一种实用的压力传感器测量电路X

1、一种实用的压力传感器测量电路A Practi cal Tran sducer C i rcuit for Pressure M easur i n g苏州工艺美术职业技术学院 （江苏苏州 215000施教芳徐州师范大学工学院电气系 （江苏徐州 221001 陈传虎苏州科技学院电子系 （江苏苏州 215000 王 俭【摘 要】 介绍了扩散硅压力变送器这种实用电阻有源惠斯登全电桥 传感器电路 , 定性分析了其电路原理 , 定量分析了零点 量程的调整及迁移 、 输出信号反馈方式等技 术措施和性能 。关键词 :传感器 , 测量电路 , 电桥 , 零点 , 量程 【 Abstract 】 It in t

2、roduced a p ractical tran sducer circuit of fully active W B ridge fo r ressure m easuring . It analyzed the p rinci p les and , such asadjust m en t and tran sfer of zero range , bridge balance of outputsignal. Keywords :tran sducer , m ea n c i , i t , range。 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

3、 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 A 1。 A 1 的输出电压通过晶体管 Q 8改变输 出电流 I O 的大小 。 I O 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

4、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 。图 12 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 I O 表示输出电流 。 四个桥臂电阻是 R 1S 、R 3S 、 R 4S 和 R 6S 。当被测的正压力增加时 , R 1S 和 R 6S 阻值减小 , R 3S 和 R 4S 阻值增加 , 电桥的输出信号 V B r 负向增加 。这个 V B r 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 , V B r 信 号将保持非常 接近于零 。基本反馈电压

5、公式是Vfb=V 1-V 2=I O 1 aR 2+R 162? 电子工程师测控技术 与设 备 V ol . 28N o. 9 2002 收稿日期 :2002 07 05-I O 2(1-a R 2 -I O 2R 4(1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 V B r 接近 于零 , 需要最大的反 馈电压值 。当式 (1 中 a =1, I O 2=0时 , V fb 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 R 2滑动头处于最下部时 , 就满足以 上要求 。 而 当 a =0, I O 2最大时 , 测量

6、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 R 2 滑动 头又处于最上部 。 通过 R 2 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 。 R 2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 之间提供重叠图 2电桥输出处得到反馈电压 V fb 的分量为Vfb(B r =R 4S+R 6S +R 3S +R 1Sfb其中 ,Vfb=V 1-V22. 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 10008 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

7、范围 。 即V B r =V p ress .signal-V fb +Vs p(2由于 V fb 近似等于零于是有3Vfb+s p(3V s p 为Vs p=0. 5 R 13-R 24-(1-a R 11 (4式中 , a 由调零电位器 R 11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 V s p , 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, V s p 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, 8:85862 强锡富 . 传感器 . 北京 :机械工业出版社 , 1998, 5:4446（上接第 22 页系统的通信陷于瘫痪 , 因此 , 还应考虑分机能实现脱机 （离线 工作。尽管 485总线存在一些缺陷 , 但由于它的线路设 计简单 、 价格低廉 、 控制方 便 , 只要合理地使用 , 仍然能 发挥良好的