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电路设计->测量电路图->传感器测量电路图->压力传感器测量电路

压力传感器测量电路

作者:dolphin时间:2011-07-07浏览次数:5340

下面是 [压力传感器测量电路]的电路图
  
采用电桥构成测量差压的传感器电路,是一种具有较高灵敏度的测量方法。扩散硅变送器主要就是电阻有源惠斯登全电桥压力测量电路。它能在达到较高精度和稳定性的前提下,使变送器具有较强的实用性,如零点/量程的调整和迁移方便快速。但是,一些文献[1,2]对扩散硅电桥传感器的介绍过于简单,仅限于定性分析。本文将定量分析扩散硅传感器测量电路中采用的零点/量程调整、输出信号的反馈稳定等技术措施。
1 传感器电桥工作原理
传感器测量电路如图1所示。无差压时,电桥两臂电流相等。差压信号加到四个硅压敏电阻上,压敏电阻的阻值随差压而变化,引起电桥不平衡。电桥输出电压馈入放大器A1。A1的输出电压通过晶体管Q8改变输出电流I0的大小。I0流过电桥的电阻反馈网络,使电桥恢复平衡。这样,电桥输出电压的变化与差压变化成对应比例关系。从而将差压的变化直接转换成电信号。
2 定量分析和计算
2.1 测量电路和量程调整
图2是包括零点及量程调整电路、反馈电阻网络和差压传感电桥的测量电路。恒流源I0表示输出电流。四个桥臂电阻是R1S、R3S、R4S和R6S。当被测的正压力增加时,R1S和R6S阻值减小,R3S和R4S阻值增加,电桥的输出信号VBr负向增加。这个VBr对应于被测压力变化值的电压偏差信号。经过测量电路中负反馈电阻网络的作用,VBr信号将保持非常接近于零。
基本反馈电压公式是
Vfb=V1-V2=IO1[aR2+R1]
对应于传感器的量程上限压力,压敏电阻和电桥给出最大变化和最大不平衡。此时,为了保持VBr接近于零,需要最大的反馈电压值。当式(1)中a=1,IO2=0时,Vfb值最大,传感器得到最大的测量范围。量程粗调螺钉处于A位而R2滑动头处于最下部时,就满足以上要求。而当a=0,IO2最大时,测量范围最窄,这种情况是三颗粗调螺钉同时处于B、C、D位置,而R2滑动头又处于最上部。通过R2滑动头和粗调螺钉其他位置的组合,可获得中间的测量范围。R2有充分的调节范围,以便在由量程调整粗调螺钉对应不同的粗调范围之间提供重叠。
电桥输出处得到反馈电压Vfb的分量为
2.2 零点调整和迁移电路
图3是基本电桥电路加上迁移±100%的电路。电桥两侧中间各插入一个1000Ω的电阻串。这串电阻有六个电压输出点以提供所需的零点调节范围。即:
VBr=Vpress.signal-Vfb+Vsp (2)
由于Vfb近似等于零,于是有
式中,a由调零电位器R11上滑动触点的位置决定。从公式(4)可以看到,调零电位器和螺钉的不同位置对应于不同的Vsp,这就是输出零点能够被调整的原因。调零电位器处于上端时,a=1,Vsp最大。螺钉提供零位粗调,调零电位器提供零位细调。
参考文献
1 王家桢,王俊杰.传感器与变送器.北京:清华大学出版社,1996,8:85~86
2 强锡富.传感器.北京:机械工业出版社,1998,8:44~46a
(责任编辑:电路图)

关键词: 压力 传感器 测量

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