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智能传感器仿真加速信号调节系统的设计

发布时间:2017-05-31 16:16:48 浏览人数:

智能传感器仿真加速信号调节系统的设计 传感器,仿真,信号,调节,加速 设计传感器信号调理电子器件及相干校订算法并不是易事,而且耗时长。使用硬件传感器仿真器可显著缩短开发时间。例如,造成温度校订费时的1个主要缘由是在环境舱中温度从冷到热循环时间长,可能需要几小时温度才能到达稳定,像典型的3点校订(⑸5℃、25℃和85℃)需要8小时。传感器仿真器中已设置了传感器温度漂移的模型,这样控制工程师仅需几分钟便可完成仿真校订。这样1天以内可以做很多校订,节省了时间,仅需将注意力集中在传感器硬件的调试或开发校订算法。 传感器的另外一问题是有些传感器需要昂贵的装备提供鼓励(比如,湿度、加速、pH、压力和拉力)。在很多情况下其实不容易接触这些装备。使用传感器仿真器可以在使用这样装备之前调试软硬件,可提高实验室研究的效力。另外,这些用于产生鼓励的装备有时是为特定传感器而开发的,未必通过验证。 例如, 设计传感器信号调振动冲击实验机节电子器件及相干校订算法并不是易事,而且耗时长。使用硬件传感器仿真器可显著缩短开发时间。例如,造成温度校订费时的1个主要缘由是在环境舱中温度从冷到热循环时间长,可能需要几小时温度才能到达稳定,像典型的3点校订(⑸5℃、25℃和85℃)需要8小时。传感器仿真器中已设置了传感器温度漂移的模型,这样控制工程师仅需几分钟便可完成仿真校订。这样1天以内可以做铝棒万能实验机很多校订,节省了时间,仅需将注意力集中在传感器硬件的调试或开发校订算法。

传感器的另外一问题是有些传感器需要昂贵的装备提电子式悬臂梁冲击实验机供鼓励(比如,湿度液压胶管爆破实验机、加速、pH、压力和拉力)。在很多情况下其实不容易接触这些装备。使用传感器仿真器可以在使用这样装备之前调试软硬件,可提高实验室研究的效力。另外,这些用于产生鼓励的装备有时是为特定传感器而开发的,未必通过验证。

例如,ContrivanceEngineering开发的定制机械校订系统用于在传感器上加力矩。由于传感器是与那些校订系统同时开发的,没有传感器仿真器则很难调试这些传感器。而且,如果校订系列1开始就印刷品耐磨实验机存在机械振荡问题,如果没有仿真器,很难肯定振荡是机械系统产生的还是来自电气系统。

传感器还可能在不可重复的问题,这样就很难判断是传感器的故障还是传感器的性能所限。比如,压力传感器除延时外,还会存在压力滞后或温度滞后,由于传感器和电子器件通常放置在密封盒中,这金属导管曲折实验机样就很难判断故障是来自传感器的还是电子器件的。传感器赶集器不存在不可重复性,因此可评估传感器电子器件的精安全工具拉力实验机度。

在详细讲授如何实现传感器仿真器之前,可把它视作1个黑箱。本文的传感器仿真器用于仿真4元件Wheatstone桥传感器。由于大多数桥传感器提供相干的温度传感器,因此它可效仿两种不同类型温度传感器的效果(2极管和串行电阻)。

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图1(a和b)分别为要效仿的桥传感器实例

桥传感器示例

PGA309是典型的信号调理片上系统,它可电镀磨擦实验机用于补偿温度漂移和阻性桥传感器的非线性。图1a为桥传感器实安全鞋内里耐磨实验机例,其温度系数将用于肯定电阻电压(Rt)。Rt上的电压为温度信号。仿真器可摹拟Rt温度感应方法,它提供1个可编程温度信号,根据温度信号调制桥电压。该传感器仿真器还可摹拟图1b的电路,该图中2极管用于丈量桥温度。

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图2传感器的温度飘移

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图3传感器输出信号与鼓励间关系

图2描写了传感器的温度飘移。传感器仿真器将3个不同温度(室温、热和冷)下的飘移建立了ht1000磨擦磨损实验机模型。图3为传感薄膜拉力实验机器输出信号与鼓励间关系。通常该信号仅包括2阶非线环块式磨擦磨损实验机性。传感器仿真器将传感器响应与所加鼓励在室温下5个分立点

及冷热两种温度下3个分立点的情况分别摹拟出来。

传感器温度漂移

输出信号与鼓励的关系

传感器信号调理系统通常调制鼓励电压以校订传感器的非线性。由于油墨耐磨擦脱色实验机Vexc的调理可用于校订所加压力的非线性,因此才可以用于为现实传感器建模,即传感器仿真器输入Vexc的变化将直接影响所仿真的桥输出。

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图4视作黑箱的传感器仿真器

图4表示了视作黑箱的传感器仿真器。注意到Vexc输入、传感器输出和温度信号输出,和温度输出和传感器输出的控制。温度输出控制有3个不同温度(室温、高温和低温)。传感器输出有以下输出:0、50%及100%低温、0、25、50、75和100室温、0、50和100%高温。

传感器仿真器可视作黑箱

有些工程师或许会问,为什么提高精度其实不能解决问题,比如采取精密电源(如毫伏校订器)摹拟传感器输出。使用电压源摹拟传感器输出的主要问题是它不能用传感器的鼓励电压调制。20吨拉力实验机传感器的电子器件通经常使用改变传感器鼓励电压的方式校订非线性,当传感橡胶疲劳龟裂实验机器用于放射滴定时也会变化林频实验机。在这类模式下,传感器和电子器件共用1个电源。测试放射滴定电源抑制很难集装袋提吊实验机用精确的电源实现。

在摹拟传感器的时候需要3个精确电源。1个用于共模信号,1个用于差分信号,另外一个用于温度信号(参见图5)。这类设置比本文建议的仿真器方式本钱高,而且它需要对每一个传感器输出配置进行重设置。而仿真器门窗角强度实验机输出配置仅需设置1次,并通过旋转开关选择。

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图5温度信号电源

仿真传感器所需的3个精密电压源其中之1。高温耐压实验机

传感器仿真器的简单实行

Wheatstone桥传感器的仿真耐磨耗试哈尔滨工业大学磨损实验机验机器有多种实现方式。这里先容的方式非常直观,它采取整形电位计和旋转开关,如果使用更复杂的方法,可以用D/A钢筋剪切强度实验机转换器、微控制器、PC接口和相干App。这两种方法有各自的优势,用直观的方式可避免使用App。

图5先容了传感器仿真器的单个通道和。完全的设计使用101个通道和旋转开关以产生101个独特的输出状态。这101种不同的输出状态通经常使用于摹拟不同鼓励下在3种不同温度时的传感器输出。使用这类配置是由于,大多数经常使用传感器校订算法需要3个不同温度和3种不同程度的鼓励。通过调理R8(精调时使用R9)产生差分信号。使用图中所示的元件,鼓励电压为5V时,电路输出范围为±25mV。数小时的丈量稳定度约为0.03%。该电路的输出范围可通jz888盐雾实验机过改变R7和R10来实现。例如,鼓励电压为5V时,使用1k欧电阻可将范围变成±250微动开关实验机mV。这样电路可用于摹拟不同范围的传感器输出,提高精度和可重复性。

该传感器仿真器还可以摹拟温度输出信号。大多数传感器内置了简单的温度传感器以监视桥传层间剥离强度实验机感器温度。

前文已提及传感器通经常使用2极管产生温度信号,或使用桥电阻的温度系数(theRtmethod).

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图6产生Rt温度信号

图6说明了如何产生Rt温度信号。R2和R3用于摹拟桥电阻的温度系数,R4用于温度传感器电阻Rt。

如何产生Rt温度信号的仿真

相同的阻性分压器可用于产生常温、高金刚石复合片冲击实验机温和低温信号。该电路的另外一优势是Rt温度信号可通过传感器的鼓励电压调制。U3和U4缓存温度输出信号,可用于调理传感器输出信号,这样传感器输出信号相当于串连桥。温度感应的2极管方法仅需用阻性分压器代替2极管便可实现。而且一样的电路也可与旋转开关共同使用以产生室温、高温和低温信号。(完)

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