原创 压力传感器恒流驱动

2024-2-5 13:32 576 3 4 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 电路分析设计

压力传感器一般都使用电阻桥输出。需要在桥的两端加上激励,从另外两端输出。使用应变片电阻作为敏感元件。

电阻桥有4电阻,2电阻和单电阻的三种。激励方式可以是恒压或恒流。

当受力时,电阻的变化规律。

 

R1

R2

R3

R4

4 电阻

R-ΔR

R+ΔR

R+ΔR

R-ΔR

2 电阻

R

R+ΔR

R+ΔR

R

1 电阻

R

R

R+ΔR

R

使用恒压或恒流驱动。输出VP-VN分别为

 

VP-VN (恒压 V)

VP-VN (恒流 V/R)

4 电阻

V/R*ΔR

V/R*ΔR

2 电阻

V/(R+ΔR)*ΔR

V/R*ΔR

1 电阻

V/2R*R-V/(2R+ΔR)*R

-          推导出准确表达式有难度

当传感器使用4个电阻时,使用恒压或恒流驱动结果没有区别。使用2个电阻时,恒流驱动仍保持线性。恒压驱动的线性度会受到ΔR的影响。

对于只有1个电阻的传感器,分别仿真导出数据。对数据做直线拟合,并对比残差,发现使用恒流驱动时的线性度好于恒压驱动。理论上,恒流比恒压性能好一倍。

设计一个使用TL431的恒流驱动器,为方便连接后级的放大器,恒流源采用源出的方式,传感器可以接地。图中R2~R5表示压力传感器的电阻桥。使用Q1 Q2两个PNP三极管连接成电流镜电路。当电路上电工作时,U1AK级将调速电压到2.5V,这个电压近似等于R8两端的电压,因而Q2 的发射极电流Ie 2.5/2= 1.25mAIe近似等于Ic,所以传感器的激励电流也是1.25mA

从计算的结果看,即便供电电源不稳定,图中的直流18V输出叠加了2Vrms值的交流干扰。 激励电流依然稳定,输出也基本稳定。

模拟使用1个应变片的压力传感器,可以看出输出随电阻基本线性变化。



作者: southcreek, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-408807.html

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开发工匠 2024-2-18 11:55

写的好,参考和学习,应用
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