PS压力传感器是一种使用半导体膜片构造制成的电子式压力传感器,它可将空气压力这一物理质变换成电信号, 并能够高精度、线性地检测出压力的改动。它是松下电工公司近年推出的新产品。 早在1954年美国C.S.Smith首要确认了半导体压电电阻效应,1955年C.Herring指出:这种压电电阻效应是因为应力的作用,导致导体与价电子带能量状态的改动,以及载流子数量与迁移率改动所发生的一种表象。日本从1970年开端研讨开发,首要使用在血压计上,以后在过程操控范畴及汽车发动机操控有些都取得了广泛的使用。近来几年在家用电器、安装机器人等使用范畴遍及选用电子压力传感器作为压力操控、压力监控和判别真空吸附的作用。 作业原理 PS压力传感器的截面构造,其传感器有些的构造。如图所示,在压力传感器半导体硅片上有一层分散电阻体,假如对这一电阻体施加压力,因为压电电阻效应,其电阻值将发生改动。遭到应变的有些,即膜片因为简单感压而变薄,为了减缓来自传感器底座应力的影响,将压力传感器片安装在玻璃基座上。 当向空腔有些加上必定的压力时,膜片遭到必定程度的拉伸或缩短而发生形变。压电电阻的摆放办法,遭到拉伸的电阻R2和R4的阻值增加;遭到紧缩的电阻R1和R3阻值减小。 因为各压电电阻如图4那样构成桥路构造,假如将它们连接到恒流源上,则因为压力的增减,将在输出端取得输出电压ΔV,ΔV的巨细由下式决议: 在(1)式中,当压力为零时的ΔV等于偏置电压Voffset,在抱负状态下咱们期望Voffset=0V,实际上在生成分散电阻体时,因为所构成的分散电阻体尺度巨细的不一样和存在杂质浓度的细小区别,因而总是有某个电压值存在。压力为零时,R1=R2=R3=R4=R,咱们把加上必定压力时R1、R2电阻的改动有些记作ΔR;相应R3、R4电阻的改动有些记作-ΔR,所以(1)式就简化为下式: ΔV=ΔRI (2) 这个ΔV相对压力出现简直*线性的特性,仅仅跟着温度的改动而有所改动。 外围电路的规划 PS压力传感器的外围电路规划实例,图中用恒流源来驱动压力传感器。 因为桥路失衡时的输出电压比较小,所以有必要用运放IC1b和IC1C来进行放大。图中VR1为偏置调整,VR2为压力灵敏度调整,VR3为没有加压时输出电压调整,C1、C2用于去掉噪声。别的,假如电源电压动摇的话,将导致输出电压的改动,所以有必要给电路供给一个安稳的电源。 使用实例 PS压力传感器在全主动洗衣机中的使用实例。如图所示,使用气室,将在不一样水位情况下水压的改动,作为空气压力的改动检测出来,然后能够在设定的水位上主动中止向洗衣机灌水。 |