全文讲述了毕加乐TSF8。5-BSB型号张力传感器的电路结构以及电路原理，比较系统的分析了直流放大电路的电路关系，提出了维修时采取的一般方法，列举了一些典型的案例。可作为电路应用，维修的参考资料。
张力传感器是用来检测张力大小变化的装置。内部结构多数以应变电阻为主。应变电阻在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，称为电阻应变效应。应变电阻在电路中连接形成惠斯通电桥的形式，输出差分的信号。传感器的正向或反向受力在应变电阻上均有线性对应的差分电压值。应变电阻输出的差分电压值为微伏级。必须经过高精密，高增益直流放大器放大对外输出模拟量。因此对直流放大器提出了很高的要求，在有共模信号的条件下能够放大极其微弱的差分信号。例如有：极低的零点飘移度，很高的共模抑制比以及很高的电源抑制比等。
比佳乐TSF8.5-BSB型张力传感器用于织机上检测织造过程中经纱张力的变化。拆解后发现该张力传感器是内部含有直流放大器的传感元件。在所有的维修实例中证实损坏的部位都是直流放大器电路所致。直流放大器电路是由三级运算放大器组成。（见图1）第一级由OP177运放构成。有超过100倍的电压放大倍数。第二级有1/2的LM358构成8.25倍的电压放大。第三级由另外1/2的LM358构成电压电流转换电路，输出电流以驱动270Ω负载电阻。
第一级由OP-177 精密运算放大器及R1，R2，R3，R4构成。OP-177的特点是：具有最高精度的运算放大器、共模抑制比（CMRR）高于130DB、电源抑制比（PSRR）优于115DB、在室温中补偿电压只有25uV、极低的漂移电压0.1uV/C等。OP-177在电路中作为前置直流放大。从图2中可以看出电路呈典型的差分输入比例减法运算。根据电路中的参数R3=1M，R4=300K，R2=10K，输出电压关系式可列为Vo=Vi1+130(Vi1-Vi2)。计算得出第一级差分电压放大为130。由此可见，R2，R3，R4为第一级放大器之关键性元件，R2，R3，R4的变化直接影响到Vo。当怀疑故障存在时是优先检查的部位。20K可变电阻是用来调整传感器静态零点电压。当输出电压有过多的偏移时，应当注意750K以及1M电阻的阻值有无发生变化。如果输出电压偏移不大可以考虑适当的调整一下20K的电位器。元件位置分布见图8红点。
第二级放大器由1/2的LM358及R1，R2，R3，R4构成。（见图3）对前级的信号再次进行差分输入的比例减法运算。输出电
压关系可列为：根据电路条件R1=R2，R3=R4。可简化为： 。
电路参数为R1=R2=100K，R3=R4=825K。计算得出Vo=8.25(Vi2-Vi1)，二级放大的倍数为8.25。从关系式中看出R1,R2,R3,R4任一电阻的阻值变化必将影响到Vo的变化。因此当检查二级放大电路时，R1，R2，R3，R4的电阻是需要留心一下的。
第三级放大器由另外的1/2的LM358与R1，R2，R3，R4，R5，R6一同构成电流源驱动电路。（见图4）输入电压Vi进行变换为电流的形式输出。因此该电路为V-I转换电路。由于传感器是运用在现场控制中，环境的干扰噪音对信号具有一定的“破坏”作用。采用电流源输出的方式可以有效的减少外界噪音对信号的干扰。根据电路的结构可将关系式列出： 。 由于R1=R2=100K，R3=R4=22.6K，R5=49.9Ω，R6=270Ω（R6为负载电阻在MCB板上）。可进一步简化为： 。Vo2既为张力传感器的输出电压值。由电路参数计算得：Vo2≈1.22284 Vi 。又因为Vo2=Ir* R6，所以Ir=R3* Vi/（R1*R5）。计算得Ir≈0.0045 Vi。Ir既为1/2的LM358转换后输出的电流值，单位为毫安。通过关系式可以看出R1，R2，R3，R4，R5任一电阻的阻值变化必将影响到Ir的变化。因此这些电阻都是要引起注意的。经验表明，有故障的张力传感器Vo2大多含有噪音的成分，这一点在示波器上观察是显而易见的。噪音的源头就来自于这些电阻的劣变。
张力传感器放大板除了放大电路外还有内部的供电电路，提供给运放正负电源。分别是+6.20V，-4.2v---6.00V见图5。输入电源为26VDC，内部含有稳压电路，由LM317和7660组成，提供LM358，OP177，和应变电阻的工作电源，LM317是一片三端可调稳压集成电路。输出电压由1K，4.02K电阻分压决定。在电路中固定输出电压为+6.20V。7660是一片充电泵DC/DC转换集成电路，大多数应用场合来产生小功率的电源。在该电路中用来产生一路-4.2v---6.00V电压以提供LM358的负电源。对于电源电路的检查应该说非常简单，一切可能的疑点将会反映在示波器的屏幕上。事实上电源电路的故障率几乎为零，至今本人还未遇见故障出现在电源电路的。
进口设备绝大多数没有提供电路图，对于维修来说，有一定的难度。最初接手一台张力传感器可谓是花费苦心。将张力传感器电路板完全掏出，仔细地对照实物绘出电路图。然后对电路进行分析。弄清电路原理。这样一来对于维修才有所帮助。放大器之间存在着前后级的级连。找出这些连接点进行测试，是寻找故障点十分有效的手法。可以科学的作出判断故障点所存在的部位。实践经验也是一位很好的老师，一些情况下可以避开那些复杂的理论，快速的找到故障的部位。不过，当你“记忆库”里面的招术用尽的情况下对电路进行分析、寻找思路才是终级的方法，然而付出的是时间与精力。因此在维修中往往是理论与实践相互结合，双管齐下。
例1：传感器不能回零，在显示终端上显示“<<<<<<”。此时Vo2输出电压以达到-2.90V，通过电压值能充分说明了放大器内严重失调。用万用表测量二级放大器的Vo端，电压为-4.67V。可以排除第三级放大器。注意力转向二级放大器。可以怀疑故障存在于二级放大器中。分析电路可能造成Vo端产生负压可能的元件是R3变大，R2变大。取下电阻R2，R3，结果R3 825K电阻为开路。
例2：输出电压不稳定。在织机无张力情况下，显示终端上还有0.2KN数字跳动。由此看出传感器内部存在参数变化的元件。并且具有连续变化的趋势。此时用示波器测量输出端，（见图6）在屏幕上出现明显的噪音波形。（见图7）
深入一步，测量第二级放大器的Vo端波形。噪音波形同样存在。测量第二级放大器Vi1端未发现噪音波形。可以判断故障存在于二级放大器中。经过检查第二级放大器同相端R2 100K电阻在130~300K之间跳动。由此可见它是“罪魁祸首”。
例3：输出电压达到1.70V，并且电压在波动。用示波器测量发现存在噪音。采取同样的方法判断出第二级放大器存在故障。怀疑的元件有R1，R4。测量后得出R4电阻高于825K。元件位置分布见图8蓝点。
例4：输出电压为0V，加紧经纱张力，张力值依然没有变化。测量第二级放大器的输出端电压随张力有变化。可以判断为第三级放大器的故障。进一步测量第三级放大器的输出端随张力有电压变化。很快地可以判断出R5开路。经过测量后很好的证实了这一点。元件位置分布见图8**点。
例5：输出电压-1.20V波形上并且存在噪音。采取相同的方法测量出第一级放大器的输出同样有噪音分量。可以判断出故障元件出现在第一级放大器中。可疑的元件有R1，R2，R3，R4。根据经验判断阻值大的可能性较高，因此拆下R3测量阻值高于1M。R3的位置分布见图8灰点。
参考资料：
1. LM258/LM358 Datasheet @PHILIPS Supersedes data of 2002
2. OP177 Datasheet @Analog.Devices.inc.2002
3. LM317LZ Datasheet © 2000 National Semiconductor Corporation
4. TC7660 Datasheet ©2002 Microchip Technology Inc.
张力传感器是用来检测张力大小变化的装置。内部结构多数以应变电阻为主。应变电阻在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，称为电阻应变效应。应变电阻在电路中连接形成惠斯通电桥的形式，输出差分的信号。传感器的正向或反向受力在应变电阻上均有线性对应的差分电压值。应变电阻输出的差分电压值为微伏级。必须经过高精密，高增益直流放大器放大对外输出模拟量。因此对直流放大器提出了很高的要求，在有共模信号的条件下能够放大极其微弱的差分信号。例如有：极低的零点飘移度，很高的共模抑制比以及很高的电源抑制比等。
比佳乐TSF8.5-BSB型张力传感器用于织机上检测织造过程中经纱张力的变化。拆解后发现该张力传感器是内部含有直流放大器的传感元件。在所有的维修实例中证实损坏的部位都是直流放大器电路所致。直流放大器电路是由三级运算放大器组成。（见图1）第一级由OP177运放构成。有超过100倍的电压放大倍数。第二级有1/2的LM358构成8.25倍的电压放大。第三级由另外1/2的LM358构成电压电流转换电路，输出电流以驱动270Ω负载电阻。
第一级由OP-177 精密运算放大器及R1，R2，R3，R4构成。OP-177的特点是：具有最高精度的运算放大器、共模抑制比（CMRR）高于130DB、电源抑制比（PSRR）优于115DB、在室温中补偿电压只有25uV、极低的漂移电压0.1uV/C等。OP-177在电路中作为前置直流放大。从图2中可以看出电路呈典型的差分输入比例减法运算。根据电路中的参数R3=1M，R4=300K，R2=10K，输出电压关系式可列为Vo=Vi1+130(Vi1-Vi2)。计算得出第一级差分电压放大为130。由此可见，R2，R3，R4为第一级放大器之关键性元件，R2，R3，R4的变化直接影响到Vo。当怀疑故障存在时是优先检查的部位。20K可变电阻是用来调整传感器静态零点电压。当输出电压有过多的偏移时，应当注意750K以及1M电阻的阻值有无发生变化。如果输出电压偏移不大可以考虑适当的调整一下20K的电位器。元件位置分布见图8红点。
第二级放大器由1/2的LM358及R1，R2，R3，R4构成。（见图3）对前级的信号再次进行差分输入的比例减法运算。输出电
压关系可列为：根据电路条件R1=R2，R3=R4。可简化为： 。
电路参数为R1=R2=100K，R3=R4=825K。计算得出Vo=8.25(Vi2-Vi1)，二级放大的倍数为8.25。从关系式中看出R1,R2,R3,R4任一电阻的阻值变化必将影响到Vo的变化。因此当检查二级放大电路时，R1，R2，R3，R4的电阻是需要留心一下的。
第三级放大器由另外的1/2的LM358与R1，R2，R3，R4，R5，R6一同构成电流源驱动电路。（见图4）输入电压Vi进行变换为电流的形式输出。因此该电路为V-I转换电路。由于传感器是运用在现场控制中，环境的干扰噪音对信号具有一定的“破坏”作用。采用电流源输出的方式可以有效的减少外界噪音对信号的干扰。根据电路的结构可将关系式列出： 。 由于R1=R2=100K，R3=R4=22.6K，R5=49.9Ω，R6=270Ω（R6为负载电阻在MCB板上）。可进一步简化为： 。Vo2既为张力传感器的输出电压值。由电路参数计算得：Vo2≈1.22284 Vi 。又因为Vo2=Ir* R6，所以Ir=R3* Vi/（R1*R5）。计算得Ir≈0.0045 Vi。Ir既为1/2的LM358转换后输出的电流值，单位为毫安。通过关系式可以看出R1，R2，R3，R4，R5任一电阻的阻值变化必将影响到Ir的变化。因此这些电阻都是要引起注意的。经验表明，有故障的张力传感器Vo2大多含有噪音的成分，这一点在示波器上观察是显而易见的。噪音的源头就来自于这些电阻的劣变。
张力传感器放大板除了放大电路外还有内部的供电电路，提供给运放正负电源。分别是+6.20V，-4.2v---6.00V见图5。输入电源为26VDC，内部含有稳压电路，由LM317和7660组成，提供LM358，OP177，和应变电阻的工作电源，LM317是一片三端可调稳压集成电路。输出电压由1K，4.02K电阻分压决定。在电路中固定输出电压为+6.20V。7660是一片充电泵DC/DC转换集成电路，大多数应用场合来产生小功率的电源。在该电路中用来产生一路-4.2v---6.00V电压以提供LM358的负电源。对于电源电路的检查应该说非常简单，一切可能的疑点将会反映在示波器的屏幕上。事实上电源电路的故障率几乎为零，至今本人还未遇见故障出现在电源电路的。
进口设备绝大多数没有提供电路图，对于维修来说，有一定的难度。最初接手一台张力传感器可谓是花费苦心。将张力传感器电路板完全掏出，仔细地对照实物绘出电路图。然后对电路进行分析。弄清电路原理。这样一来对于维修才有所帮助。放大器之间存在着前后级的级连。找出这些连接点进行测试，是寻找故障点十分有效的手法。可以科学的作出判断故障点所存在的部位。实践经验也是一位很好的老师，一些情况下可以避开那些复杂的理论，快速的找到故障的部位。不过，当你“记忆库”里面的招术用尽的情况下对电路进行分析、寻找思路才是终级的方法，然而付出的是时间与精力。因此在维修中往往是理论与实践相互结合，双管齐下。
例1：传感器不能回零，在显示终端上显示“<<<<<<”。此时Vo2输出电压以达到-2.90V，通过电压值能充分说明了放大器内严重失调。用万用表测量二级放大器的Vo端，电压为-4.67V。可以排除第三级放大器。注意力转向二级放大器。可以怀疑故障存在于二级放大器中。分析电路可能造成Vo端产生负压可能的元件是R3变大，R2变大。取下电阻R2，R3，结果R3 825K电阻为开路。
例2：输出电压不稳定。在织机无张力情况下，显示终端上还有0.2KN数字跳动。由此看出传感器内部存在参数变化的元件。并且具有连续变化的趋势。此时用示波器测量输出端，（见图6）在屏幕上出现明显的噪音波形。（见图7）
深入一步，测量第二级放大器的Vo端波形。噪音波形同样存在。测量第二级放大器Vi1端未发现噪音波形。可以判断故障存在于二级放大器中。经过检查第二级放大器同相端R2 100K电阻在130~300K之间跳动。由此可见它是“罪魁祸首”。
例3：输出电压达到1.70V，并且电压在波动。用示波器测量发现存在噪音。采取同样的方法判断出第二级放大器存在故障。怀疑的元件有R1，R4。测量后得出R4电阻高于825K。元件位置分布见图8蓝点。
例4：输出电压为0V，加紧经纱张力，张力值依然没有变化。测量第二级放大器的输出端电压随张力有变化。可以判断为第三级放大器的故障。进一步测量第三级放大器的输出端随张力有电压变化。很快地可以判断出R5开路。经过测量后很好的证实了这一点。元件位置分布见图8**点。
例5：输出电压-1.20V波形上并且存在噪音。采取相同的方法测量出第一级放大器的输出同样有噪音分量。可以判断出故障元件出现在第一级放大器中。可疑的元件有R1，R2，R3，R4。根据经验判断阻值大的可能性较高，因此拆下R3测量阻值高于1M。R3的位置分布见图8灰点。
参考资料：
1. LM258/LM358 Datasheet @PHILIPS Supersedes data of 2002
2. OP177 Datasheet @Analog.Devices.inc.2002
3. LM317LZ Datasheet © 2000 National Semiconductor Corporation
4. TC7660 Datasheet ©2002 Microchip Technology Inc.
