信号采集系统——传感器（二）

传感器信号采集系统

近一年来，身边的老师同学主要研究方向为传感器的设计、研发以及应用，例如：电容传感器、大应变传感器以及位移传感器等将外界信号转换为电压信号进行输出；然而实验中采用的数据采集系统极为笨重，在实际工业推广中极其不利，因此，近些天对数据采集相关的资料进行调研，经过一番捣鼓，😅，成功实现了稳压电源的功能，并且能够对外界电压的测量，还是很不错的，😄

附录：补充材料

1、电路原理图是信号采集系统最核心的内容，具体如下图所示，主要包含三部分电路：1. 交流与直流转换电路：采用二极管与滤波电容实现交流电与直流电的转换，相关的原理本科课程（电工学）中已有详细的讲解，本部分不在进行赘述；2. 稳压调压电路；3. 电压表测试电路。

稳压调压电路中，D1、D2起到过流保护作用，D7和R2作为指示灯，反映了稳压电源工作是否正常，C1为电解电容（470uF），主要做滤波处理，C2为陶瓷电容（电容值一般较小）；RP1为可调电阻，电阻变化时，电源输出电压发生相应的变化，具体为：

本稳压系统中，R1采用180Ω标准电阻，R2采用可调电阻，电阻变化范围为0-2160 Ω，因此，本系统可以输出的电压范围为1.25-12V。

2、本部分对系统中包含的元件进行介绍，通过看得见，摸得着实际器件，加深对相关知识点的理解，具体内容如下：

系统中主要的元件如上图所示，对于电压表，红线和黑箱分别接电源的正负极，白线接信号线；个人理解：最主要的器件也就是调压芯片了，尽管体积（10mm*8mm*2mm）相对于变压器(40mm*35mm*20mm)小得多，然而却是整个稳压电源的核心，调研可知，该芯片的使用温度为：-10—85℃。

感觉这次电路板焊接比上次好多了，😄

3、实际效果测试：信号采集系统的性能直接影响着传感器的测试精度，本部分通过相关的实验，对信号采集系统的性能进行具体的验证，主要包含两方面内容：1、电源输出的波动情况；2、电压表测试的精度；主要用到的设备包含RIGOL DP831A稳压电源和Keysight 34972A多通道数据采集器，具体结果如下图所示：

实验一主要的步骤为：将采集系统输出电压调整为3V，然后采用多通道数据采集仪对该电压信号进行测试，观察信号的波动情况，然后调整可变电阻R2的大小，使得系统输出电压变为5V，具体结果如上图所示，从图中可以看出，电压信号的波动幅度明显小于信号本身的量级，基本上可以满足实际应用需求。

实验二主要的步骤为：调节稳压电源的输出电压（4V），接着采用信号采集系统对该信号进行测试，具体结果如上图所示，从图中可知，电压表能够准确的做出测量，其采集精度基本上满足实际应用需求。

附1：改进方向有：1.功能扩展，进而能够实现微信号的采集（滤波电路，放大电路等）以及数据存储等功能；2.对电源稳压部分进行分析，了解背后的机理，提高电源电压信号输出的稳定性；

附2：随着实践不断增多，发现电路板相关的内容做起来越来越得心应手，还是很不错的，😄~