电桥式压力传感器工作原理分析

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-14 09:21:00 收藏 已收藏
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电桥式压力传感器工作原理分析

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-14 09:21:00

电路的功能

应变仪、磁性电阻元件、半导体压力传感器等以电桥方式工作是很常见的。置方式有平衡驱动和方法又抱括恒压驱动和恒流驱动。本电路用数MA的恒定电流使传感器不平衡置偏,由仪表放大器接收。传感器采用扩散式压力传感器P-3000S-102G,压力范围为0~1KG/CM2。

电桥式压力传感器工作原理分析

 

电路工作原理

OP放大器A1为恒流输出电路,电流大小由基准电压VZ和传感电阻决定,本电路用可变电阻的最大阻,否则OP放大器输出会饱和、使工作不稳定。电桥电阻为为4.7K±30%,如果有1.5MA的偏流流过,就会产生最大为9.165V的等效电压,A1必须输出10.425V的电压,该电压是传感电压与电桥等效电压相加。调零方法是使电桥略不平衡,输出一定的电压进行调零。如果用下一级仪表放大器进行调零也行。平衡输入放大器加了滤除高频噪声的缓冲滤波器,时间常数根据最高响应频率确定。

仪表放大器为标准构成方式,该电路的增益AV由AV=1+(2R3/RG)决定,传感器输出灵敏度为100±30MV/FS,要使输出端获得0~+1V的电压,AV应等于7.7~14.3倍。RO的计算方法根据上面的公式为RO=2RS/(AV-1),所以RO=1.5~3K,考虑少许余量,在1K上串联一个2K的可变电阻。

调整

在传感器不加压情况下,调节VR1使偏流IB为1.5MA。断开传感器的一端,接上测量电流用的跨接线,对电流进行测量。没有必须进行准确的调节,可把VR1换成固定电阻。

用VR2调零,为了使变化范围不超出要求。R3、R4应尽量采用高阻值。最后给传感施加KG/CM2的压力,调整VR3直到输出端电压等于1.000V为止。为慎重起见,应收集0~1KG/CM2范围内的数据,并记录线性误差。

设计要点

采用半导体器件的传感器必定有温度系数,如果是P-3000S,用激光来微调厚膜电阻使具有较小的温度系数。但进行高精度测量时,必须考虑采用温度补偿电路问题,采取简单方法可用热敏电阻与RO串联,连升降环境温度,边进行调整。

这里采用了完善的差动放大电路,人们往往认为电路应具有低漂移特性,其实传感器输出为100MV/FS时,采用普通OP放大器就已是够了。

元件的选择

尽管所采用的传感器在元件表中没有列出,但如果是P3000S-102G,根据漂移等级,应在±0.02/0.04/0.1%FS中挑选。

基准电压二极管必须选用1.2V的产品。

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