CN207851659U - 一种电桥调平衡电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型电桥调平衡电路，属于电桥平衡技术领域。所述电桥调平衡电路主要包括惠斯通电桥电路、差分放大电路、数字采样ADC电路、MCU电路、可调稳压源电路。惠斯通电桥电路由普通电阻与应变片组成；差分放大电路的两输入端分别连接电桥电路的两输出端，用于线性放大模拟信号；采样电路用于将模拟信号转为数字信号；单片机读取采样电路ADC的输出数字量，判断当前惠斯通电桥的状态是否处在平衡状态然后控制可调稳压源的电压值，保持电桥平衡。本实用新型通过实时检测惠斯通电桥电路在常态下是否已经处于不平衡状态，采用MCU控制可调稳压源的输出电压值经过电阻驱动不平衡电桥使之保持平衡。

Description

一种电桥调平衡电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种可自动调整不平衡电桥的电路。

背景技术

惠斯通电桥电路常用来测量变化微弱的被测量的电路。由于该电路具有较高的准确性和灵敏度，被广泛应用于测量压力、温度等电路中。但在实际应用中，由于阻值匹配、温湿度及安装位置方式等因素影响，组桥电阻变化不一致导致电桥电路处于偏离平衡状态影响测量，甚至在偏离失衡过大时会导致信号超出测量范围。对此，传统的做法是在电桥电路中通过串联或并联的方式添加机械式电位器，然后通过手动调节的方式对电桥进行平衡调节。这种做法存在多个方面的缺陷：(1)操作麻烦，效率低；(2)调整好的电路运行一段时间一般存在再次失衡，需再次调节；(3)当电桥电路需封装或安装在不能被调节的地点时，失调可能导致整板卡失效；(4)当应变片本身阻值偏差较大或不同应变片随温度变化偏差较大时均不能正常工作。

因此，对电桥高效且准确的调平和技术具有极强的研究意义和应用价值。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种电桥调平衡的方法，以解决现有调平衡电路存在缺陷或者根本不能使用的问题。

本实用新型的实施例中，提供一种电桥自动调平衡电路，包括：惠斯通电桥电路、差分放大电路、采样电路、MCU电路、可调稳压源电路。所述惠斯通电桥电路由电阻与应变片组成，应变片形变导致阻值变化，因此电桥两输出端电压差值发生了变化；所述差分放大电路用于线性放大电桥两输出端的电压差值，方便后一级进行采样；所述采样电路采用ADC芯片将放大后的模拟信号转换为数字信号；所述MCU电路可读取ADC芯片的采样值，通过程序判断当前电桥是否处于平衡状态。如果偏离平衡状态，则控制后端可调稳压源的电压值进行调整电桥至平衡状态；所述可调稳压电源电路首先通过电阻分压原理分压后得到一个参考电压，通过由运放及三极管组成的射随器放大后得到与参考电压大小一样的稳压源。

本实用新型的实施例中，提供一种可调稳压源电路，可调稳压源包括：小信号参考电平、运算放大器、晶体管等单元。所述小信号参考电平由多电阻串联而成，根据分压原理不同阻值上得到的电压不一致；所述运算放大器具备高输入阻抗低输出阻抗的特征，在开环工作状态下放大倍数达十万倍以上。运放的输出端连接三极管的基级，三极管的射级反馈至运算放大器的反向输入端，这样构成反馈环路，三极管的射级输出端跟随运算放大器的正向输入端变化而变化构成了一种可调稳压源。

本实用新型的实施例中，提供一种惠斯通电桥调平衡电路，包含平衡电桥电路、分压电阻及稳压源。稳压源通过电阻与电桥输出端连接，根据基尔霍夫定理可知道：其它条件不变的状况下，电桥输出端电压随稳压源电压改变而变化。

上述电桥调平衡电路实现了电桥调平衡功能的实现，避免常规电桥调平衡电路的不足。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型示意实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中电桥自动调平衡电路的原理性结构示意图；

图2为延伸应用的双路独立可调稳压源构成的电桥调平衡电路结构示意图；

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的电桥调平衡电路的示意图，包括：001惠斯通电桥部分、002电阻部分、003可调稳压源部分、004数字电位器部分、005MCU电路部分、006ADC采样部分、007线性差分放大部分。

001惠斯通电桥部分由三个电阻R1、R2、R4和应变片R3相互连接构成电桥主体。电阻R1与电阻R4连接节点接电源正极，电阻R2与应变片R3连接节点接电源负极。则电阻R1与电阻R2连接节点为差分信号的S-,电阻R4与应变片R3连接节点为差分信号的S+。差分信号连接至007线性差分放大电路部分，模拟信号经过放大滤波后输出至006ADC采样模块，转换成数字信号之后供005MCU模块进行比较处理。MCU模块根据输入的数值判断001惠斯通电桥是否处于平衡状态，如果已经偏离平衡状态则进行对004数字电位器进行相应调节。004数字电位器模块由数字电位器与两个电阻R8、R9串联组成，根据分压电路的原理：数字电位器设定不同K值，数字电位器的中间抽线端子可得到不同的电压值，该电压值作为003可调稳压源部分的参考电压值。可调稳压源具备高输入阻抗、低输出阻抗的特性，三极管的射级输出端跟随输入参考电压值。可调稳压源通过002电阻连接至电桥的S+输出端达到调节电桥平衡的功能。

本实施例的电桥调平衡电路通过采样反馈、MCU比较处理且控制可调稳压源的方式来实现自动调平衡功能，所以克服了现有电桥调平衡具有的通常问题。

图2示出了本实用新型的另一个优选实施例的电桥调平衡电路的示意图。如图所示，惠斯通电桥部分由两个应变片与两个电阻组桥而成。为了达到更宽电压调节范围的目的，采用双路独立可调稳压源通过电阻分别对S-与S+端进行电压调节。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电桥调平衡电路，其特征在于，包括：惠斯通电桥电路、差分放大电路、采样电路、MCU电路、可调稳压源电路；

所述惠斯通电桥电路由电阻与应变片组成；

所述差分放大电路用于线性放大电桥输出的模拟信号；

所述采样电路用于将模拟信号转换为数字信号，以便数字采集处理***进行处理；

所述MCU电路用于根据获取的数字量进行判断电桥电路是否处于不平衡状态，并且可自动控制电位器的阻值；

所述可调稳压源电路可通过MCU设置具体输出的稳压值，本可调稳压源可对不平衡电桥进行偏置调节。

2.如权利要求1所述的一种电桥调平衡电路，其特征在于，所述可调稳压源电路由数字电位器、运算放大器、晶体管组成；

其中：可调稳压源的基准源由所述数字电位器与电阻串联连接，根据分压原理得到所需基准电压；

基准电压连接至由所述运算放大器与晶体管组成的射随电路，经电流放大后得到所述可调稳压源。

3.如权利要求1所述的一种电桥调平衡电路，其特征在于所述惠斯通电桥电路的四个桥臂由电阻和应变片混合搭配组成，或者全为应变片组成。