使用ADC精准测量电阻阻值
本篇文章介绍通过在提供的电路中接入一个待测电阻,通过ADC的测量值A,求出其输出电压,再求出一系列参数,得出最终待测电阻的公式,达到精准测量接入电路中电阻的阻值。
下面先给出电路图:
图中左边部分为电桥测量电阻的方法,R2就是接入的待测电阻,R10为0R,可以忽略不计,所以电路可以简化为:
由于左边的两个输入电压很小,所以需要右边的运算放大器电路对电压进行放大,使得得到的输出电压范围在ADC参考电压范围内尽可能的宽,这样使用ADC就能更加精确地测量到电压值。
现在假定ADC系统的参考电压为Uadc,ADC采样位数为12位,那么Uo的计算公式如下:
Uo = A / 4096 * Uadc
而Uo也是运放的输出电压,根据电桥网络和运放进行计算可以得到:
Uo = R2/(R1+R2) * Uref * m
将两个式子合并就得到了:
R2/(R1+R2) * Uref * m = A / 4096 * Uadc
那么到了这边我们只需要求出R1与m,待测电阻R2的公式自然就出来了,那么怎么求呢?
我们先让Uref的电压等于ADC电路中的电压Uadc,然后剩下两个未知数R1和m我们就需要两组已知的点来求出参数R1和m。这样取第一个点的测试电阻为R21,AD值为A1,第二个点的测试电阻为R22,AD值为A2,带入到式子中去,就求出来了R1的阻值了,R1求出来了那么m也可以求出来了,两个未知数两个方程,简单。
综上所述整理可以得到:
R2 = A * R1 / (4096*m - A)
最后的式子已经简单到只需要A、R1、m就能计算出来R2的阻值了,并且使用的R1和m都是我们自己计算出来的值,而不是直接使用理论计算出来的值,精度提高了不少,至于A就是AD测得的值我们可以用万用表测Uo的值,然后在反推出来,这样可以帮助我们计算验证。同时我们可以发现由于Uref=Uadc,所有计算竟然和Uref、Uadc没有关系了,也就是说不管Uref、Uadc怎么变动,只要Uref和Uadc一直是相等的,所有参数和阻值的计算都不涉及到Uref和Uadc。但是我们最好要保证Uadc的稳定,不然测量出来的AD值会不准确的。
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