Основные разделы


Общие сведения о датчиках давления

Для любительской практики представляют интерес лишь относительно недорогие кремниевые датчики давления, имеющие выходной сигнал чаще всего порядка нескольких вольт. Обычно такой датчик изготовляют из кремниевой пластины, часть которой вытравливают до образования тонкой мембраны. Методом ионной имплантации на мембране выполняют ρезистивные элементы с межсоединениями. При изменении давления мембрана прогибается, и под действием пьезоэлектрического эффекта происходит изменение сопротивления резистивных элементов. Толщина мембраны, как и геометрическая форма резисторов, определяется областью допустимых давлений. Преимуществами широко распространенных датчиков этого типа являются:

высокая чувствительность,

хорошая линейность,

незначительные гистсрезисные явления,

малое время срабатывания,

компактная конструкция,

экономичная планарная технология изготовления.

Недостаток, заключающийся в повышенной температурной чувствительности можно в большинстве случаев скомпенсировать.

Область применения датчиков давления определяется возможным диапазоном измеряемых давлений (см, табл. 1.2).

Таблица 1. 2 Области применения датчиков давления

Уровень давления

Применение

40 мбар

Измерение уровня жидкости в стиральных и посудомоечных машинах

100 мбар

Пылесосы, контроль фильтров, измерение расхода

200 мбар

Измерение кровяного давления

1 бар

Барометр, регулировка зажигания и впрыска в автомобильных двигателях

2 бар

Измерение разряжения на такте всасывания в автомобильных двигателях

10 бар

Измерение давления масла и сжатого воздуха в тормозной системе автомобиля; холодильники

50 бар

Пневматические системы, промышленные роботы

500 бар

Гидравлические системы, строительные машины

Четыре однотипных пьезорезистора образуют мост, как показано на рис.1.16. При этом отдельные резисторы (R1 . R4) соединены так, что при прогибе мембраны сопротивление резисторов R1 и R3 возрастает, а у R2 и R4 уменьшается. В результате достигается высокая чувствительность измерительного моста. Выходное напряжение UА соответствует тогда уравнению

Рис. 1.16. Измерительный мост из четырех идентичных пьезорезисторов, составляющих в совокупности датчик давления

Рис. 1.17. Характеристика кремниевого датчика давления при различных температурах (25 и 125 ˚С)

На рис.1.17 графически представлена зависимость Ua(p) для типичного кремниевого датчика давления. Здесь же продемонстрировано и влияние температуры на чувствительность.

Поскольку в этом случае максимальное выходное напряжение составляет лишь 0,1 В, для дальнейшей обработки сигнала его нужно усилить еще примерно до 1 В. Такое 10-кратное усиление по напряжению с помощью стандартных операционных усилителей (741, LM358 и т. п.) не составляет проблемы, а поэтому согласование сигнала с измерительным прибором осуществляется легко. Для измерений с повышенной точностью следует дополнительно компенсировать температурную погрешность датчиков.

Компенсация температурной погрешности в принципе следует различать температурный коэффициент смещения нуля и температурный коэффициент чувствительности и каждую отдельную по грешность компенсировать индивидуально.

Рис.1.18. Схемы компенсации для кремниевого датчика давления: а - пассивная компенсация чувствительности моста; б - установка нуля шкалы и пассивная компенсация температурного смещения нуля с помощью дополнительного резистора Ra; в - активная компенсация чувствительности моста и смещения нуля шкалы; г - дополнительная возможность активной компенсации температурного смещения нуля шкалы (к схеме a), OP1- операционный усилитель.

Перейти на страницу: 1 2

Прочитайте еще и эти статьи:

Принципы построения систем передачи дискретных сообщений
Жизнедеятельность человека связана с информационным хранением, обработкой, приёмом. Информация-это совокупность каких-либо сведений. Информация часто возникает не там, где она используется, поэтому важнейшей проблемой является передача и ...

Технология сотовой связи в стандарте GSM
Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых ...

© Copyright 2020 | www.techattribute.ru