壓力傳感器及其應用電路

1、肀壓力傳感器及其應用電路蚈袈薅摘要：目前在工業(yè)生產中用得最廣的壓力傳感器是硅壓阻式壓力傳感器，它通過感觸壓力的蚃 變化來改變其中的應變元件的電阻，從而輸出相應的電壓變化，實現(xiàn)將壓力參數(shù)轉變蒈 成電信號參數(shù)。本文探討了MPX2000系列壓力傳感器的應用電路以及MC33079型號運蚅 算放大器在其中的應用的相關知識。蚃關鍵詞：壓力傳感器；MPX2000；MC33079膃腿引言蚇在工業(yè)測量中，壓力的測量極為廣泛，利用壓力測量可以直接或間接測得很多物理參數(shù)，例如大型儲液罐的液位、儲氣罐的壓力、海洋的水深、山的高度，醫(yī)療方面可以測量血壓、呼吸壓等，航空方面測量飛機的飛行高度、飛行速度、升降速度以及氣體管

2、道流量等。但目前在實際中用得最多的是由膜片、波紋管、彈簧管和機械式傳動、放大機構組成的指針式壓力表。它的優(yōu)點是結構簡單、生產成本低，但測量精度低，如果要對壓力參數(shù)進行遙測、記錄或集中觀察（監(jiān)控）、自動調節(jié)或控制，則需要用到壓力傳感器，通過壓力傳感器將壓力參數(shù)變成電信號輸出。肅一、硅壓阻式壓力傳感器薂壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應制成的器件，也就是在單晶硅的基片或硅杯上用擴散工藝、離子注入工藝或濺射工藝制成一定形狀的應變元件，當壓力傳感器受到壓力時，傳感器中的應變元件的電阻發(fā)生變化，從而輸出相應的電壓變化。很多壓阻式壓力傳感器是在硅膜片上制作四個等值電阻的應變元件，形成電橋。當受到壓力作

3、用時，一對橋臂電阻變大R，而另一對橋臂電阻變小R，電橋失去平衡，這時便有一個與壓力成正比的電壓uo輸出，其工作原理如圖(a)所示。罿二、壓力傳感器的應用電路螈典型的壓力傳感器應用電路如圖(b)所示。它是一種適合于MPX2000系列的通用放大電路。MPX2000系列壓力傳感器是一種帶有溫度補償?shù)膲鹤枋綁毫鞲衅鳎鋬炔坑袦囟妊a償電阻網(wǎng)絡，并經激光校準，如圖(c)所示。經過激光校準后，傳感器的零輸出、滿量程輸出及輸出一致性、溫度補償特性等都達到較好的性能指標。它的基本性能指標是：零位輸出小于±1mV，滿量程輸出40mV±1.5mV，在085范圍內有較好的溫度補償效果；線性度可達

4、±0.1FS±0.25FS；工作溫度范圍為40125,允許過載為400（MPX2100）、200（MPX2050）。（MPX2100與MPX2050的主要參數(shù)與極限參數(shù)詳見附錄一和附錄二）膄另外，在壓力傳感器的應用電路中，大多都采用儀用放大器電路結構。這是由于儀用放大器電路具有高輸入阻抗的特點（傳感信號兩端均由同相端輸入），兩運放A1、A2的特性相同時，就可以很好地減小溫漂，增強抗共模干擾的能力，且當改變增益時對放大器特性無影響。這種放大電路能測量小信號并具有較高的精度。羈三、應用電路的分析蠆 典型的壓力傳感器應用電路中，A1、A2構成同相比例運算電路，它們的同相端連接硅壓

5、阻式傳感器的輸出端，A3組成一個差分比例運算電路，它將雙端輸入信號變?yōu)閱味溯敵龅妮敵鲭娐?，電路增益由RP1來調整（滿量程調整）。A4組成的電壓跟隨器用作零壓力調整，在輸入壓力為零時，調整RP2可使輸出為零。整個電路中，A1A4選用MC33079型號運算放大器，相應電阻的阻值已經標在圖(b)中,電容元件在這里通過自身的充放電使電路更穩(wěn)定。因此，這個壓力傳感器應用電路可以通過感知壓力的變化而輸出一個相應的電壓信號，實現(xiàn)了將壓力參數(shù)轉變成電信號輸出的功能。薆 對于MC33079型號運算放大器，其管腳圖如圖(d)所示，它是由四個運放集合成的一個集成運放，有四個相對應的輸入和輸出端，其功能完全一樣。薆蒁

6、結束語蒀通過查找大量資料，我深入了解了一些壓力傳感器的相關知識，通過學習研究壓力傳感器的原理以及其應用電路的內容，使我對集成運算放大器的原理和構造有了更深入的認識和了解。薇蚄參考文獻：袀1肖景和.集成運算放大器應用精粹.56-59膀2何希才，鄒炳強.通用電子電路應用蚈3日馬場清太郎.運算放大器應用電路設計（何希才譯）螃薄附錄一：袀 MPX2100與MPX2050的主要參數(shù)蒆名稱膅符號羃MPX2100蟻MPX2050薇單位芄差動壓力范圍莂POP膇0100薈050薆kPa袂工作電壓VS10(max)10（max)V輸出滿量程電壓Vpas40±1.540±1.5mV零位輸出Vof

7、f±1±1mV靈敏度V/p0.40.8mV/kPa線性度±0.1±0.25±0.1±0.25FS壓力滯后（0100kPa)0.050.10.050.1FS溫度滯后（085）±0.5±1±0.5±1FS全量的溫度影響（085）TCVFas0.5±10.5±1FS零位溫度影響（085）TCVoff±0.5±1±0.5±1mV輸入阻抗Zin18001800輸出阻抗Zout1400300014003000響應時間（1090）tR11ms溫度誤差

8、帶085085注：測試電壓=10V，直流，溫度25附錄二： MPX2100與MPX2050的極限參數(shù)名稱符號MPX2100MPX2050單位超壓Pmax400200kPa工作電壓Vsmax1616V儲存溫度Tstg5015050150工作溫度TA4012540125僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziell

9、en Zwecken verwendet werden.Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.  , , .  以下無正文 僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet