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用电桥和温敏电阻设计一个前置电路,说明温度和放大电压的关系

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楼主
ID:143848 发表于 2016-11-1 08:40 来自手机 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
用热敏电阻,普通电阻和滑动变阻器搭建一个电桥,经过一个运算放大器,使其电压放大十倍,后续电路转换都不需要了,温度变换时调节当前温度使其达到电桥平衡,然后温度升高或降低打破电桥平衡,此时测出放大10倍后的电压,电路图和电阻阻值的选取
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沙发
ID:111634 发表于 2016-11-1 12:36 | 只看该作者
不是已经给你了吗?你再要,说明你对我给你的电路没完全理解。注意:变换电路用一个运算放大器,还是2个运算放大器,是不一样的,这就是我说你不理解的原因之一。
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板凳
ID:143848 发表于 2016-11-1 13:17 来自手机 | 只看该作者
zl2168 发表于 2016-11-1 12:36
不是已经给你了吗?你再要,说明你对我给你的电路没完全理解。注意:变换电路用一个运算放大器,还是2个运 ...

是的啊,你那个电路我没理解,然后细节方面我看不懂,老师直接自己丢个具体课题,然后就用不着了
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地板
ID:111634 发表于 2016-11-1 17:52 | 只看该作者
你没有理解的问题,例如:为什么要用电桥?为什么要用2个运放?为什么要将0~100度(假设)温度信号变换为0~5v电压信号,而不是放大10倍?等等,需要的是模电数电基础知识和项目经验,搞毕业设计,要去翻阅这方面的技术资料,而不是从本网站得到一个现成的答案,仅仅是一个程序,建议你去学习并搞懂。
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5#
ID:111634 发表于 2016-11-1 17:55 | 只看该作者
本帖最后由 zl2168 于 2016-11-1 17:59 编辑

不过,前面刘海龙给的实例性价比很高,对于简易测温装置,有使用价值,你不妨试试。
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6#
ID:143848 发表于 2016-11-1 18:24 来自手机 | 只看该作者
zl2168 发表于 2016-11-1 17:52
你没有理解的问题,例如:为什么要用电桥?为什么要用2个运放?为什么要将0~100度(假设)温度信号变换为0~ ...

不是毕业设计,只是选修课的
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7#
ID:143848 发表于 2016-11-1 18:29 来自手机 | 只看该作者
zl2168 发表于 2016-11-1 17:52
你没有理解的问题,例如:为什么要用电桥?为什么要用2个运放?为什么要将0~100度(假设)温度信号变换为0~ ...

我现在要分析的就是你说的,做分析报告,可是具体为什么我现在还不知道,正在搞,我现在也是一头雾水
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8#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:49 | 只看该作者
做事要明确目的:否则就一头雾水。
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9#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:50 | 只看该作者
由于单片机只能认识数字,所以测量模拟量时必须变成数字才能让单片机识别,就才有AD。
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10#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:52 | 只看该作者
由于单片机上的AD只能识别0-5V(有其它范围的电压不影响本说明),所以对于一切模拟量的测量,都必须变成0-5V以内的电压,以供AD转换。
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11#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:53 | 只看该作者
测量温度,而温度的变化能引起电阻阻值变化,所以就变成测量电阻,测量的温度有范围(如0-60度),所以测量的电阻有范围限制。
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12#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:54 | 只看该作者
如果温度0-60度:对应电阻0到5K变化,好办,通上1mA的电流,就变成0-5V,就OK了。采到5V(10位AD=1023)说60度,采到0V说0度。
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13#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:55 | 只看该作者
如果温度0-60度:对应电阻2.5K-5K变化呢,也通上1mA的电流,就变成2.5-5V。采到5V(10位AD=1023)说60度,采到2.5V(AD=512)说0度。
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14#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:55 | 只看该作者
采到2.5V以下是什么呢?这就是这个电路的缺陷了!浪费了一半的资源,10位AD只用了9位,高位永远1(512-1023,2.5-5V)。
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15#
ID:123289 发表于 2016-11-1 19:58 | 只看该作者
实际的温敏电阻,比以上举例更啰嗦!
不必纠结于用不用桥,用不用放大器,解决的要点是:
1、测量的温度范围是多少?如:-20至+80度。
2、对应的电阻阻值范围是多少?如:98.26K至1.24K。
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16#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:01 | 只看该作者
3、现在应该纠结于:如何将98.26K至1.24K电阻变化转换成0-5V之间的电压变化。而且-20,+80度对应的电压,最好一个是0,一个是5V,这样最佳!
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17#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:02 | 只看该作者
如果-20度对应3V,+80度对应4V,那么0-3V,4-5V就用不上,测量的精度就小了5倍,这个设计就很差了。
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18#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:04 | 只看该作者
本帖最后由 yzwzfyz 于 2016-11-1 23:31 编辑

举一简单思维能想到的方案:
设想:给温敏电阻通一个51.53uA的电流[5V/(98.26K-1.24K)],则:-20,+80度对应的电压是:5063.9mV,63.9mV!虽然上限超过5V了!但是电路设计方案有了:
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19#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:06 | 只看该作者
本帖最后由 yzwzfyz 于 2016-11-1 23:32 编辑

   做一个51.53uA恒流源,通给温敏电阻得到5063.9mV-63.9mV,
   做一个63.9mV恒压源。
   用一个运放将上述两个电压相减[5063.9mV-63.9mV]-[63.9mV],就达成了: 将-20,+80度转换成5-0V的目的了。
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20#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:10 | 只看该作者
所以:你在看他人的电路时,一定要了解电路设计的宗旨。
1、必定先将电阻变化转成电压变化。
2、必定将一定范围内的电阻变化(即测量的温度范围)转成AD能识别的电压(有2.5V、3.3V、5V多种),并最大限度地利用AD电压范围(最高最低温度,对应AD的两个端电压。如0/5V)。
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21#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:13 | 只看该作者
电阻变化转成电压变化,不会那么巧,恰好0-5V,所以常常用放大器先将信号调节至适当的大小。
由于电阻下限值不可能为0,而电压的下限值却是0,所以要在信号中合成一个电压,去消除下限电阻固定剩余电压,使之为0。方法很多,常用电桥,运放做加减。
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22#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:21 | 只看该作者
说白一点:就是用“差放”解决问题。
“差”用于解决固定值不为0的问题:归位于0V;
“放”用于解决信号大小问题:达到5V。
这里的差放不要理解成简单的差动放大器,而是一个设计的整体。
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23#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:26 | 只看该作者
方法有多种,各有巧妙不同,但最终目的一样。例举是朴素的,巧妙不足,利于理解。
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24#
ID:123289 发表于 2016-11-1 20:26 | 只看该作者
不知道以上一说会不会给楼主看电路有所帮助?
提示一点:明确目的再看电路雾水就少多了,不会一头了。
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25#
ID:61002 发表于 2016-11-1 21:08 | 只看该作者
yzwzfyz 发表于 2016-11-1 20:02
如果-20度对应3V,+80度对应4V,那么0-3V,4-5V就用不上,测量的精度就小了5倍,这个设计就很差了。

如果用单片机的话,应该没必要考虑这么多吧!!
直接电阻和热敏电阻分压,然后根据电阻和基准电压可以大概的得到热敏电阻的大小,此时测的热敏电阻是线性的;再根据y=kx+b就可以测量得到精准的热敏电阻的阻值,最后一步,电阻-温度转换
这样的话就硬件方面考虑的东西就非常少了
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26#
ID:61002 发表于 2016-11-1 21:13 | 只看该作者
yzwzfyz 发表于 2016-11-1 20:04
举一简单思维能想到的方案:
设想:给温敏电阻通一个51.53mA的电流[5V/(98.26K-1.24K)],则:-20,+80度对 ...

这里计算[5V/(98.26K-1.24K)]电流大小应该是0.05ma左右
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27#
ID:111634 发表于 2016-11-1 21:38 | 只看该作者
g753388438 发表于 2016-11-1 21:08
如果用单片机的话,应该没必要考虑这么多吧!!
直接电阻和热敏电阻分压,然后根据电阻和基准电压可以大 ...

不对。虽然软件能部分代替硬件,但只有将被测温度范围变换为0~Uref,才能得到最大分辨率。
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28#
ID:111634 发表于 2016-11-1 21:45 | 只看该作者
如果不用电桥,全部用软件变换,不但获取变换表格数据困难(工作量大,且不精确),而且远没有电桥简单可靠,电桥是绝大多数温测仪器采用的方法,是经过大量实践证明的。
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29#
ID:61002 发表于 2016-11-1 21:50 | 只看该作者
zl2168 发表于 2016-11-1 21:38
不对。虽然软件能部分代替硬件,但只有将被测温度范围变换为0~Uref,才能得到最大分辨率。

就以98.26K至1.24K电阻变化转换成0-3.3V之间的电压为例,我用5v基准电压,1k高精电阻和热敏电阻分压,采集1k高精电阻的电压值,这里有一点是对AD的位数有要求,位数越高,精度越高
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30#
ID:111634 发表于 2016-11-2 11:24 | 只看该作者
g753388438 发表于 2016-11-1 21:50
就以98.26K至1.24K电阻变化转换成0-3.3V之间的电压为例,我用5v基准电压,1k高精电阻和热敏电阻分压,采 ...

0-3.3V信号,5v基准电压,还有1.7v空间未利用。在AD位数同等条件下,那个分辨率高、精度高?
既然要变换成0-3.3V,为什么不变换成0-5V?
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31#
ID:61002 发表于 2016-11-2 17:33 | 只看该作者
zl2168 发表于 2016-11-2 11:24
0-3.3V信号,5v基准电压,还有1.7v空间未利用。在AD位数同等条件下,那个分辨率高、精度高?
既然要变换 ...

那么,你认为:如果是8位的ad,经过单片机运算,计算电阻。此时,将电阻转换为电压0-3.3或者0-5v,哪一个分辨率高、精度高?另一个如果是转换成0-3.3v,使用10位的ad和转换成0-5v使用8位的ad,此时又是哪一个的分辨率高、精度高?
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32#
ID:1037756 发表于 2022-7-10 16:14 | 只看该作者
我现在和你一样的问题
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