一种单桥弯曲应变片信号处理模块的制作方法

本技术涉及模拟电信号放大处理，具体涉及一种单桥弯曲应变片信号处理模块。

背景技术：

1、在机械设备技术领域，经常需要在机械设备工作现场对轴类零件弯曲程度进行定性（方向）或定量的动态测量，以检测轴类零件工作过程中弯曲载荷使轴类零件产生的弯曲变形量；在轴类零件弯曲程度的测量中，需用到单桥应变片来确定轴类零件在单位长度的变形量，但目前用于应变片变形测量的信号处理模块仅适用于全桥应变片，因此无法应用于轴类零件弯曲程度的测量。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种单桥弯曲应变片信号处理模块，包括一级放大电路、二级放大电路、单桥弯曲应变片平衡电桥、+2.5v参考电源；其中单桥弯曲应变片平衡电桥包括三个等阻值的电桥电阻，三个等阻值的电桥电阻与外接的单桥弯曲应变片电性连接，构成电阻平衡电桥；一级放大电路对单桥弯曲应变片平衡电桥输出的信号进行放大，二级放大电路对一级放大电路输出的模拟电压信号进行二次放大，最终输出单桥弯曲应变片的变形量信号；+2.5v参考电源为单桥弯曲应变片平衡电桥、二级放大电路提供精密工作电压，其中输入至二级放大电路的精密工作电压通过可调整参考电压电路为二级放大电路提供参考电压，用以消除单桥弯曲应变片与三个电桥电阻阻值不相等所导致的零点输出偏移，从而使测量结果更加准确。

2、为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种单桥弯曲应变片信号处理模块，外接有+5v的vcc电源，用于单桥弯曲应变片输出信号的放大处理；包括一级放大电路、二级放大电路、单桥弯曲应变片平衡电桥、+2.5v参考电源；单桥弯曲应变片平衡电桥包括三个等阻值的电桥电阻，三个电桥电阻与外接的单桥弯曲应变片电性连接，构成电阻平衡电桥；vcc电源为一级放大电路、二级放大电路、+2.5v参考电源提供工作电源；+2.5v参考电源将vcc电源转换为+2.5v后为单桥弯曲应变片平衡电桥提供精密工作电压，为二级放大电路提供参考工作电压；单桥弯曲应变片平衡电桥、一级放大电路、二级放大电路依次电性连接，一级放大电路对单桥弯曲应变片平衡电桥输出的信号进行放大，二级放大电路对一级放大电路输出的模拟电压信号进行二次放大。

3、进一步的，一级放大电路包括运算放大器u1b；运算放大器u1b与其外围元器件构成差分运算放大电路，差分运算放大电路正、反相输入端分别对应与单桥弯曲应变片平衡电桥的正、负信号输出端电性连接，经一级放大电路对单桥弯曲应变片平衡电桥输出的电压信号放大后输出。

4、进一步的，二级放大电路包括运算放大器u1a，u1a与u1b为同一颗运算放大器的两个不同通道；运算放大器u1a与其外围元器件构成比较放大电路，一级放大电路输出信号与参考电压信号比较后经宽带低功耗运算放大器u1a放大输出。

5、进一步的，二级放大电路还包括可调整参考电压电路，可调整参考电压电路输出二级放大电路工作所需的参考电压信号,用于校准单桥弯曲应变片与三个电桥电阻阻值不等所引起的零点输出偏移，使单桥弯曲应变片信号处理模块在初始状态下的输出电压值为+2.5v。

6、进一步的，+2.5v参考电源包括可控精密稳压源芯片u2；可控精密稳压源芯片u2与其外围元器件构成+2.5v参考电源；+2.5v参考电源输出精密+2.5v电压，为单桥弯曲应变片平衡电桥、二级放大电路的可调整参考电压电路提供精密工作电压

7、进一步的，还包括电源指示电路，电源指示电路包括红色发光二极管led1及限流电阻r1，led1与限流电阻r1串联在vcc电源与地gnd之间。

8、由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种单桥弯曲应变片信号处理模块，包括一级放大电路、二级放大电路、单桥弯曲应变片平衡电桥、+2.5v参考电源；其中单桥弯曲应变片平衡电桥包括三个等阻值的电桥电阻，三个等阻值的电桥电阻与外接的单桥弯曲应变片电性连接，构成电阻平衡电桥；一级放大电路对单桥弯曲应变片平衡电桥输出的信号进行放大，二级放大电路对一级放大电路输出的模拟电压信号进行二次放大，最终输出单桥弯曲应变片的变形量信号；+2.5v参考电源为单桥弯曲应变片平衡电桥、二级放大电路提供精密工作电压，其中输入至二级放大电路的精密工作电压通过可调整参考电压电路为二级放大电路提供参考电压，用以消除单桥弯曲应变片与三个电桥电阻阻值不相等所导致的零点输出偏移，从而使测量结果更加准确；该实用新型的单桥弯曲应变片信号处理模块具有成本低廉、精度高、带宽高的优点，可完全满足轴类零件工作现场弯曲程度的动态测量。

技术特征：

1.一种单桥弯曲应变片信号处理模块，外接有vcc电源，用于单桥弯曲应变片输出信号的放大处理；其特征是：包括一级放大电路（1）、二级放大电路（2）、单桥弯曲应变片平衡电桥（3）、+2.5v参考电源（4）；单桥弯曲应变片平衡电桥（3）包括三个等阻值的电桥电阻，三个等阻值的电桥电阻与外接的单桥弯曲应变片电性连接，构成电阻平衡电桥；vcc电源为一级放大电路（1）、二级放大电路（2）、+2.5v参考电源（4）提供工作电源；+2.5v参考电源（4）将vcc电源转换为+2.5v后为单桥弯曲应变片平衡电桥（3）提供精密工作电压，为二级放大电路（2）提供参考工作电压；单桥弯曲应变片平衡电桥（3）、一级放大电路（1）、二级放大电路（2）依次电性连接，一级放大电路（1）对单桥弯曲应变片平衡电桥（3）输出信号进行放大，二级放大电路（2）对一级放大电路（1）输出的模拟电压信号进行二次放大。

2.根据权利要求1所述一种单桥弯曲应变片信号处理模块，其特征是：一级放大电路（1）包括运算放大器u1b；运算放大器u1b与其外围元器件构成差分运算放大电路，差分运算放大电路正、反相输入端分别对应与单桥弯曲应变片平衡电桥（3）的正、负信号输出端电性连接，经一级放大电路（1）对单桥弯曲应变片平衡电桥（3）输出的电压信号放大后输出。

3.根据权利要求2所述一种单桥弯曲应变片信号处理模块，其特征是：二级放大电路（2）包括运算放大器u1a，u1a与u1b为同一颗运算放大器的两个不同通道；运算放大器u1a与其外围元器件构成比较放大电路，一级放大电路（1）输出信号与参考电压信号比较后经宽带低功耗运算放大器u1a放大输出。

4.根据权利要求2所述一种单桥弯曲应变片信号处理模块，其特征是：二级放大电路（2）还包括可调整参考电压电路，可调整参考电压电路输出二级放大电路（2）工作所需的参考电压信号。

5.根据权利要求1所述一种单桥弯曲应变片信号处理模块，其特征是：+2.5v参考电源（4）包括可控精密稳压源芯片u2；可控精密稳压源芯片u2与其外围元器件构成+2.5v参考电源（4）；+2.5v参考电源（4）输出精密+2.5v电压，为单桥弯曲应变片平衡电桥（3）、二级放大电路（2）的可调整参考电压电路提供精密工作电压。

6.根据权利要求1所述一种单桥弯曲应变片信号处理模块，其特征是：还包括电源指示电路（5），电源指示电路（5）包括红色发光二极管led1及限流电阻r1，led1与限流电阻r1串联在vcc电源与地gnd之间。

技术总结
一种单桥弯曲应变片信号处理模块，包括一级放大电路、二级放大电路、单桥弯曲应变片平衡电桥、+2.5V参考电源；其中单桥弯曲应变片平衡电桥包括三个等阻值的电桥电阻，三个等阻值的电桥电阻与外接的单桥弯曲应变片电性连接，构成电阻平衡电桥；其中+2.5V参考电源为单桥弯曲应变片平衡电桥、二级放大电路提供精密工作参考电压；一级信号放大电路对单桥弯曲应变片平衡电桥输出的信号进行放大，二级信号放大电路对一级信号放大电路输出的模拟电压信号进行二次放大，最终输出单桥弯曲应变片的变形量信号；该技术的单桥弯曲应变片信号处理模块具有成本低廉、精度高、带宽高的优点，可完全满足轴类零件工作现场弯曲程度的动态测量。

技术研发人员：宁昭凯,司光磊,赵晨东,张采凤
受保护的技术使用者：洛阳冠拓电子科技有限公司
技术研发日：20230529
技术公布日：2024/1/15