BP01型壓力傳感器及其在便攜式*中的應用

　　摘要：介紹了德利康公司的BP01型壓力傳感器的主要性能和參數給出了一個用BP01作傳感器組成的便攜式*的實際電路，并對該應用電路的工作原理進行了說明，同時給出了該便攜式*電路的設計和調試方法。
　　　　
　　1、概述
　　
　　BP01型壓力傳感器是為監測血壓而專門設計的，主要用于便攜式*。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應力小的特點；采用內部標定和溫度補償方式，從而提高了測量的精度、穩定性以及可重復性，在全量程范圍內，精度為±1%，零點失調不大于±300μV。
　　
　　2、BP01的主要性能參數
　　
　　BP01的內部等效電路和外形封裝如圖1所示；表1所列為BP01在電源電壓Vs為5.0V、環境溫度TA為25℃時的主要性能參數。
　　　　
　　BP01的極限參數如下：
　　
　　●zui大工作電壓：20VDC；
　　
　　●zui大耐壓：1500mmHg；
　　
　　●工作溫度范圍：0～70℃；
　　
　　●引腳焊接溫度（zui大值）：250℃（2～4秒）。
　　
　　3、基本BP01的*
　　
　　3.1工作原理
　　
　　用BP01構成的便攜式*的原理電路如圖2所示，它由偏置電源電路（A1、A2）、前置處理電路（A3～A6）、顯示電路（A7）和壓力傳感器（BP01）組成，該*的血壓測量范圍為0～200mmHg，分辨率為0.1mmHg，工作電源為一節9V迭層電池。現將*中各主要電路的工作原理分述如下：
　　
　　a.偏置電源電路
　　
　　電源電路由帶有內置參考電壓的雙運放LM10組成，A1構成同相放大器，A2構成跟隨器，它們的作用是將內置的參考電壓放大后用作壓力傳感器BP01的偏置電壓Vs，其Vs的值由下式決定：
　　
　　Vs=Vref（1+R2/R3）
　　
　　式中：Vref為LM10的內置參考電壓。其值為200mV，將此值連同電路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置電壓Vs的值為5V。
　　
　　b.前置處理電路
　　
　　前置處理電路由A3～A6四個運算放大器組成，其中A3構成失調偏置電路以對電路失調進行補償；A5構成跟隨器，用于對壓力傳感器BP01的輸出信號進行隔離緩沖；A4、A6構成放大電路，其增益AV由下式決定：
　　
　　AV=1+（R1/RT）
　　
　　若忽略失調，前置處理電路的輸出電壓Vout為：
　　
　　Vout=2（1+R1/RT）VIN
　　
　　式中：VIN為壓力傳感器BP01的輸出電壓。
　　
　　c.顯示電路
　　
　　顯示電路選用三位半的顯示驅動器。工作時，壓力傳感器BP01的輸出經前置處理電路放大后，由顯示驅動電路來驅動LCD，以讀出測量的血壓值。
　　
　　3.2調試方法
　　
　　a.零壓輸出調整
　　
　　在零壓輸出電壓時，調整失調電位器RP1，在*的顯示值為000.0時，即可認為完成了零壓輸出調整。
　　
　　b.前置電路增益的調整
　　
　　壓力傳感器BP01的滿量程輸出與偏置電壓有一定的關系，當5V偏置時，在200mmHg壓力下的輸出為10mV，其對應的顯示驅動電路的輸入為200mV，因此前置電路的增益Av為200mV/100mV，這樣，利用前面Av的計算公式即可反推出增益電阻RT的值。
　　
　　若選取電阻R1為10kΩ，則增益電阻RT應為1.1kΩ。調試時可先用電位器調整輸出值，再用萬用表測出該電位器的阻值，zui后再換成固定電阻。
　　
　　c.滿量程調整
　　
　　滿量程調整時，先在顯示電路的輸入端加上200mV電壓，然后調整電位器RP2，使其讀數為199.9mmHg即可。
　　
　　上述調整完成之后，一般應多重復幾次，以使顯示值可靠地符合精度要求。
　　
　　3.3元器件的選擇
　　
　　為保證測量精度，上述電路的外圍元器件的選擇也是一個不容忽視的重要環節。一般情況下，電位器RP1、RP2應選用1%精度的金屬膜多圈電位器；電阻應選用1%精度的金屬膜電阻器；電容一般選用聚脂薄膜或者云母電容。
　　
　　4、結束語
　　
　　在使用壓力傳感器BP01和其它器件設計便攜式*時，應注意的是：對于不同的偏置電壓，其輸出也不同，因而前置處理電路的增益應做相應的調整，以滿足滿量程的不同要求。