微壓力傳感器接口電路設計

摘要：完成了微壓力傳感器接口電路設計。采用惠斯通電橋濾出微壓力傳感器輸出的模擬變量，然后用INA118放大器將此信號放大，用7715A/D 進行模數轉換，將轉換完成的數字量經單片機處理，最后由LCD 將其顯示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源為電橋電路供電。既能保證檢測的實時性，也能提高測量精度。

微壓力傳感器信號是控制器的前端，它在測試或控制系統中處于首位，對微壓力傳感器獲取的信號能否進行準確地提取、處理是衡量一個系統可靠性的關鍵因素。后續接口電路主要指信號調節和轉換電路，即能把傳感元件輸出的電信號轉換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號的電路。由于用集成電路工藝制造出的壓力傳感器往往存在：零點輸出和零點溫漂，靈敏度溫漂，輸出信號非線性，輸出信號幅值低或不標準化等問題。本文的研究工作，主要集中在以下幾個方面：

（1）介紹微壓力傳感器接口電路總體方案設計、系統的組成和工作原理。

（2）系統的硬件設計，介紹主要硬件的選型及接口電路，包括A/D 轉換電路、單片機接口電路、1602顯示電路。

（3）對系統采用的軟件設計進行研究，并簡要闡述主要流程圖，包括主程序、A/D 轉換程序、1602顯示程序。

1 電阻應變式壓力傳感器工作原理

電阻應變式壓力傳感器是由電阻應變片組成的測量電路和彈性敏感元件組合起來的傳感器。當彈性敏感元件受到壓力作用時，將產生應變，粘貼在表面的電阻應變片也會產生應變，表現為電阻值的變化。這樣彈性體的變形轉化為電阻應變片阻值的變化。把4 個電阻應變片按照橋路方式連接，兩輸入端施加一定的電壓值，兩輸出端輸出的共模電壓隨著橋路上電阻阻值的變化增加或者減小。一般這種變化的對應關系具有近似線性的關系。找到壓力變化和輸出共模電壓變化的對應關系，就可以通過測量共模電壓得到壓力值。

當有壓力時各橋臂的電阻狀態都將改變，電橋的電壓輸出會有變化。

式（4）為電橋轉換原理的一般形式。ΔU 為電橋輸出電壓。作為全等臂電橋， ΔR1 = ΔR2 = ΔR 3= ΔR4 ，式（4）變為ΔU =UKε 。