在此給出一個(gè)壓力傳感器的實(shí)例,其所涉及的原理適用于任何使用類(lèi)似電橋的傳感器。公式1給出了一個(gè)原始的壓力傳感器的輸出模型。其中,VOUT在給定壓力P下具有很寬的變化范圍,不同傳感器在同一溫度下,或者同一傳感器在不同溫度下,其VOUT都有所不同。因此要提供一個(gè)一致的、有意義的輸出,每個(gè)傳感器都必須進(jìn)行校正,以補(bǔ)償器件之間的差異和溫度漂移。長(zhǎng)期以來(lái),校準(zhǔn)都是通過(guò)模擬電路進(jìn)行的。然而,現(xiàn)代電子學(xué)的進(jìn)展使得數(shù)字校準(zhǔn)比模擬校準(zhǔn)更具成本效益,而且其準(zhǔn)確性也更好。此外,利用一些模擬技術(shù)“竅門(mén)”,可以在不犧牲精度的前提下簡(jiǎn)化數(shù)字校準(zhǔn)。
VOUT=VB(PS0(1+S1(T-T0))+U0+U1(T-T0)) 1
式中,VOUT為電橋輸出,VB是電橋的激勵(lì)電壓,P是外加壓力,T0是參考溫度,S0是T0溫度下的靈敏度,S1是靈敏度的溫度系數(shù)(TCS),U0是在無(wú)壓力情況下電橋在溫度T0時(shí)的輸出偏移量(或失衡),而U1則是偏移量的溫度系數(shù)(OTC)。公式1使用一次多項(xiàng)公式來(lái)對(duì)傳感器稱(chēng)重傳感器進(jìn)行建模,而有些應(yīng)用場(chǎng)合可能會(huì)用到高次多項(xiàng)公式、分段線(xiàn)性技術(shù)或者分段二次逼近模型,并為其中的系數(shù)建立一個(gè)查尋表。無(wú)論使用哪種模型,數(shù)字校準(zhǔn)時(shí)都要對(duì)VOUT、VB和T進(jìn)行數(shù)字化,同時(shí)要采用某種方公式來(lái)確定全部系數(shù)并進(jìn)行必要的計(jì)算。公式2由公式1變化所得,從中可清楚地看到,通過(guò)數(shù)字計(jì)算(通常由微控制器(MCU)執(zhí)行)而輸出精確壓力值所需的信息。

一個(gè)高精度ADC先對(duì)VOUT (AIN1/AIN2)、溫度(AIN3/AIN4)和VB (AIN5/AIN6)進(jìn)行數(shù)字化,這些測(cè)量值隨后被傳送到MCU,在那里轉(zhuǎn)換成實(shí)際的壓力。電橋直接由電源驅(qū)動(dòng),電源同時(shí)也為ADC、電壓基準(zhǔn)源和 MCU供電。電阻公式溫度檢測(cè)器Rt用來(lái)測(cè)量溫度,ADC內(nèi)的輸入復(fù)用器同時(shí)測(cè)量電橋、RTD和電源電壓。為確定校準(zhǔn)系數(shù),整個(gè)系統(tǒng)(或至少是RTD和電橋)被放到恒溫箱里,在多個(gè)不同溫度下進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行處理,以確定校準(zhǔn)系數(shù),最終的系數(shù)被下載到MCU并存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器中。更多壓力傳感器相關(guān)文章請(qǐng)?jiān)L問(wèn)滄正傳感http://www.zhangsan1.cn


