高精度应变信号测量与发生模块设计

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自古以来,度量衡就与人们生活和社会经济息息相关,现代社会电子衡器已经广泛应用于人们的日常生活、贸易计算、自动称重系统和自动包装等各个领域。电子衡器通常采用应变传感器将质量(压力)信号转换为微弱电信号来进行测量。目前采用手动的称重模拟器模拟输出微弱信号来标定高精度的称重指示器,其成本贵、体积大,效率低,无法实现程控标定,已成为衡器领域一个亟待解决的技术问题,不利于称重仪表的工业化生产。本文提出一种高精度应变信号测量与发生设计方法,利用较低分辨率的DAC实现高分辨率信号输出。采用双路16bit电流输出型DAC,一路用于粗调,一路用于细调,两路输出加权组合后差动衰减输出,运用ADC对输出信号监测来修正DAC设置值,实现了应变信号的高准确度、高分辨率、低温漂的模拟输出;采用主动式应变电桥激励驱动方法,有效降低信号噪声和外界干扰,以实现应变信号的高精度测量;被测量的应变信号激励电压可以程控设置,以适合不同种类的应变传感器。本设计充分运用误差理论相关知识,对模拟硬件电路进行了成本优化。信号放大和衰减的比例变换电阻均采用低成本、低温漂的普通贴片电阻,经串、并联组合方式,实现信号比例变换过程中的低温漂,不仅保持了信号测量与发生的温度稳定性还大大降低了模块的硬件成本。本设计实现了仪器的整体功能,硬件电路没有机械开关或继电器开关等调节元件,可支持RS485接口、USB接口、LAN接口、触摸屏等实现信号测量和信号输出设置以及程控校准等过程的所有操作,具有高精度、供电方便、硬件成本低,尺寸小等优点。经过三个轮次完善,硬件电路与应用程序已经达到了预期指标。
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