【導讀】微壓力傳感器信號是控制器的前端,它在測試或控制系統(tǒng)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(tǒng)可靠性的關鍵因素。后續(xù)接口電路主要指信號調節(jié)和轉換電路設計也是重中之重。
后續(xù)接口電路主要指信號調節(jié)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。
電橋放大電路
由于所測出的微壓力傳感器兩端的電壓信號較弱,所以電壓在進行A/D 轉換之前必須經過放大電路的放大(見圖2)。INA118 由3 個運算放大器組成差分放大結構,內置輸入過壓保護,且可通過外置不同大小的電阻實現(xiàn)不同的增益(從1 到1 000),因而應用范圍很廣。
圖2 電橋放大電路
通過在腳1 和腳8 之間外接一電阻Rg 來實現(xiàn)不同的增益,該增益可從1 到1 000 不等。電阻Rg 為式中G 為增益。由于Rg 的穩(wěn)定性和溫度漂移對增益有影響,因此,在需要獲得高精度增益的應用中對Rg 的要求也比較高,應采用高精度、低噪聲的金屬膜電阻。此外,高增益的電路設計中的Rg 值較小,如G=100時的Rg 值為1.02 kΩ;G=1 000 時的Rg 值為50.5Ω。
AD7715 接口電路
為了實現(xiàn)對微壓力的實時測量,使用 16 位的AD7715對輸出電壓進行采樣測量,其中AD780提供2.5V 高精度基準電壓。P3.1 腳提供了AD 工作所需的時鐘,P1.4 和P1.5 腳接收和發(fā)送通訊數(shù)據(jù),P1.6 是片選信號,P1.7 接DRDY ,AT89S52可以通過查詢P1.7 的狀態(tài)來判斷是否可以讀取AD 轉換結果。A/D 接口電路如圖3所示。
圖3 A/D 轉換電路
單片機接口電路
AT89S52是一個低功耗,高性能CMOS 8 位單片機,兼容標準MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結構。本設計使用的復位電路是由22μF 的電容,1 kΩ的電阻及IN4148 二極管組成。在滿足單片機可靠復位的前提下,該復位電路的優(yōu)點在于降低復位引腳的對地阻抗,可以顯著增強單片機復位電路的抗干擾能力。二極管可以實現(xiàn)快速釋放電容電量的功能,滿足短時間復位的要求。本設計的單片機連接電路如圖4 所示,輸入信號為經7715A/D 轉換的模擬電壓,單片機進行計算處理后輸入到LCD1602 液晶顯示,顯示出相應的壓力值。
圖4 單片機連接電路
通過對微壓力傳感器的應用、特點及工作特性等方面的研究,并對微壓力傳感器接口電路進行了設計,在電路框圖中充實了各個部分的內容。首先采用惠斯通電橋濾出微壓力傳感器輸出的變量,然后用INA118放大器將此信號放大,再用7715A/D 轉換器驅動LCD 將其顯示。完善了微壓力傳感器接口電路,使電路在功能性、穩(wěn)定性、可靠性及小型化等方面都有所增強。