模塊詳解

1.壓力橋式電路

由電阻應變片構成的壓力橋式電路如圖5-2所示，橋臂的三個電阻固定阻值均為20kΩ，仿真中用可調電位器來代替電阻應變片。測量時，當電阻應變片受到壓力變化時，其電阻值會發生相應的變化，從而導致橋上的電壓發生變化，產生一個電壓差信號。

壓阻式應變壓力傳感器主要由電阻應變片按照惠斯通電橋原理組成。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換為電信號的敏感器件。它是壓阻式應變壓力傳感器的主要組成部分之一。應用最多的電阻應變片是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常將應變片通過特殊的黏合劑緊密地黏合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路顯示或傳輸給執行機構。

2.儀用放大電路

儀用放大電路具有能夠消除任何共模信號（兩輸入端的電位相同）而放大差模信號（兩輸入端的電位不同）的特性。

儀用放大器由兩個獨立的部分組成，即輸入級和輸出級，其是在差動放大器的基礎上發展起來的一種比較完善的放大器。作為已成型的儀用放大器，其內部由三個運放和一些精密電阻構成，電路原理如圖5-3所示。U1∶A、U1∶B是高輸入阻抗同相放大器，U1∶C是差動放大器。

其中，RV2是增益調整電阻，通過改變它可以方便地調整放大器的增益，同時因為電路對稱，調整時不會造成共模抑制比的降低。因為它有強抗共模干擾、低溫漂、高穩定增益特性，所以在微弱信號檢測中被廣泛應用。經過計算，此電路的放大倍數為1+2R2/RV2。計算可知最終輸出電壓為Uo。

3.不平衡電壓調整電路

當前面的橋式電路輸出的電壓差為零時，此時電路的最終輸出電壓也應該為零，但在實際應用中，可能并不是這樣的，所以需要增加一個不平衡電壓調整電路。當電壓差信號為零時，調節電位器RV1，使得輸出電壓為零，這樣的測量會更加準確，如圖5-4所示。

電阻應變片壓力電橋測量電路原理圖如圖5-5所示，實際電路板中的KP1部分由排針引出，所對應的部分是圖5-2所示的電路，它是由一個電阻應變片及三個電阻組成的壓力測量電橋。

在進行電路仿真前，壓力橋式電路無須調節電位器，只需要調節不平穩電壓調整電路，使最終輸出的電壓值為0V即可，如圖5-6所示。

下面調節壓力橋式電路部分，通過改變壓力橋式電路中的電位器，來模擬壓力傳感器所受到的壓力，對應電路輸出電壓值也在改變，如圖5-7所示。此時的電壓為2.45V。