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深圳pcb国际传感器10086调节问题的解决方法

2020-11-24 点击量:

     尽管当今市场上有很多传感器,但压力传感器是最10086的。因此,本文讨论了Wheaton桥式压力传感器的基本工作原理以及用于转换该桥式传感器输出的处理10086,包括失调和增益校准。
     基于Wheaton桥的压力传感器
     许多压力传感器使用微机电系统(MEMS)技术,并且由通过惠斯通电桥结构连接的四个单元电阻组成。当这些传感器上没有压力时,电桥中的所有电阻值均相等。当外力施加到电桥时,两个相电阻器的电阻增加,另外两个电阻器的电阻减小,并且增大和减小的电阻值彼此相等。
     不幸的是,这并不是那么简单,因为传感器具有失调和增益误差。失调误差是指没有压力施加到传感器上时输出的存在,增益误差是指传感器输出相对于施加到传感器外部的力的灵敏度。典型的传感器通常指定5V的激励电压,标准满量程输出为20mV / V。这意味着在5V的激励电压下,标准满量程输出为:20 mV / V×5 V s 100 mV。
     失调电压可以是2mV,或满刻度的2%,最小和最大满刻度输出电压可以是50mV和150mV,或刻度的±50%。
     假设两个电阻器串联形成一个电阻串,并且由于它们是等效电阻器,因此两个电阻器之间的节点电压是电阻串电压的一半。如果一个电阻增加1%法才能获得更高的准确性。
     幸运的是,给定传感器的偏移和满量程误差会随着时间的推移相当稳定地变化,因此,一旦校准了传感器,就可以满足精度要求,而无需在传感器的使用寿命内更改校准系数。当然,通常需要在每次开机时重新校准系统。
     基本10086调节10086由一个仪表放大器和一个模数转换器(ADC)组成。仪表放大器将传感器的小输出电压放大到适合ADC的电平,然后将放大后的传感器输出电压转换为数字10086,并将其交给控制器或DSP进行处理。仪表放大器可以用来避免电桥过载,因为过载可能会改变传感器的输出电压值。
     基本压力传感器调节10086。
     传感器的满量程输出是最大输入,可以在放大器输入上看到。当传感器输出为满量程时,ADC输入应接近其满量程值,通常为ADC的参考电压VREF。放大器所需的增益大小为:
     其中VREF代表ADC的参考电压,“ Sensor FS”是传感器的满量程输出值。假设电阻完美匹配,则仪表放大器的增益等于:
     需要解决的挑战
     如前所述,传感器需要解决两个主要挑战:首先,传感器的输出失调可以通过图2中VOFF点的适当电压进行调整,或者在传感器输出数字化后通过软件消除。如果用软件处理,则VOFF变为0伏。
     用软件消除偏移的问题在于它限制了可测量传感器的范围。如果偏移量为正,则可测量的最大传感器输出将受到限制,PCB国际因为放大后的传感器输出可能比预期的更早达到ADC满量程值。如果偏移量为负,则无法精确测量非常小的传感器输出电平,因为在超过放大的偏移量值之前,ADC输出代码不会超过零值。
     第二个挑战是可能用于传感器满量程输出的输出电压值范围。例如,标有满量程输出电压为100mV的传感器可能具有指示器,该指示器指示满量程输出低至50mV和高至150mV的可能性。
     如果满量程传感器输出低于量程,则不使用ADC的满量程范围。如果满量程传感器输出超过量程值,则ADC输出将在传感器输出达到其满量程之前达到ADC满量程输出值。另外,如果传感器输出或放大器本身发生漂移,读数中将存在一些不确定性和不可辩驳性。
     幸运的是,即使有时间漂移,当今的传感器也非常小,精心选择放大器会最大程度地减小放大器的漂移。结果,可以在制造过程中和/或在系统通电时立即调整10086增益。
     一种方法是使用数字模式转换器(DAC)调整ADC参考电压VREF,使用PCB复制板补偿传感器的满量程误差,另一种DAC调整中的VOFF来补偿失调。错误。双通道DAC,例如daxxx2S085(其中“ xx”可以是08、10或12,代表DAC分辨率),将是此应用的理想选择。另一种方法是在传感器输出数字化后使用软件校准这些错误。
     应对这两个挑战的最佳解决方案是在制造过程中调整偏移和增益误差,并在系统启动时进行软件校准。这种方法允许使用软件进行最少的误差校准,并保持ADC的最大可用动态范围。
     第三个问题是单端ADC通常要求将其输入驱动到非常接近零伏的电压,以产生零输出代码。出现问题是因为用于驱动ADC输入的放大器无法产生低于50mV的输出。即使所使用的放大器具有轨到轨输出能力,这也是10086的。
     虽然对于某些应用10086没有提供最小的ADC零输出代码并不重要,但对于其他应用来说却是一个问题。对于后者,解决方案包括:
     负安卓提供给驱动单端输入ADC的放大器。
     使用具有正基准电压和负基准电压的单端ADC,可以将这些基准电压设置为高于器件的值,并相应地偏移ADC输入电压。
     ADC的接地偏置约为100mV。
     偏移ADC输入,丢弃ADC输出上的一些代码,然后使用软件进行调整
     使用差异输入ADC。
     驱动ADC的放大器的缺点是使用负安卓,即系统中可能没有负安卓,仅为放大器提供负安卓似乎不可行。对此,China Half的开关电容器电压反向器LM2787提供了一个简单的解决方案。

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