電路的輸出電壓調(diào)整至零位，并且控制信號變換單元；
[0010]系統(tǒng)及橋壓電源單元實(shí)現(xiàn)為應(yīng)變傳感器、信號變換單元、濾波與驅(qū)動(dòng)單元、應(yīng)變調(diào)零單元及應(yīng)變橋路供電。
[0011 ] 一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，所述信號變換單元采用兩級放大電路，第一級采用儀表放大器，將電橋信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，放大倍數(shù)通過電阻RG調(diào)節(jié);第二級采用反向放大電路，固定放大1倍。
[0012]—種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，所述信號變換單元的電路結(jié)構(gòu)為:信號輸入接口 JS1-C0N2包括兩個(gè)管腳，其中，管腳2依次連接電阻Rl、儀表放大器AD627的反向輸入端2，管腳I依次連接電阻R2、儀表放大器AD627的同向輸入端3;儀表放大器AD627共有8個(gè)管腳；
[0013]電阻R3—端連接到儀表放大器AD627的反向輸入端2，一端連接到儀表放大器AD627的同向輸入端3;
[0014]電容Cb2—端連接到儀表放大器AD627的反向輸入端2與電阻R3之間，一端連接到儀表放大器AD627的同向輸入端3與電阻R3之間；
[0015]電容Cbl—端接地，一端連接到電阻R3與儀表放大器AD627反向輸入端2之間；
[0016]電容Cb3—端接地，一端連接到電阻R3與儀表放大器AD627同向輸入端3之間；
[0017]電阻RG—端連接儀表放大器AD627的管腳1，另一端連接儀表放大器AD627的管腳8，控制儀表放大器AD627的放大倍數(shù)；
[0018]儀表放大器AD627的管腳4接地，儀表放大器AD627的管腳7連接V5.5的來自系統(tǒng)及橋壓電源單元的供電單元，電容PCl I —端接地，一端連接在V5.5供電單元與儀表放大器AD627的管腳7之間；
[0019]儀表放大器AD627的管腳5連接基準(zhǔn)信號輸入DAl，用來進(jìn)行調(diào)零；
[0020]儀表放大器AD627輸出端6依次連接電阻R4和運(yùn)算放大器U12A的反向輸入端2，基準(zhǔn)電壓REF2.5V依次連接電阻R6和運(yùn)算放大器U12A的同向輸入端3;
[0021]電阻R5—端連接在電阻R4和運(yùn)算放大器U12A反向輸入端2之間，另一端連接在運(yùn)算放大器Ul 2A輸出端I;
[0022]電容cwl與電阻R5串聯(lián);運(yùn)算放大器U12A的管腳4接地，運(yùn)算放大器U12A的管腳8與V5.5的供電單元連接，電容PCl 2—端接地，另一端連接在運(yùn)算放大器Ul 2A的管腳8和V5.5的供電單元之間。
[0023]一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，所述濾波與驅(qū)動(dòng)單元采用8階開關(guān)電容巴特沃茲低通濾波器MAX291，低通截止頻率由系統(tǒng)設(shè)定設(shè)置。
[0024]一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，濾波與驅(qū)動(dòng)單元中的驅(qū)動(dòng)器clk7400q連接8階低通濾波器MAX291的時(shí)鐘管腳CLK管腳，Vl先連接電阻R7再連至8階低通濾波器MAX291的輸入管腳IN管腳，V5.5的供電單元先連接電阻RL3再連至8階低通濾波器MAX291的接地管腳GND管腳，電阻RL2—端接地，另一端連接在電阻RL3和8階低通濾波器MAX291的GND管腳之間，電容LCl一端接地，另一端連接在電阻RL2和8階低通濾波器MAX291的GND管腳之間；
[0025]電容cw2—端連接8階低通濾波器MAX291的V+管腳，另一端接地；
[0026]8階低通濾波器MAX291的輸出管腳OPOUT管腳與8階低通濾波器MAX291的OPIN管腳相連，信號從8階低通濾波器MAX291的OPOUT管腳傳送至8階低通濾波器MAX291的OPIN管腳；
[0027]8階低通濾波器MAX291的V-管腳接地;8階低通濾波器MAX291的OUT管腳連接至運(yùn)算放大器U12B的同向輸入端5;串聯(lián)的電阻R9和電阻RlO—端接地，另一端接在運(yùn)算放大器U12B的同向輸入端5與8階低通濾波器MAX291的OUT之間；
[0028]運(yùn)算放大器U12B的輸出端7連接電阻RlI;運(yùn)算放大器U12B的反向輸入端6連接至運(yùn)算放大器U12B的輸出端7與電阻Rll之間，在運(yùn)算放大器U12B的反向輸入端6和運(yùn)算放大器Ul 2B的輸出端7之間設(shè)置有電阻R8;
[0029]電容cw2—端連接在運(yùn)算放大器U12B的反向輸入端6與電阻R8之間，另一端連接在運(yùn)算放大器U12B的輸出端7與電阻R8之間；
[0030]運(yùn)算放大器U13A的同向輸入端3連接在電阻R9和電阻RlO之間，運(yùn)算放大器U13A的反向輸入端2與運(yùn)算放大器U13A的輸出端I相連，電阻R12連接在運(yùn)算放大器U13A的反向輸入端2和運(yùn)算放大器U13A的輸出端I之間；運(yùn)算放大器U13A的管腳4接地，運(yùn)算放大器U13A的管腳8連接V5.5供電單元，電容Cl一端接地，另一端連接在運(yùn)算放大器U13A的管腳8與V5.5供電單元之間。
[0031]一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，所述系統(tǒng)及橋壓電源采用初級電源和次級電源兩級電源，首先是電壓為15V的供電供給初級電源，兩個(gè)次級電源再接收電壓為8V的來自初級電源的供電，一個(gè)次級電源為系統(tǒng)供電，電壓為5.5V，另一個(gè)次級電源為電橋供電，電壓為5V;兩級電源均采用線性穩(wěn)壓電路。
[0032]一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，所述應(yīng)變調(diào)零單元在上電后30分鐘和120分鐘，CPU內(nèi)部AD采集輸出的電壓，并采用調(diào)零算法，使用DA調(diào)整至儀表放大器的基準(zhǔn)管腳，最終將輸出電壓調(diào)整至零位，完成自動(dòng)應(yīng)變平衡。
[0033]一種可自動(dòng)應(yīng)變調(diào)零的應(yīng)變調(diào)理裝置，所述應(yīng)變調(diào)零單元具有6路應(yīng)變調(diào)理通道，各通道之間相互獨(dú)立。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果在于:
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