1 工作原理

　　mpx2100有4个引脚,1脚接地,3脚加工作压力,2脚和4脚之间输出与压力成正比的差模电压信号。

　　mpx2100是一种压阻式压力传感器,在硅基片上用扩散工艺制成4个电阻阻值相等的应变元件构成惠斯顿电桥。电桥有恒压源供电和恒流源供电两种供电方式。采用恒压源供电的原理图如图1所示。

　　当压力传感器受到压力作用时,一对桥臂的电阻值增大δr,另一对桥臂的电阻值减少δr,电阻变化量δr与压力成正比,即δr=kp,电桥输出电压uo=eδr/r=ek/rp,即电桥输出电压与压力p成正比。

　　2 基于mpx2100的数字压力计

　　mpx2100构成的数字压力计如图2所示。mpx2100的工作电压为12v,传感器4脚和2脚之间输出的压力信号送到ic1、ic2进行放大,放大器的增益为140/rp1,ic1、ic2接成同相输入阻态,可以获得仪器放大器所需的高输入阻抗ic3是一个单位增益的差动放大器,通过它可以获得较高的cmrr,ic4和rp2分压电路构成调零电路,rp1用来调节放大器电路的增益,以完成满量程压力时的显示数字校准。ic3输出的电压加在a/d转换器ic5的模拟电压输入端31脚,并由ic5转换成数字量以驱动led显示器显示压力的大小。

　　3 电压频率变换电路

　　图3所示是由mpx2100构成的电压频率变换电路。该电路由放大和电压频率变换两部分组成,并由一个4运放和一些电阻组成放大电路,它具有高差模增益和高共模抑制比,而且输入阻抗高,可以调整电路的偏置。电路的差模放大主要由a1完成,a2用来防止运放的反馈电路流入传感器的负端。在零压力时,传感器的2脚和4脚之间的电压之差为零。如果2脚和4脚的共模电压各为4v传感器电源电压的一半,则a1的1脚电压也是4v,这样,该电压经a3和a4路即可使其输出为零压力电压。输出端的零压力偏置由r4和r12引入,调节r12可以设置偏置电压。通过r7可选择从13脚看过去的阻抗,通常为1kω。放大器增益av=r51r11/r10/r6=125。选择增益为125可使传感器的满量程输出摆幅在32mv时放大到4v的摆幅。

　　a3输出端输出的0.5～4.5v的电压经v/f变换后可输出1～10khz的频率。a3的8脚与ad654v/f变换器相连。其满量程输出频率由r3、r13和c3决定,并可根据下式来计算：

　　fout满量程=vin/10r3r15c3

　　为了获得最好的性能,r3和r13的选择应使ad654的3脚在满量程时有1ma的驱动电流。ad654的输入级是一个运放,因此它的3脚和4脚电压相等虚短,这样在满量程时,3脚的电压为4.5v,r3r13约为4.5kω,因此,流过r3和r13的电流为4.5v/4.5k=1ma。也就是说,r3r13一旦给定,c3将决定v/f的满量程输出频率。微调r13可实现满量程频率的调整。零压力频率的调整可通过调节r12来实现。频率输出的边沿跳变速度可通过一个小信号fet反相器来提高bs107a,该电路的最后输出与微控制器的计数器输入兼容。

　　mpx2100半导体压力传感器可为压力探测提供一种性价比高的可靠方法,因此,它将在诸多领域得到广泛的应用。

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　　1 工作原理

　　m2100有4个引脚,1脚接地,3脚加工作压力,2脚和4脚之间输出与压力成正比的差模电压信号。

　　m2100是一种压阻式压力传感器,在硅基片上用扩散工艺制成4个电阻阻值相等的应变元件构成惠斯顿电桥。电桥有恒压源供电和恒流源供电两种供电方式。采用恒压源供电的原理图如图1所示。

　　当压力传感器受到压力作用时,一对桥臂的电阻值增大δr,另一对桥臂的电阻值减少δr,电阻变化量δr与压力成正比,即δr=kp,电桥输出电压uo=eδr/r=ek/rp,即电桥输出电压与压力p成正比。

　　2 基于m2100的数字压力计

　　m2100构成的数字压力计如图2所示。m2100的工作电压为12v,传感器4脚和2脚之间输出的压力信号送到ic1、ic2进行放大,放大器的增益为140/rp1,ic1、ic2接成同相输入阻态,可以获得仪器放大器所需的高输入阻抗ic3是一个单位增益的差动放大器,通过它可以获得较高的cmrr,ic4和rp2分压电路构成调零电路,rp1用来调节放大器电路的增益,以完成满量程压力时的显示数字校准。ic3输出的电压加在a/d转换器ic5的模拟电压输入端31脚,并由ic5转换成数字量以驱动led显示器显示压力的大小。

　　3 电压频率变换电路

　　图3所示是由m2100构成的电压频率变换电路。该电路由放大和电压频率变换两部分组成,并由一个4运放和一些电阻组成放大电路,它具有高差模增益和高共模抑制比,而且输入阻抗高,可以调整电路的偏置。电路的差模放大主要由a1完成,a2用来防止运放的反馈电路流入传感器的负端。在零压力时,传感器的2脚和4脚之间的电压之差为零。如果2脚和4脚的共模电压各为4v传感器电源电压的一半,则a1的1脚电压也是4v,这样,该电压经a3和a4路即可使其输出为零压力电压。输出端的零压力偏置由r4和r12引入,调节r12可以设置偏置电压。通过r7可选择从13脚看过去的阻抗,通常为1kω。放大器增益av=r51r11/r10/r6=125。选择增益为125可使传感器的满量程输出摆幅在32mv时放大到4v的摆幅。

　　a3输出端输出的0.5～4.5v的电压经v/f变换后可输出1～10khz的频率。a3的8脚与ad654v/f变换器相连。其满量程输出频率由r3、r13和c3决定,并可根据下式来计算：

　　fout满量程=vin/10r3r15c3

　　为了获得最好的性能,r3和r13的选择应使ad654的3脚在满量程时有1ma的驱动电流。ad654的输入级是一个运放,因此它的3脚和4脚电压相等虚短,这样在满量程时,3脚的电压为4.5v,r3r13约为4.5kω,因此,流过r3和r13的电流为4.5v/4.5k=1ma。也就是说,r3r13一旦给定,c3将决定v/f的满量程输出频率。微调r13可实现满量程频率的调整。零压力频率的调整可通过调节r12来实现。频率输出的边沿跳变速度可通过一个小信号fet反相器来提高bs107a,该电路的最后输出与微控制器的计数器输入兼容。

　　m2100半导体压力传感器可为压力探测提供一种性价比高的可靠方法,因此,它将在诸多领域得到广泛的应用。

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