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應(yīng)用案例
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4款壓力傳感器的變換電路
近幾年來，由于壓力傳感器的使用非常廣泛，它已受到越來越多的電子設(shè)備廠商親睞，很多朋友都想學(xué)習(xí)一些壓力傳感器應(yīng)用電路知識以便對壓力傳感器（壓力傳感器工作原理）可以有個簡單的了解，現(xiàn)在關(guān)于壓力傳感器應(yīng)用電路知識的書籍、論壇、教程等各式各樣。下面筆者以應(yīng)變片式壓力傳感器（進(jìn)氣壓力傳感器）為例，整理一些關(guān)于壓力傳感器應(yīng)用電路的知識資料供大家學(xué)習(xí)和參考。
幾種不同的應(yīng)變片式壓力傳感器應(yīng)用電路
(1)應(yīng)變片式壓力傳感器變換電路
應(yīng)變片式壓力傳感器由于用途和壓力量程等的差異，故銷售產(chǎn)品有各種各樣的結(jié)構(gòu)。例如，隔膜型構(gòu)造的產(chǎn)品，感受壓力的膜片上粘貼應(yīng)變片，檢測壓力使阻值發(fā)生變化。實際壓力傳感器是由應(yīng)變片連成的惠斯登電橋，如圖1所示，其中加入了各種補(bǔ)償電阻。R1-R4是應(yīng)變片電阻，通常為350調(diào)整電橋平衡電阻，它是零位溫度特性的補(bǔ)償電阻，通常小于1。為補(bǔ)償靈敏度溫度特加入的。為調(diào)整額定輸出的電阻，通常為數(shù)K。為輸入電阻值調(diào)整用壓力傳感器進(jìn)行測量和控制壓力，電橋的輸出電壓僅為MV級，難以直接使用，需設(shè)計一個信號調(diào)理電路對傳感器信號進(jìn)行處理放大。信號處理放大電路如圖形控制所示。
(2)應(yīng)變片式壓力傳感器變換電路
電橋電壓電路圖1中若A端加正電壓，C端加負(fù)電壓，則D端可得正輸出電壓，而B端可得負(fù)輸出電壓。由于輸出電壓與電橋電壓成正比，所以，若增加電橋電壓，放大電路本身長的漂移增大，受應(yīng)變片允許功耗的限制。因此，電橋電壓以不超過6V為宜。
電橋平衡電路通常惠斯登電橋中，由于常這個數(shù)值有不可避免地會存在偏差，故在沒有加壓力的狀態(tài)下就有輸出電壓存在，通左右。采用上圖所示的簡單電路，即可進(jìn)行零位調(diào)整，但這樣會影響溫度特性，所以必須用壓力校正裝置和恒溫槽等以保證正確的特性。
(3) 應(yīng)變片式壓力傳感器放大電路
采用上述輸出電壓靈敏度為出電壓)為：壓力傳感器，且電橋電壓為5V，此時放大電路的輸入電壓(即電橋輸如周圍環(huán)境溫度變化算成漂移為。通過選擇時，使輸出電壓和的變化控制在額定輸出以內(nèi)，則容許放大電路的輸入換的失調(diào)電壓溫度系數(shù)的一致性，這個數(shù)值是比較容易實現(xiàn)的。若輸出電壓為5V，則增益可600倍。為使輸出級和零位調(diào)整電路的漂移影響變小，則必須使初級分擔(dān)的增益增大。上圖是應(yīng)變片式壓力傳感器放大電路的實例。在檢測壓力時，因負(fù)壓為，所以，根據(jù)使用目的，也可以使用單一電另外，若在輸出級的后面附加電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，還可以制4-20MA的電流傳輸型電路。
(4)應(yīng)變片式壓力傳感器檢測電路
應(yīng)變式壓力傳感器檢測電路及其測壓原理傳統(tǒng)的應(yīng)變式壓力傳感器檢測電路如上圖所示。圖中凡是應(yīng)變片，貼在受力的彈性體上，R。、Ri和R‘是固定電阻，共同構(gòu)成檢測電路(惠斯登電橋)的四個臂。VCC1為供橋工作電源電壓。其工作原理是，當(dāng)彈性體受到拉力或壓力時，貼在其上的工作應(yīng)變片電阻值改變，因而引起檢測橋輸出電壓變化。通過測量檢測橋的輸出電壓就可知彈性體受力情況如何。
幾種不同的應(yīng)變片式壓力傳感器應(yīng)用電路
(1)應(yīng)變片式壓力傳感器變換電路
應(yīng)變片式壓力傳感器由于用途和壓力量程等的差異，故銷售產(chǎn)品有各種各樣的結(jié)構(gòu)。例如，隔膜型構(gòu)造的產(chǎn)品，感受壓力的膜片上粘貼應(yīng)變片，檢測壓力使阻值發(fā)生變化。實際壓力傳感器是由應(yīng)變片連成的惠斯登電橋，如圖1所示，其中加入了各種補(bǔ)償電阻。R1-R4是應(yīng)變片電阻，通常為350調(diào)整電橋平衡電阻，它是零位溫度特性的補(bǔ)償電阻，通常小于1。為補(bǔ)償靈敏度溫度特加入的。為調(diào)整額定輸出的電阻，通常為數(shù)K。為輸入電阻值調(diào)整用壓力傳感器進(jìn)行測量和控制壓力，電橋的輸出電壓僅為MV級，難以直接使用，需設(shè)計一個信號調(diào)理電路對傳感器信號進(jìn)行處理放大。信號處理放大電路如圖形控制所示。
(2)應(yīng)變片式壓力傳感器變換電路
電橋電壓電路圖1中若A端加正電壓，C端加負(fù)電壓，則D端可得正輸出電壓，而B端可得負(fù)輸出電壓。由于輸出電壓與電橋電壓成正比，所以，若增加電橋電壓，放大電路本身長的漂移增大，受應(yīng)變片允許功耗的限制。因此，電橋電壓以不超過6V為宜。
電橋平衡電路通常惠斯登電橋中，由于常這個數(shù)值有不可避免地會存在偏差，故在沒有加壓力的狀態(tài)下就有輸出電壓存在，通左右。采用上圖所示的簡單電路，即可進(jìn)行零位調(diào)整，但這樣會影響溫度特性，所以必須用壓力校正裝置和恒溫槽等以保證正確的特性。
(3) 應(yīng)變片式壓力傳感器放大電路
采用上述輸出電壓靈敏度為出電壓)為：壓力傳感器，且電橋電壓為5V，此時放大電路的輸入電壓(即電橋輸如周圍環(huán)境溫度變化算成漂移為。通過選擇時，使輸出電壓和的變化控制在額定輸出以內(nèi)，則容許放大電路的輸入換的失調(diào)電壓溫度系數(shù)的一致性，這個數(shù)值是比較容易實現(xiàn)的。若輸出電壓為5V，則增益可600倍。為使輸出級和零位調(diào)整電路的漂移影響變小，則必須使初級分擔(dān)的增益增大。上圖是應(yīng)變片式壓力傳感器放大電路的實例。在檢測壓力時，因負(fù)壓為，所以，根據(jù)使用目的，也可以使用單一電另外，若在輸出級的后面附加電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，還可以制4-20MA的電流傳輸型電路。
(4)應(yīng)變片式壓力傳感器檢測電路
應(yīng)變式壓力傳感器檢測電路及其測壓原理傳統(tǒng)的應(yīng)變式壓力傳感器檢測電路如上圖所示。圖中凡是應(yīng)變片，貼在受力的彈性體上，R。、Ri和R‘是固定電阻，共同構(gòu)成檢測電路(惠斯登電橋)的四個臂。VCC1為供橋工作電源電壓。其工作原理是，當(dāng)彈性體受到拉力或壓力時，貼在其上的工作應(yīng)變片電阻值改變，因而引起檢測橋輸出電壓變化。通過測量檢測橋的輸出電壓就可知彈性體受力情況如何。
總結(jié)
壓力傳感器應(yīng)用電路對壓力傳感器傳感技術(shù)有著重要的意義，前者是后者不斷更新的根本。本文以應(yīng)變式壓力傳感器為例，對幾種不同的傳感器應(yīng)用電路，即應(yīng)變式壓力傳感器變換電路、電橋電壓電路、放大電路以及檢測電路作了簡單的分析介紹。
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