射阳做网站公司,证券官网首页,网站 内容优化,做团购网站多少钱A/D 转换器是比率式的#xff0c;也就是说#xff0c;它们的结果与输入电压与参考电压的比值成正比。这可用于简化电阻测量。
测量电阻的标准方法是让电流通过电阻并测量其压降 #xff08;见图 1#xff09;。然后#xff0c;欧姆定律(V I x R) 可用于计算电压和电流的…A/D 转换器是比率式的也就是说它们的结果与输入电压与参考电压的比值成正比。这可用于简化电阻测量。
测量电阻的标准方法是让电流通过电阻并测量其压降 见图 1。然后欧姆定律(V I x R) 可用于计算电压和电流的电阻。终输出可以是模拟的或数字的。 图 1.显示电阻测量的示例框图。
电压被传递到模拟输出电路或 A/D 转换器。电流源电路必须准确、无漂移并且不受测量电阻和电源电压变化的影响。设计这样的电路并不是特别困难但需要、稳定的元件。如果以这种方式使用 A/D 转换器则需要同样和稳定的参考电压。 比例电阻测量 如果相同的电流通过两个电阻器则即使电流发生变化它们的电压比也将保持不变。这可以用公式 1 在数学上表示为 我们可以使用此信息来开发 A/D 转换器系统如图 2 所示该系统执行比例电阻测量不需要恒流源或的参考电压。 图 2.显示使用 A/D 转换器进行比例电阻测量的框图。 在哪里 R(set) 设置近似电流 (I)但确切的电流会随着被测电阻的变化而变化测得的电压 V(in) 等于 I 乘以测得的电阻 R(meas)参考电压 V(ref) 等于 I 乘以参考电阻 R(ref)
总体而言数字结果将与 R(meas) / R(ref) 成正比而不管电流的确切值如何。与标准方法相比不需要电流源电路和精密参考电压。只有一个组件 R(ref) 需要稳定和。 重要的是要注意这仅在 A/D 转换器具有差分输入时才有效这应该不是问题正如大多数人所做的那样。大多数转换器没有差分参考输入因此 R(ref) 必须连接到电路公共端。两个电阻器必须具有相同的电流因此R(meas)与 R(ref)串联。图 2 的配置对于简单的仪表来说是可以的但是它可能不适用于输出连接到公共端的传感器测量系统。要解决这个问题您需要一个带有差分参考输入的 A/D 转换器。我们将在下面的微处理器部分介绍它。 考虑到这一点让我们看一下图 3 中的框图其中添加了两个新细节。 图 3.添加了详细信息的比例测量参考微调调整和可选的四线电阻测量。 个添加是参考修剪调整。没有它转换将只能与参考电阻器一样准确。例如0.05% 的准确度需要 0.05% 或更好的电阻器。通过微调可以通过测量高精度 R(meas) 并调整微调器以获得正确的数字输出或读数来校准精度。固定参考微调电阻应高于 R(ref)。微调器应该只是固定电阻器的一小部分。
第二个细节增加了一个可选的四线开尔文输入测量有时需要进行的低电阻测量。没有它引线连接电阻会增加到 R(meas)增加几分之一欧姆。要查看这一点只需使用标准万用表将测试导线的末端夹在一起然后测量电阻。它将读取几分之一欧姆而不是零。 此外四线连接通过一组引线提供电流并使用第二对引线测量输入。没有电流流过测量导线因此它们不会降低电压。测得的电压是真正的 I x R(meas)没有由于引线电阻引起的误差。高精度仪表通常包括四线电阻测量功能。 使用低成本 DMM 的电阻测量示例
掌握所有这些信息后让我们深入研究一个使用低成本DMM 的示例。假设我有一个低成本的 3-1/2 数字万用表在五金店仅需几美元即可购买。由于IC芯片埋在环氧树脂下我无法完全探索它的电路但是我进行了测试它似乎使用非恒定电流源以这种方式运行。下面的表 1 包含测量电阻器具有 1% 容差的结果 表 1. DMM 设置为 200 欧姆范围的数据结果。 R(测量值) 1% V(量度) 我 数字万用表读数 0短 – – – 1.9 毫安约 0.3 Ω引线电阻 10.0 欧姆 18.7毫伏 1.87毫安 10.3 欧姆 100 欧姆 177.4毫伏 1.74毫安 100.6 欧姆 182 欧姆 307.5毫伏 1.68毫安 182.5 欧姆 另一方面表 2 显示了设置为 20 KΩ 范围时的数据结果。 表 2. DMM 设置为 20 KΩ 范围时的数据结果 R(测量值) 1% V(量度) 我 数字万用表读数 0短 – – – 22 uA大约 0.00 千欧 1.00 千欧 22.4毫伏 22.4 微安 1.00 千欧 10.0 千欧 133.5毫伏 13.4 微安 9.99 千欧 18.2 千欧 178.2毫伏 9.8 微安 182.7 千欧 结果即使电流变化读数也都在百分之一的公差范围内。 请注意我的高精度实验室欧姆表不是这样工作的。无论测得的电阻如何它的电流都地保持恒定。
使用微处理器进行比例测量
许多微处理器和微控制器都包含一个 A/D 转换器。与图 3 类似图 4 显示了如何连接示例微处理器的示例框图。 图 4.使用带有差分参考输入的 A/D 转换器您可以将测得的电阻连接到电路公共端。
使用带有差分参考输入的 A/D 转换器您可以将测得的电阻连接到电路公共端。 但是您的微处理器的 A/D 可能包含一个差分参考输入。如果是这样您可以利用它将被测电阻器连接到电路公共端。如图 4 所示被测电阻和参考电阻互换。
大多数微处理器允许使用代码切换 A/D 输入。正参考可以切换为内部或外部参考负参考可以切换为外部参考或公共参考。如果两者都切换到外部则参考输入变为差分并且不需要连接到公共端。
此外图 4 显示 R(meas) 现在可以连接到公共端参考电阻“浮动”。系统现在可以将输入和输出连接到一个公共端。虽然图中显示的是四线输入但对于两线输入只需将IN 连接到电流源-IN 连接到公共端即可。
电阻传感器的比例测量基础知识
电阻式传感器包括热敏电阻、RTD电阻式温度检测器和位置测量电位器。比率测量可用于所有情况我们将在以下部分中进行解释。
热敏电阻
图 5 显示了一些示例热敏电阻封装类型。 图 5.热敏电阻封装类型示例。图片由EE Power提供
测量部分很简单——热敏电阻变为 R(meas)两线输入应该可以正常工作。困难的部分是将电阻测量值转换为温度。NTC 负温度系数 和PTC正温度系数热敏电阻都是非线性的并且随着温度的变化而改变电阻。
转换需要查找表或复杂的方程式。一些模拟技术可以使读数近似线性化但是仅在狭窄的温度范围内。
电阻式温度检测器 (RTD)
RTD 的电阻不低而许多在 0 °C 时为 100 欧姆200、500 和 1,000 欧姆的版本也很常见。但是零点几欧姆可能会转化为不可接受的温度测量误差 铂 RTDS常见的类型的灵敏度约为每 °C 0.4%。在 100 欧姆的设备中0.4 欧姆的引线电阻会产生 1 °C (1.8 °F) 的误差因此建议使用四线输入。这在 500 或 1,000 欧姆时可能没有必要。 RTD 与温度不完全成线性关系但它们的方程相当简单这超出了本文的范围。
电位器
电位器相当简单。基本上将 () A/D 输入连接到抽头将 (-) 输入连接到低端或逆时针端 (-)。输出将与电位计的位置成正比。
比例电阻测量结论
比例电阻测量概念很简单将相同的电流流过被测电阻和参考电阻A/D 输出将与它们的比值成正比。我们通过详细信息对其进行了扩展希望对您的下一个设计有所帮助。
