题目数字压力传感器
班级_________ ________
学号_________________
姓名__________ _____________
指导___________________________
时间______ ___2011年9月30日_______ 景德镇陶瓷学院
传感器综合课程设计任务书
目录
1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
2、单元电路1（电阻应变式传感器的测量电路）. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a
3、单元电路2(三运放大电路). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b
4、单元电路3(LED显示电路设计). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c
5、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d
6、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e
7、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f
8、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g
9、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h
1总体方案与原理说明
本课程设计的数字压力传感器以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准压强的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为压强纲（pa）即成为一台原始电子称。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809 的A/D转换作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。并且能实现数字传感器之间的通讯，达到数据共享的目的。从而更好的满足当今社会发展的需求。
2单元电路1（电阻应变式传感器的测量电路）
电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的导体或半导体材料弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：金属电阻应变片和半导体应变片，金属电阻应变片有丝式、箔式及薄膜式等结构形式。本设计中采用的是金属电阻应变片丝式结构，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。
电阻应变片也会有误差，产生的因素很多，所以测量时我们一定要注意，其中温度的影响最重要，环境温度影响电阻值变化的原因主要是：
A.电阻丝温度系数引起的。
B.电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。
对于因温度变化对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变片，也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片，并从外部对它加以适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差的原因很多，一般来说主要是由结构设计决定，通过线性补偿，也可得到改善。滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。由于粘合剂为高分子材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：
R 1＝R+ΔR,R
2
＝R-ΔR,R
3
＝R+ΔR,R
4=
R-ΔR，其电路输出电压U
out
＝UKε。由于充
分利用了双差动作用，它的输出电压为单臂工作时的4倍，所以大大提高了测量的灵敏度。
常规的电阻应变片K值很小，约为2，机械应变度约为0.000001—0.001，所以，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。
桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压U，另一个对角线为输出电压Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。
测量电路是电子称设计电路中是一个重要的环节，我们在制作的过程中应尽量选择好元件，调整好测量的范围的精确度，以避免减小测量数据的误差。
UIN
图（1）全桥测量电桥图
它由电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥，R
1＝R
2
＝R
3
＝R
4
＝350
Ω，加热丝阻值为50Ω左右，测量电桥的电源由稳压电源U in供给。将差动放大器调零，合上电源开关，调节电桥平衡电位RW1，使数显表显示0.00V。将10只标准砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器RW3（增益即满量程调节）使数显表显示为0.200V(2V档测量)或－0.200V。拿去托盘上的所有砝码，调节电位器R W4（零位调节）使数显表显示为0.0000V。重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为压强纲p，就可以称重。
3、单元电路2（三运放大电路）
本次课程设计中，需要一个放大电路，我们将采用三运放大电路，主要的元件就是三运放大器。在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，在此情况下，就必须
图（2）三运放大电路结构图
(1) ADC0809 A/D转换器
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
(2) 1ADC0809的内部逻辑结构：
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。(3) 引脚结构：
IN0－IN7：8条模拟量输入通道
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模
ST为转换启动信号：当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线：因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，
VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
(4) ADC0809应用说明：
1)ADC0809内部带有输出锁存器，可以与8031直接相连。
2)初始化时，使ST和OE信号全为低电平。
3)送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。
4)在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
5)是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。
6)当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片
机了。
4、单元电路3(LED显示电路设计)
(1) LED显示器结构与原理
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。
（2）LED显示器与显示方式
在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮，暗。
LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示 LED 动态显示方式。
在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个4位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。
图（3） LED显示电路图
5、总体电路原理相关说明
① RS-485通讯
RS-485协议
典型的串行通讯标准是RS232和RS485，它们定义了电压,阻抗等，但不对软件协议给予定义，区别于RS232, RS485的特性包括：
1). RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V
表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。
2). RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。
3). RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。
4). RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。
因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口
连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。
RS485编程
串口协议只是定义了传输的电压，阻抗等，编程方式和普通的串口编程一样
因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。
②RS485接口
RS485简介
智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。下面我们就简单介绍一下RS485。
RS485接口
RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。
RS485电缆
在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120Ω）的RS485专用电缆（STP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG），而在干扰恶劣的环
境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG）。在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。理论上，通信速率在100Kpbs及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。
RS485布网
网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：
1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。
2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。
总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。
在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。
一般终端匹配采用终端电阻方法， RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。
最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状，推出了串口服务器来取代多串口卡，这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资，节约成本，相当于通过tcp/ip把多串口卡放在了现场。
RS485和其它总线网络的区别：
我们把工业网络归结为三类：RS485网络、HART网络和现场总线网络。
HART网络：HART是由现在的艾默生提出一个过度性总线标准，他主要是在4~20毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要加入他的基金会才能拿到协议，加入基金会要一部分的费用。技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司再做，但还没有达到国外公司的水平。现在有很大一部分的智能仪表都带有HART圆卡，都具备HART通讯功能。但从国内来看还没有真正利用其这部分功能，最多只是利用手操器对其进行参数设定，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART 仪表的采购量会程下滑趋势，但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装数量非常的大，对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。
现场总线网络：现场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统---现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域，还没有形成真正统一的标准，关键是看不到什么时候能形成统一的标准，技术也不够成熟。另外现场总线的仪表种类还比较少可供选择的余地小，价格也偏高，从最终用户的角度看大多还处于观望状态，都想等到技术成熟之后在考虑，现在实施的少。
RS485网络：RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，其特点是实施简单方便，而且现在支持RS485的仪表又特多，特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下，现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单，象原来的 HART仪表想买一个转换口非常困难而且价格昂贵，RS485的转换接口就便宜的多而且种类繁多。至少在低端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式，近两三年内不会改变。
如今HART仪表想买一个转换口并不困难而且价格也不在昂贵,目前国内有不少HART协议转换器,例如:SM100-A/SM100-B/SM100-C(嘉兴市松茂电子出的三款)现已基本满足国内用户的需求.同时HART-RS232/HART-RS485还支持MODBUS协议.能很好的满足不同用户的需。
③. max485
MAX485是芯片接口的一种类型
MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS－485芯片。
采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 μA，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS－485电平的功能。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器
件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100Ω的电阻。
④. 电路设计
1 )电路基本原理
某节点的硬件电路设计如图1所示，在该电路中，使用了一种RS-485接口芯片SN75LBC184，它采用单一电源Vcc，电压在＋3～＋5.5 V范围内都能正常工作。与普通的RS-485芯片相比，它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8 kV 的静电放电冲击，片内集成4个瞬时过压保护管，可承受高达400 V的瞬态脉冲电压。因此，它能显著提高防止雷电损坏器件的可靠性。对一些环境比较恶劣的现场，可直接与传输线相接而不需要任何外加保护元件。该芯片还有一个独特的设计，当输入端开路时，其输出为高电平，这样可保证接收器输入端电缆有开路故障时，不影响系统的正常工作。另外，它的输入阻抗为RS485标准输入阻抗的2倍（≥24 kΩ），故可以在总线上连接64个收发器。芯片内部设计了限斜率驱动，使输出信号边沿不会过陡，使传输线上不会产生过多的高频分量，从而有效扼制电磁干扰。在图1中，四位一体的光电耦合器TLP521让单片机与SN75LBC184之间完全没有了电的联系，提高了工作的可靠性。基本原理为：当单片机P1.6=0时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出高电压（＋5 V），选中RS485接口芯片的DE端，允许发送。当单片机P1.6=1时，光电耦合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，输出低电压（0 V），选中RS485接口芯片的RE端，允许接收。SN75LBC184的R端（接收端）和D 端（发送端）的原理与上述类似。
2 )RS-485的DE控制端设计
在RS-485总线构筑的半双工通信系统中，在整个网络中任一时刻只能有一个节点处于发送状态并向总线发送数据，其他所有节点都必须处于接收状态。如果有2个节点或2个以上节点同时向总线发送数据，将会导致所有发送方的数据发送失败。因此，在系统各个节点的硬件设计中，应首先力求避免因异常情况而引起本节点向总线发送数据而导致总线数据冲突。以MCS51系列的单片机为例，因其在系统复位时，I/O口都输出高电平，如果把I/O口直接与RS-485接口芯片的驱动器使能端DE相连，会在CPU复位期间使DE为高，从而使本节点处于发送状态。如果此时总线上有其他节点正在发送数据，则此次数据传输将被打断而告失败，甚至引起整个总线因某一节点的故障而通信阻塞，继而影响整个系统的正常运行。考虑到通信的稳定性和可靠性，在每个节点的设计中应将控制RS485总线接口芯片的发送引脚设计成DE端的反逻辑，即控制引脚为逻辑“1”时，DE 端为“0”；控制引脚为逻辑“0”时，DE端为“1”。在图1中,将CPU的引脚P1.6通过光电耦合器驱动DE端，这样就可以使控制引脚为高或者异常复位时使SN75LBC184始终处于接收状态，从而从硬件上有效避免节点因异常情况而对整个系统造成的影响。这就为整个系统的通信可靠奠定了基础。
此外，电路中还有1片看门狗MAX813L，能在节点发生死循环或其他故障时，自动复位程序，交出RS-485总线控制权。这样就保证整个系统不会因某一节点
发生故障而独占总线，导致整个系统瘫痪。
3 )避免总线冲突的设计
下先侦听总线。在硬件接口上，首先将RS-485接口芯片的数据接收引脚反相后接至CPU的中断引脚INT0。在图1中，INT0当一个节点需要使用总线时，为了实现总线通信可靠，在有数据需要发送的情况是连至光电耦合器的输出端。当总线上有数据正在传输时，SN75LBC184的数据接收端（R端）表现为变化的高低电平，利用其产生的CPU下降沿中断（也可采用查询方式），能得知此时总线是否正“忙”，即总线上是否有节点正在通信。如果“空闲”，则可以得到对总线的使用权限，这样就较好地解决了总线冲突的问题。在此基础上，还可以定义各种消息的优先级，使高优先级的消息得以优先发送，从而进一步提高系统的实时性。采用这种工作方式后，系统中已经没有主、从节点之分，各个节点对总线的使用权限是平等的，从而有效避免了个别节点通信负担较重的情况。总线的利用率和系统的通信效率都得以大大提高，从而也使系统响应的实时性得到改善，而且即使系统中个别节点发生故障，也不会影响其他节点的正常通信和正常工作。这样使得系统的“危险”分散了，从某种程度上来说增强了系统的工作可靠性和稳定性。
4) RS-485输出电路部分的设计
在图1中，VD1～VD4为信号限幅二极管,其稳压值应保证符合RS-485标准，VD1和VD3取12 V,VD2 和VD4取7 V,以保证将信号幅度限定在-7～+12 V之间，进一步提高抗过压的能力。考虑到线路的特殊情况（如某一节点的RS-485芯片被击穿短路），为防止总线中其他分机的通信受到影响，在SN75LBC184的信号输出端串联了2个20 Ω的电阻R1和R2，这样本机的硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。在应用系统工程的现场施工中，由于通信载体是双绞线，它的特性阻抗为120 Ω左右，所以线路设计时，在RS485网络传输线的始端和末端应各接1个120 Ω的匹配电阻（如图1中的R3），以减少线路上传输信号的反射。
5)系统的电源选择
对于由单片机结合RS-485组建的测控网络，应优先采用各节点独立供电的方案，同时电源线不能与RS-485信号线共用同一股多芯电缆。RS-485信号线宜选用截面积0.75 mm2以上的双绞线而不是平直线,并且选用线性电源TL750L05比选用开关电源更合适。TL750L05必须有输出电容，若没有输出电容，则其输出端的电压为锯齿波形状，锯齿波的上升沿随输入电压变化而变化，加输出电容后，可以抑制该现象。
6、总体电路原理图
7、元件清单
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[8].赵巧娥主编. 自动检测与传感器技术.北京：中国电力出版社，2005.
[9].陆应华主编. 电子系统设计教程. 北京：国防工业出版社，2005.
[10].王彦朋主编. 大学生电子设计与应用. 北京：中国电力出版社，2007.
[11].黄永定主编. 电子实验综合实训教程. 北京：机械工业出版社，2004.
[12].侯建军等主编. 电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计. 北京：高等教育出版社，2007.
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设计心得体会
这一次课程设计，我们小组选的是：数字压力传感器。课题看起来似乎很简
单，仔细回想，对我们学电子的，传感器在熟悉不过了，无需太动脑，但在实习
过程中我们发现想要做好这个集成放大器其实也并不简单。
实习让我们接触到很多关于电子方面的东西，而这些知识以后会用的更多，
比如运算放大器的基本原理和运用，桥式整流电桥和二极管等元器件。而且本学
期也开了模电这门课，我想会对我学习模拟电子更有帮助。实习时间不长，再加
上要期末考试了，那就要求我们尽快而又正确地用这些知识把电路设计出来，那
么才有更多的时间分析调试。
实践一开始，我们小组就开始查阅资料，在这过程中小组成员团结合作，各
自分工。就这样资料全了，然而零碎的知识和原理要转换成实际电路图，就要求
我们连贯的运用知识。首先我们设计集成放大器的直流电路，直流电路分为直流
电压电路和直流电流电路，设计直流电压电路我们想到了通过分压求电流，而运
算放大器在这里起电压电压调节的作用。一步接着一步，我们大体上把电路的框
架弄好了。由于欧姆表需要内置电源，我们就将它独立出来了。
后来的调试以及电路修改，我们花了不少时间，但在这部分时间里，我们对各种元件的特性了解更深了。比如由二极管组成的全波整流器，它是怎样工作的，又是怎样将交流
《电阻应变片的压力传感器设计》 题目电阻应变片的压力传感器设计时间 201608 班级 2014级 姓名 序号 指导教师 教研室主任 系教学主任 2016年08月 前言
随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。 随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。 本次课程设计的是一个大量程称重传感器，测量范围为1t到100t。 本次课程设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。 传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。由于传感器输出的信号是微弱信号，故需要对其进行放大处理；由于传感器输出的信号里混有干扰信号，故需要对其进行检波滤波；由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压），故需要设计共模抑制电路。除此之外，还要设计调零电路。 目录
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SOR索尔压力开关 SOR公司（中文名称索尔公司）成立于1946年，是世界上唯一一家集生产各类机械及电子压力、差压、温度、流量、液位开关及变送器于一体的专业化国际公司，总部位于美国肯萨斯州州府，现有员工300人，其压力开关类产品产量位居世界第一。 压力开关产品主要采用静态O型圈密封的活塞-弹簧-膜片组合式结构，具有抗震、抗过压能力强，测量范围广且回差小、使用寿命长等特点。其生产的高静压低差压开关是世界上独一无二的。其核级压力及差压开关是世界上不多的取得IEEE认证的产品。 SOR的机械液位开关全部满足ANSIB31.1和B31.3国际电力和石化行业压力容器标准，包括机械式浮球及沉筒两类，其独特的分级冷凝球降温措施能够很好地保证液位开关的开关单元部分免受高温蒸汽的影响，可以可靠地应用于高温工况，越来越受到客户的青睐。 除机械类产品外，SOR的电子产品种类也是非常丰富的，包括热差式流量开关、非接触式超声波变送器、接触式超声波开关，射频导纳开关及变送器、以及集开关、变送器、实时显示三位一体的SGT，该仪表不仅有实时压力显示、独立的开关量输出，而且有4~20毫安模拟量输出。非接触式超声波变送器具有高能量、低频率、自动增益调节三大特点使其能够应用于诸如碳黑、干灰、啤酒、石膏等高粉尘、高泡沫及高雾气的复杂环境中，帮助很多用户解决了多年来用其他超声波产品甚至是雷达产品都解决不了的难题。
压力控制器(压力计） NN 2最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC 2CSA, CE 2NEMA 4, 4X, IP65 RN 2最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC> 2CSA, CE NEMA 4, 4X, IP65 L 2最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC 2CSA, CE UL: Class I, Group C, Div. 1 B32最大工作压力30 inHg 到 7000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC 2CSA, CE UL/CSA: Class I, Group B, Div. 1; ATEX: Eex d IIC T6 V12双设定点 2最大工作压力30 inHg 到 4000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC CSA, CE V22双设定点 2最大工作压力30 inHg 到 4000 psig 20.25mm活塞行程,使用寿命长 2设定点可调 210amps@250VAC UL/CSA: Class I, Group A, Div. 1; SnapSw: UL/CSA, ATEX, SAA
机械工程测试技术基础题目：电感式压力传感器设计 班级 13机械自动化1班 学号 姓名 指导教师李红星 成绩
目录 一、概述 (2) 1.1、相关背景和应用简介 (2) 二、设计内容 (3) 1.主要参数 (3) 2.选用的元件和工作原理 (3) 3.测量方法 (5) 4.外观设计 (6) 课程设计小结 (7) 参考文献 (7)
一、概述 1.相关背景和应用简介 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 本次课程设计的电感式压力传感器为自感型，是由于磁性材料和磁导率不同，当压力作用于膜片时，气隙大小发生改变，气隙的改变影响线圈电感的变化，处理电路可以把这个电感的变化转化成相应的信号输出，从而达到测量压力的目的。电感式压力传感器的优点在于灵敏度高、测量范围大；缺点就是不能应用于高频动态环境。本次课程设计由于所学知识的欠缺，只说明电感式压力传感器的主要参数、选用的原件和工作原理、测量方法和外观设计。
二、设计内容 1.主要参数 量程:0~100KG. 综合精度：0.5%（线性、滞后、重复性）. 灵敏度：1.0---1.5mV/V. 工作环境温度：—10O C~50O C. 适用对象：电子称，平台秤。 外壳材质：合金钢。 特殊要求：不得用于高频动态环境。 2.选用的元件和工作原理 选用的元件：线圈，铁心，衔铁，连接导线，合金钢外壳。工作原理： 1-线圈2-铁心3-衔铁 （a）可变磁阻结构 （b）特性曲线
将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件（见位移传感器）或应变计（见电阻应变计、半导体应变计）转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体，如压阻式传感器中的固态压力传感器。压力是生产过程和航天、航空、国防工业中的重要过程参数，不仅需要对它进行快速动态测量，而且还要将测量结果作数字化显示和记录。大型炼油厂、化工厂、发电厂和钢铁厂等的自动化还需要将压力参数远距离传送（见遥测），并要求把压力和其他参数，如温度、流量、粘度等一起转换为数字信号送入计算机。因此压力传感器是极受重视和发展迅速的一种传感器。压力传感器的发展趋势是进一步提高动态响应速度、精度和可靠性以及实现数字化和智能化等。常用压力传感器有电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器（见变磁阻式传感器、差动变压器式压力传感器）、霍耳式压力传感器、光纤式压力传感器（见光纤传感器）、谐振式压力传感器等。 传感器的基本知识 一、传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 二、传感器的分类 目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种： １、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 ２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。 ３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量（“１”和"０”或“开”和“关”）的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。 关于传感器的分类： 1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等； 2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等； 3.按照传感器转换能量的方式分： （1）能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等； （2）能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等； 4.按照传感器工作机理分： （1）结构型：如：电感式、电容式传感器等； （2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等； 5.按照传感器输出信号的形式分： （1）模拟式：传感器输出为模拟电压量； （2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。 三、传感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方
压力传感器选型的三大要素 为新项目或设备选择压力传感器时，设计师通常比较关注关键设计参数，如压力范围、电流输出、介质兼容性以及环境条件等。然而，若要根据不同的应用选出合适的传感器，除以上参数外，还需考虑其它因素，常常被忽略的设计因素：压力传递介质（充油式和非充油式）、结构和传感技术类型。这也是压力传感器选型的三大要素。 一压力传递介质（充油式vs非充油式）在压力传感行业存在多种不同的传感技术，但所有传感器都可分为两大类：充油式和非充油式。充油式传感器是指在膜片和传感元件之间采用油液作为压力传递介质的传感器，例如基于微机电系统(MEMS)的电子传感器。 充油式传感器具有材料相容性(好)、成本低、易于集成到成套传感器系统中等特点，对许多制造应用都极具吸引力。虽然应用日益普遍，但相较于非充油式传感器，仍有不少缺点。 充油式设计的缺点是故障成本高。一旦传感膜片因过压或制造缺陷而破裂，那么油液就会泄漏至应用中并污染系统。油液进入系统会损坏关键的部件，造成成数千乃至数百万美元的损失，损失程度视具体应用而异（如，代价昂贵的燃料电池系统）。更糟的是，许多系统一旦被油液污染，几乎就没有修复的可能。相比之下，非充油式设计不仅能消除因故障导致污染的可能性，而且还可承受更高的过压冲击。 二结构压力传感器在应用中的服役时间是挑选传感器的关键指标之一。一般而言，全焊接结构的传感器，设计更坚固、耐用，在许多苛刻应用中的使用寿命都较长。另外，还要考虑接头在外壳上的焊接牢固度。要知道，在应用现场，这些装置常常会暴露在影响传感器工作的非理想环境下。 确保制造商不仅能够提供多种压力接头，包括1/4”和1/8”NPT等标准口径，而且还能够视需要量身定制过程接头。即使再坚固耐用的设计也有可能受潮湿环境影响，因此部分传感器需防潮保护以防止接头引脚的四周被腐蚀。 如果担心保护传感器受恶劣环境侵蚀，则选择IP防护等级满足安装需求的传感器。传感器可提供多种IP防护等级。其中，IP65级防护的型号可提供抵御粉尘渗入和喷嘴喷水的全面保护。 IP67级防护的传感器能够防护灰尘侵入以及短暂浸泡。IP69K级防护则适用于高
电容式压力传感器也是传感器的一种，近年来电容式压力传感器应用的领域十分的广泛，接下来让艾驰小编为大家具体的介绍一下电容式压力传感器吧。 近几年来国内很多厂家试图引进国外的传感器技术和设备甚至国外的人才来生产电容式压力传感器，并且取得了不错的效果，一些国内压力传感器厂家生产的电容式压力传感器已经能够满足大多情况下的需要。 电容式压力传感器常见的是3051和1151两种型号，1151压力传感器在前几年应用比较多。但今几年一般都使用3051压力传感器，因为3051压力传感器体积比1151压力传感器，而且比较美观。所以一般客户都选择3051压力传感器，除非是以前用的是1151压力传感器一般现在不选择1151压力传感器了。不管是3051压力传感器还是1151压力传感器一般都有平法兰和插入筒两种形式。这两种形式又有什么区别呢。 大家都知道罐体附近的温度比较罐体内部液位温度要低，所以需要测量罐体内部液位温度的时候我们就需要选择插入筒的压力传感器。 电容式压力传感器还有很多分类，如果客户需要使用电容式压力传感器可以咨询厂家，近几年来电容式压力传感器价格有所下降，大家在选择电容式压力传感器厂家的时候不要只看价格要看公司的规模，以便选择自己满意的传感器。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/ba17995613.html,/
Force Measuring Option Exlar GSX and I Series Actuators GSX Series Linear Actuator ? Measuring of compressive loads with optional bi- directional load measurement ? Integrated strain gauge load cell ? 10 VDC external excitation ? 2 mV/V sensitivity ? +/- 1% linearity ? +/- 0.5% repeatability ? Hysteresis, 1% nominal ? 250 Hz frequency response ? Factory calibrated ? Compatible with standard gauge monitors and PLC strain gauge input cards ? Requires external excitation ? Totally enclosed within the actuator’s sealed housing, and connectorized for ease of use Force Measuring Actuators Exlar offers select models of its GSX and I Series actuators with integral force measuring capability. This option is avail- able in the GSX30, 40, 50 & 60 models and the I30 and 40 models. In both product lines a load cell is embedded within the actua- tor allowing it to directly mea- sure the force being applied by the actuator’s output rod. The strain gauge load sensor used to measure applied force is mounted inside the actuator’s case, protecting it from exter- nal damage and guaranteeing accurate and consistent force data. A separate connector is sup- plied for connecting the internal load cell to an external strain conditioner/ampli? er required to excite the strain gauge sen- sor. Alternatively, Exlar can offer strain gauge conditioners to provide a high level output signal, either 0-10V or 4-20mA. Alternatively, any one of nu- merous conditioners/ampli? ers available can be used for this purpose. Features Applications ? Fastening and Joining ? Riveting ? Bag Sealing ? Thermoforming ? Welding ? Fillers ? Formers ? Clamping ? Molding ? Precision Grinders ? Precision Pressing ? Interference Detection ? Die Cutters ? Injection Molding ? Tube Bending ? Stamping ? Test Stand Lifts ? Tension Control ? Wire Winding ? Parts Clamping ? Dispensers ? Circuit Board Testing ? Blood Processing Strain Gauge Ampli? er I Series Linear Actuator
密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2009—2013年） 题目智能化压力传感器的设计 学院：环化学院系测控系 专业班级：测控技术与仪器093班 学生姓名：钟刚学号： 5801209114 指导教师：刘诚职称：讲师 起讫日期： 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期：
传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。 本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。 完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。 关键词：传感器；压力；智能化。
压力传感器的选用 【学员问题】压力传感器的选用？ 【解答】压力传感器、压力变送器的种类及选用 压力传感器及压力变送器分为表压、尽压、差压等种类。常见0.1、0.2、0.5、1.0等精度等级。可丈量的压力范围很宽，小到几十毫米水柱，大的可达上百兆帕。不同种类压力传感器及压力变送器的工作温度范围也不同，常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃几个等级，某些特种压力传感器的工作温度可达400~500℃。 压力传感器及压力变送器基于不同的材料及结构设计有着不同的防水性能及防爆等级，接液腔体由于材料、外形的差异可丈量的流体介质种类也不同，常分为干燥气体、一般液体、酸碱腐蚀溶液、可燃性气液体、粘稠及特殊介质。压力传感器及压力变送器作为一次仪表需与二次仪表或计算机配合使用，压力传感器及压力变送器常见的供电方式为：DC5V、12V、24V、12V等，输出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA．0~20mA．4~20mA 等及Rs232、Rs485等与计算机的接口。 用户在选择压力传感器及压力变送器时，应充分了解压力丈量系统的工况，根据需要公道选择，使系统工作在最佳状态，并可降低工程造价。 压力传感器常见精度参数及试验设备 传感器静态标定设备：活塞压力计：精度优于0.05%数字压力表：精度优于0.05%直流稳
压电源：精度优于0.05%. 传感器温度检验设备：高温试验箱：温度从0℃～+250℃温度控制精度为1℃ 低温试验箱：温度能从0℃～-60℃温度控制精度为1℃ 传感器静态性能试验项目：零点输出、满量程输出、非线性、迟滞、重复性、零点漂移、超复荷。 传感器环境试验项目：零点温度漂移、灵敏度漂移、零点迟滞、灵敏度迟滞。（检查产品在规定的温度范内对温度的适应能力。此项参数对精度影响极为重要） 压力传感器使用留意事项 压力传感器及压力变送器在安装使用前应具体阅读产品样本及使用说明书，安装时压力接口不能泄露，确保量程及接线正确。压力传感器及压力变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合展设，压力传感器及压力变送器四周应避免有强电磁干扰。压力传感器及压力变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。 以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。 结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一
前言 随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。 传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。 随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。 本次课程设计的是一个大量程称重传感器，测量范围为1t到100t。 本次课程设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。 传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。由于传感器输出的信号是微弱信号，故需要对其进行放大处理；由于传感器输出的信号里混有干扰信号，故需要对其进行检波滤波；由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压），故需要设计共模抑制电路。除此之外，还要设计调零电路。
匡亘垂塑雯亚亟壅垂薹蛩 传感器与仪器仪表 文章编号＂１００８－－０５７０（２００８）１２－－１－－０１２７．－０２ 一种压力传感器动态数字滤波的实现方法 ＡＭｅｔｈｏｄｆｏｒ Ｄｙｎａｍｏ，ｄｉｇ加ｔｆｉｌｔｅｒＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒｓ （南京工业大学）毛丽民孙冬梅程明霄 ＭＡＯ Ｌｉ－－ｍｉｎＳＵＮＤｏｎ９?ｍｅｉ ＣＨＥＮＧＭｉｎｇ－－ｘｉａｏ 摘要：本文运用高斯一牛顿法，根据压力传感器的响应曲线建立了传感器的动态模型。该方法可使拟合结果逼近无偏估计。从而提高拟合的精度。为提高传感器动态特性．采用零极点配置法根据动态模型设计了动态补偿数字滤波器。运用Ａｌｔｅｒａ提 供的ＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ开发工具从Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型自动生成ｖＨＤＬ代码．并在ＦＰＧＡ上实现了３阶ｌｌＲ的数字滤波器，通过仿真取得了较好的效果。 ． 关键词：高斯—牛顿法；压力传感器：数字滤波器
中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｕｔｉｌｉｚｅｓＣ，ＢＵＳＳ—Ｎｅｗｔｏｎｍｅｔｈｏｄ．ｈａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅ ｆｌｌｊ，ｌｌＳＯｒ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ．８Ｐ，ｎ，ｓｏｌｒ ｒｅ． ｓｐｏｎｓｅＣｌｌｌＷｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ ｅｌｌｌｌ．ｂ］ｅ ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｒｅｔｓｕｈ ｔｏ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｈｅｕｎｂｉａｓｓｅｄｅｓｔｉｍａｔｅ，ａｎｄＰ，ｎｈａｌｌＣｔｐ ｆｉｔｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｃｏｒｎ?
ｐｅｎｓａｔｏｒｄｉｇｉｔａｌｌ融ｔｅｒｆｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅ．ｆｌＰ，ｌｌｓｏｒｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙｚｅｒｏ—ｐｏｌｅｐｌａｃｅｍｅｎｔａｃｅｏｒ（１ｉｎｇ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ ＵｓｉｎｇＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙ Ａｌｔｅｒａｈａｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅＶＨＤＬｃｏｄｅ ｆｒｏｍｔｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌ，ｈａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ １ｔ ３ ｓｔｅｐｓＩＩＲｆｉｌｔｅｒ Ｏｉｌ ＦＰＧＡ，ａｎｄｔａｋｅｔｈｅ＃ｒｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． ‘ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｕｓｓ－Ｎｑｅｗｔｏｎｍｅｔｌａｏｄ；Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎ．ｓｏｌ＇；Ｄｉｇｉｔａｌ脚ｔｅｒ
汽车用压力传感器标准 第1部分：发动机润滑油压力传感器制定编制说明 一、任务来源 本次标准的制定计划是经全国汽车标准化技术委员会提出并上报，国家发展和改革委员会工业司和国家标准化管理委员会批准下达的，安徽金海达汽车电子有限公司、浙江汽车仪表有限公司、江苏金榆汽车电子有限公司、合肥邦立电子有限公司负责第1部分的制定起草工作。 二、制定目标 为适应我国车用仪表行业快速发展，促进本行业产品质量水平的提高，规范和指导企业生产，引领产业技术进步而制定本标准，新制定的产品标准基本与国际同类产品标准同步。 三、制定标准的指导思想 汽车上使用的压力传感器多种多样，由于其使用环境和功能特点存在着较大差异，因此汽车用压力传感器标准适合分部分发布。我国汽车仪表行业经过多年的发展，生产企业的格局已经发生了新的变化，出现了一批传感器专业生产企业，本次制定的发动机润滑油压力传感器作为汽车仪表指示系统的一部分，老的仪表标准中只对指示系统提出了误差要求，而没有对指示器和传感器误差进行分配，造成了仪表生产企业和传感器生产企业配合上的不协调，甚至互相推诿，而且仪表和传感器的实际工况也存在着较大差异，老的仪表标准已不能适应企业生产需要。各生产企业要求将仪表和传感器标准分开，而新的仪表标准QC/T 727已不包含对传感器的要求，市场迫切需要有发动机润滑油压力传感器行业标准来规范和指导生产。 新制定标准首先要满足国内产品缺少标准指导生产和市场流通的需要。根据GB1.1的要求，并参照行业相关标准，充分考虑到国内生产企业的技术现状和产品的实际需求进行了本部分的制定工作。
四、制定过程 为做好本次标准的制定起草工作，安徽金海达汽车电子有限公司、浙江汽车仪表有限公司、江苏金榆汽车电子有限公司、合肥邦立电子有限公司与一些传感器专业制造企业和仪表生产企业进行了大量交流，进行了大量的数据采集，参照QC/T727标准和国外相关企业标准，制定了相关的试验项目和性能指标，并根据现有的设备条件，对制定的基本误差、高低温、湿度、振动等试验项目进行了验证工作，起草了征求意见稿。
传感器与检测技术电阻应变式压力传感器的设计 学院：信息技术学院 指导老师：蔡杰 班级：B1106 ：佳林 学号：0915110629
目录 一、设计任务分析 (2) 二、方案设计 (2) 2.1原理简述 (2) 2.2应变片检测原理 (3) 2.3弹性元件的选择及设计 (4) 2.4应变片的选择及设计 (5) 三、单元电路的设计 (6) 3.1电桥电路的设计 (6) 3.2放大电路的设计 (6) 3.3移相器的设计 (7) 3.4过零比较器的设计 (8) 3.5相敏检波电路的设计 (9) 3.6低通滤波器的设计 (9) 四、误差分析 (10) 五、心得体会 (10) 六、致 (11)
电阻应变式压力传感器的设计 一、设计任务分析 采用电阻应变片设计一种电阻应变式质量（压力）传感器，具体要求如下： 1.正确选取电阻应变片的型号、数量、粘贴方式并连接成交流电桥； 2.选取适当形式的弹性元件，完成其机械结构设计、材料选择和受力分析， 3.并根据测试极限围进行校核； 4.完成传感器的外观与装配设计； 5.完成应变电桥输出信号的后续电路（包括放大电路、相敏检波电路、低通 滤波电路）的设计和相关电路参数计算，并绘制传感器电路原理图； 二、方案设计 2.1原理简述 电阻应变式传感器为本设计的主要部件，传感器中的弹性元件感受物体的重 力并将其转化为应变片的电阻变化，再利用交流全桥测量原理得到一定大小的输 出电压，通过电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，在显 示表头中将电压（V）改为质量（kg）即可实现对物品质量的称重。 本设计所测质量围是0-10kg，同时也将后续处理电路的电压处理为与之对 应的0-10V。由于采用了交流电桥，所以后续电路包括放大电路，相敏检波电路， 移相电路，波形变换电路，低通滤波电路（显示电路本次未设计）。 原理框图如图一所示。 （质量）压力电阻应变片交流电桥5KHZ交流 放大器移相器数显表头 过零比较器 相敏检波 低通滤波
电阻应变式压力传感器工作原理细解 2011-10-14 15:37元器件交易网 字号： 中心议题： 电阻应变式压力传感器工作原理 微压力传感器接口电路设计 微压力传感器接口系统的软件设计 微压力传感器接口电路测试与结果分析 解决方案： 电桥放大电路设计 AD7715接口电路设计 单片机接口电路设计 本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的模拟变量，然后用INA118放大器将此信号放大，用7715A/D 进行模数转换，将转换完成的数字量经单片机处理，最后由LCD 将其显示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源为电桥电路供电，完成了微压力传感器接口电路设计，既能保证检测的实时性，也能提高测量精度。 微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。本文的研究工作，主要集中在以下几个方面：
(1)介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统的组成和工作原理。 (2)系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及接口电路，包括A/D 转换电路、单片机接口电路、1602显示电路。 (3)对系统采用的软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图，包括主程序、A/D 转换程序、1602显示程序。 1 电阻应变式压力传感器工作原理 电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。 当有压力时各桥臂的电阻状态都将改变，电桥的电压输出会有变化。 式中：Uo 为输出电压，Ui 为输入电压。 当输入电压一定且ΔRi <
一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 二、实验原理 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。 压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。 弹性体： 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 电阻应变片： 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ= （1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?-?+?=?ρρ （2） 这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。 电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线 图1 电阻丝应变片结构示意图 敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。 基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。 引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．
拉压力传感器又叫电阻应变式传感器，隶属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置。广泛运用在工业称重系统、平台秤、电子秤、吊钩秤、配料秤等测力场合。 拉压力传感器是以弹性体为中介，通过力作用在帖传感器两边的电阻应片使它的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电的信号，从而实现后面的控制。它的优点是精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好。 额定载荷（Kg）100、150、200、250、300、500、1000、2000、5000 精度等级C2 绝缘电阻（MΩ）≥5000（100VDC） 综合误差（%F.S）0.03 激励电压（V）9～12 （DC） 灵敏度（mV/V） 2.0±0.02 温度补偿范围（℃）-10 ～+40 非线性（%F.S）0.03 使用温度范围（℃）-35 ～+65 滞后（%F.S）0.03 零点温度影响（%F.S/10℃）0.03 重复性（%F.S）0.01 灵敏度温度影响（%F.S/10℃）0.03 蠕变（%F.S/30min）0.02 安全过载范围（%F.S）150 零点输出（%F.S）±1 极限过载范围（%F.S）200 输入阻抗（Ω）350±5 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，
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压力传感器及压力变送器分为表压、尽压、差压等种类。常见0.1、0.2、0.5、1.0等精度等级。可丈量的压力范围很宽，小到几十毫米水柱，大的可达上百兆帕。不同种类压力传感器及压力变送器的工作温度范围也不同，常分成 0~70℃、-25~85℃、- 40~125℃、-55~150℃几个等级，某些特种压力传感器的工作温度可达400~500℃。 压力传感器及压力变送器基于不同的材料及结构设计有着不同的防水性能及防爆等级，接液腔体由于材料、外形的差异可丈量的流体介质种类也不同，常分为干燥气体、一般液体、酸碱腐蚀溶液、可燃性气液体、粘稠及特殊介质。压力传感器及压力变送器作为一次仪表需与二次仪表或计算机配合使用，压力传感器及压力变送器常见的供电方式为：DC 5V、12V、24V、±12V等，输出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA、 0~20mA、 4~20mA等及Rs232、Rs485等与计算机的接口。 用户在选择压力传感器及压力变送器时，应充分了解压力丈量系统的工况，根据需要公道选择，使系统工作在最佳状态，并可降低工程造价。 压力传感器常见精度参数及试验设备 传感器静态标定设备：活塞压力计：精度优于0.05% 数字压力表：精度优于0.05% 直流稳压电源：精度优于0.05% 。 传感器温度检验设备：高温试验箱：温度从0℃～+250℃温度控制精度为 ±1℃ 低温试验箱：温度能从0℃～-60℃温度控制精度为±1℃ 传感器静态性能试验项目：零点输出、满量程输出、非线性、迟滞、重复性、零点漂移、超复荷。 传感器环境试验项目：零点温度漂移、灵敏度漂移、零点迟滞、灵敏度迟滞。（检查产品在规定的温度范内对温度的适应能力。此项参数对精度影响极为重要） 压力传感器使用留意事项 压力传感器及压力变送器在安装使用前应具体阅读产品样本及使用说明书，安装时压力接口不能泄露，确保量程及接线正确。压力传感器及压力变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合展设，压力传感器及压力变送器
前言 (1) 1 压力传感器 (1) 1.1压力传感器的简介 (1) 1.2 压力传感器的种类 (1) 1.3压力传感器的结构与特点 (1) 2 智能压力传感器 (1) 2.1智能压力传感器的构造 (1) 2.2智能压力传感器的作用 (2) 2.3智能压力传感器的优势 (2) 与传统传感器相比，智能压力传感器的特点是： (2) 2.4智能压力传感器的前景 (3) 3 智能压力传感器的系统设计 (3) 3.1系统结构整体设计 (3) 3.2系统的特点 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1前端传感器模块 (4) 4.2信号调理电路模块 (5) 4.3 A/D转换模块 (5) 4.4微处理器 (8) 4.5显示模块 (9) 4.6温度补偿模块 (11) 4.7 硬件设计原理图 (11) 5软件程序设计 (16) 5.1软件程序语言介绍 (16) 5.2程序流程图 (16) 5.3 C语言程序设计 (16) 6问题与探究 (16) 7总结................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献 (17)
淮南师范学院2014届本科毕业论文 前言 压力传感器是目前最为大众常见所知的传统传感器，这种传感器以压力形变为指标体现压力变化，这种结构传感器存在质量大，敏感度低，不能和电路器件相连使用等缺陷。随便科技的进步，半导体的迅猛发展，半导体压力传感器的诞生弥补了这些不足，半导体压力传感器，不仅体积小，重量轻，而且可以和电路元器件配套使用，从而大大的提高了智能化和可操作性。压力传感器大大的推动了传感器的发展，让人们能够更好的实现压力体现发展。 1 压力传感器 1.1压力传感器的简介 压力传感器是最为普遍的一种传感器，大多使用在各种自动化环境中，涉及到电力石化，军工科技，船舶制造，数码产品等多方面。一般压力传感器都是用模拟信号转换成输出信号，将输出信号转换为数值表现。这种转换方式大大的提高了工作效率。进而为智能化提供了强有力的发展基础。 1.2 压力传感器的种类 压力传感器通常分为以下几种：1；电容式，2；电阻式，3；压电式，4；电感式，5；智能式。智能式传感器是通过和微处理器相连，与传感器相结合，从而产生了智能化效果，它具有信号处理，信号记忆和逻辑思辨的能力。 1.3压力传感器的结构与特点 本次论文采用差压式电容传感器，电容式传感器灵敏度高，性价比高，操作简单，质量高，过载能力强，在极端环境下，能够稳定工作，提供持续的传感能力，保证了整个元器件工作，并把环境影响降到最低，特点鲜明。 2 智能压力传感器 2.1智能压力传感器的构造 智能压力传感器是利用精密机械制造工艺和集成电路原理，将智能芯片和传感器紧密结合在一个半导体原件上，与传统传感器相比，智能式传感器体积更小，质量小，适用范围更大。整个智能压力传感器结构如下图所示；