BP01型压力传感器及其在便携式电子血压计中的应用

介绍了德利康公司的BP01型压力传感器的主要性能和参数给出了一个用BP01作传感器组成的便携式电子血压计的实际电路,并对该应用电路的工作原理进行了说明,同时给出了该便携式电子血压计电路的设计和调试方法。
一、概述
　　BP01 型压力传感器是为监测血压而专门设计的,主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装,具有高线性、低噪声和外界应力小的特点;采用内部标定和温度补偿方式,从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性,在全量程范围内,精度为±1％,零点失调不大于±300μV。



二、BP01的主要性能参数
　　BP01的内部等效电路和外形封装如图1所示;表1所列为BP01在电源电压Vs为5．0V、环境温度TA为25℃时的主要性能参数。



BP01的极限参数如下：
　　·最大工作电压：20VDC;
　　·最大耐压：1500 mmHg;
　　·工作温度范围：0～70℃;
　　·引脚焊接温度（最大值）：250℃（2～4秒）。
三、基于BP01的电子血压计
1.工作原理
　　用BP01构成的便携式电子血压计的原理电路如图2所示,它由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器（BP01）组成,该血压计的血压测量范围为0～200mmHg,分辨率为0．1mmHg,工作电源为一节9V迭层电池。现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下：



a.偏置电源电路
　　电源电路由带有内置参考电压的双运放LM10组成,A1构成同相放大器,A2构成跟随器,它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器BP01的偏置电压Vs,其Vs的值由下式决定：
　　Vs＝Vref（1＋R2／R3）
　　式中：Vref为LM10的内置参考电压。其值为200mV,将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V。
　　
b.前置处理电路
　　前置处理电路由A3～A6四个运算放大器组成,其中A3构成失调偏置电路以对电路失调进行补偿;A5构成跟随器,用于对压力传感器BP01的输出信号进行隔离缓冲;A4、A6构成放大电路,其增益AV由下式决定：
　　AV＝1＋（R1／RT）
　　若忽略失调,前置处理电路的输出电压Vout为：
　　Vout＝2（1＋R1／RT）VIN
　　式中：VIN为压力传感器BP01的输出电压。
　　
c.显示电路
　　显示电路选用三位半的显示驱动器。工作时,压力传感器BP01的输出经前置处理电路放大后,由显示驱动电路来驱动LCD,以读出测量的血压值。
2.调试方法
　　
a.零压输出调整
　　在零压输出时,调整失调电位器RP1,在血压计的显示值为000．0时,即可认为完成了零压输出调整。
　　
b.前置电路增益的调整
　　压力传感器BP01的满量程输出与偏置电压有一定的关系,当5V偏置时,在200mmHg压力下的输出为10mV,其对应的显示驱动电路的输入为200mV,因此前置电路的增益AV为200mV／10mV,这样,利用前面Av的计算公式即可反推出增益电阻RT的值。
　　若选取电阻R1为10kΩ,则增益电阻RT应为1．1kΩ。调试时可先用电位器调整输出值,再用万用表测出该电位器的阻值,最后再换成固定电阻。
　　
c.满量程调整
　　满量程调整时,先在显示电路的输入端加上200mV电压,然后调整电位器RP2,使其读数为199．9mmHg即可。
　　上调整完成之后,一般应多重复几次,以使显示值可靠地符合精度要求。
3.元器件的选择
　　为保证测量精度,上述电路的外围元器件的选择也是一个不容忽视的重要环节。一般情况下,电位器RP1、RP2应选用1％精度的金属膜多圈电位器;电阻应选用1％精度的金属膜电阻器;电容一般选用聚脂薄膜或者云母电容。
四、结束语
　　在使用压力传感器BP01和其它器件设计便携式电子血压计时,应注意的是：对于不同的偏置电压,其输出也不同,因而前置处理电路的增益应做相应的调整,以满足满量程的不同要求。