|
|
Микросхемы для преобразования сигналов с
тензорезисторов.
Теория:
Традиционные методы измерения:
Хотя тензорезисторы давно используются в промышленности в
качестве чувствительных элементов весов, датчиков давления и
зарекомендовали себя в качестве надёжных и технологичных
приборов, до сих пор построение электронной схемы преобразований
их сигналов остаётся достаточно сложной задачей для
конструктора. Тензорезисторы при деформации изменяют своё
сопротивление, но это изменение очень мало по сравнению с
сопротивлением самого тензорезистора и на диапазоне полной шкалы
составляет всего 0,2%. Поэтому в весах и других приложениях,
требующих мало-мальски точных показаний используется мостовая
схема подключения Уитстона состоящая из четырёх тензорезисторов.
Плечи моста компенсируют свои собственные сопротивления, а
разность напряжения усиливается и передаётся на АЦП. Разностное
напряжение при этом очень маленькое, всего около 2мВ/В на всей
шкале и соответственно если измеряем вес 100 кг, то цена,
например, одного килограмма переходит в нано диапазон – 20 нВ.
Для достижения приличных результатов требуется отдельный
прецизионный источник питания для мостовой схемы, очень
качественный усилитель, очень точные резисторы и конденсаторы и
высокоразрядный АЦП. Также важно, что нужна и очень грамотно
сконструированная плата, так как на фоне нановольтовых
напряжений легко накладываются всевозможные наводки, например от
стоящих рядом логических схем. Практически от помех избавиться
не удаётся, и их компенсируют путём многократного измерения,
отбраковки заведомо ложных показаний и усреднения результата с
помощью микропроцессора.
Методика измерений компании Acam:
Идея измерения сопротивления тензорезистора, используемая в
микросхеме PS02, принципиально отличается от описанной выше. В
основе этой идеи лежит метод преобразования информации о
cопротивлении тензорезистора во временной интервал. Для
формирования временного интервала тензорезистор используется
совместно с конденсатором, образую фильтр нижних частот. Вначале
процедуры измерения конденсатор подключают к источнику питания,
чем обеспечивают его быстрый заряд, а затем источник питания
отключается и конденсатор относительно медленно разряжаются
через сопротивление тензорезистора. Пороги начала и завершения
разряда на линейных участках кривой разряда фиксируются
триггерами , а длительность разряда измеряется Время-цифровым
преобразователем. В результате получается чистый от помех и
наводок полноценный сигнал пропорциональный сопротивлению
тензорезистора в данный момент.
|
|
Принцип PICOSTRAIN использует вышеописанную
идею, но для повышения точности и компенсации погрешностей от
температуры и источника питания используются два тензорезистора
включённых в полумостовую схему. При этом общий конденсатор
попеременно разряжается через каждый из тензорезисторов с
использованием встроенных в PS02 переключателей, а интервалы
разряда фиксируются триггерами ВЦП и преобразуются в цифровой
код. Время разряда примерно равно 100 мкс, а разрешение ВЦП 20
пс. Соответственно этим величинам высока точность на широком
диапазоне измерений прибора. Далее схема обработки PS02 выделяет
разностный интервал. В результате получается цифровой код
отображающий только величину деформации датчика с
компенсированными температурными погрешностями. Для повышения
точности в PICOSTRAIN используются дополнительные
запатентованные схемы и алгоритмы обработки сигналов с
полумостов, компенсирующие погрешности, вызванные температурными
отклонениями сопротивления переключателей и задержкой
прохождения сигнала через триггер. При этом производится восемь
циклов заряда-разряда, а результат пересчитывается по
специальной формуле. |
|
PS02- цифровой усилитель для
тензорезисторов |
|
PS02
– новейшая микросхема в области цифровой обработки аналоговых
сигналов. Она принадлежит ко второму усовершенствованному
поколению микросхем семейства PICOSCAN (первое поколение
представляла микросхема PS01). Изменение сопротивлений
тензорезисторов преобразуется в цифровой код по принципу
PICOSTRAIN без использования аналоговых компонентов на основе
технологии время-цифровых преобразователей фирмы ACAM. Цифровые
технологии значительно упрощают ...>>>>> |
|
По поводу технической поддержки и поставок
обращайтесь в компанию OOO Галант
Электроникс, телефон(095)-268-75-23, 107-19-62
micro@galant-e.ru |
|