一種非標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力傳感器的互換性設(shè)計(jì)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于壓力傳感技術(shù)，涉及一種非標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力傳感器的互換性設(shè)計(jì)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器是將需要測量的壓力信號轉(zhuǎn)換成為的電信號，并將電信號管理計(jì)算機(jī)或者采集系統(tǒng)的一種傳感器。航空工業(yè)的發(fā)展，要求壓力傳感器能夠滿足系統(tǒng)多點(diǎn)壓力監(jiān)測、冗余備份的需要，并具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的特點(diǎn)。目前，高精度的穩(wěn)壓電源一般是高精度壓力傳感器的必要條件，而高精度的穩(wěn)定電源通常由系統(tǒng)提供或者在壓力傳感器內(nèi)部設(shè)計(jì)高精度穩(wěn)壓電源；這樣無疑增加了采集系統(tǒng)和壓力傳感器的復(fù)雜性，尤其是在多點(diǎn)壓力監(jiān)測的條件下，總體電路的復(fù)雜性將在很大程度上降低了壓力采集系統(tǒng)的可靠性，不能滿足航空工業(yè)的應(yīng)用需求。本發(fā)明結(jié)合壓阻式惠斯登壓力敏感電橋輸入阻抗正溫度系數(shù)特性和輸出信號的負(fù)溫度系數(shù)特性，通過兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)二極管利用其PN結(jié)正向溫度特性使壓力傳感器的工作電壓不同溫度條件下保持恒定；通過精密電阻網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)在恒壓條件下對壓力敏感電橋輸出信號溫度誤差的補(bǔ)償；通過并聯(lián)可調(diào)整電阻實(shí)現(xiàn)對壓力傳感器內(nèi)部阻抗的調(diào)整，使壓力傳感器輸出電壓與輸入壓力、供電電壓三個(gè)參數(shù)之間滿足預(yù)定的函數(shù)關(guān)系，通過該函數(shù)關(guān)系可以精度解算出被測壓力值。因此無需在在采集系統(tǒng)或者壓力傳感器中設(shè)置高精度穩(wěn)壓電路，簡化了壓力傳感器和壓力采集系統(tǒng)的電路，提高了可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種非標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力傳感器的互換性設(shè)計(jì)電路。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]—種非標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力傳感器的互換性設(shè)計(jì)電路，包括壓力傳感器、電源及采集接口電路和傳輸電纜三部分；
[0006]壓力傳感器有五個(gè)電氣連接點(diǎn)與外部電路連接，分別為電源正一 Uu+、電源正二Ul2+、電源負(fù)A-、輸出負(fù)0UT-、輸出正0UT+，其中電源正一 U11+和電源正二 U12+在壓力傳感器內(nèi)部直接連接導(dǎo)通；電源及采集接口電路有五個(gè)電氣連接點(diǎn)與壓力傳感器通過傳輸電纜連接，分別為電壓輸出Ua、反饋電壓輸入U(xiǎn)b、差分負(fù)輸入端Ue、差分正輸入端Ud、電源地Ue;傳輸電纜有A-A、B-B、C-C、D-D、E-E五根導(dǎo)線，導(dǎo)線A-A連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)電源正一 U11+和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)電壓輸出Ua;導(dǎo)線B-B連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)電源正二 U12+和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)反饋電壓輸入U(xiǎn)b;導(dǎo)線C-C連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)輸出負(fù)OUT-和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)差分負(fù)輸入端Ue;導(dǎo)線D-D連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)輸出正OUT+和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)差分正輸入端Ud;導(dǎo)線E-E連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)電源負(fù)U1-和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)電源地Ue;
[0007]壓力傳感器包括壓阻式壓力敏感電橋(I)、串聯(lián)二極管組(2)、零位輸出調(diào)節(jié)電阻Rs、滿量程輸出調(diào)節(jié)電阻Rt、零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl、靈敏度溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rp2、內(nèi)部阻抗調(diào)整電阻Ru壓阻式壓力敏感電橋⑴為惠斯登四臂力敏電橋，具有5個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)d、e為負(fù)電源端，節(jié)點(diǎn)b為正電源端，節(jié)點(diǎn)a正輸出端，節(jié)點(diǎn)c為負(fù)輸出端；節(jié)點(diǎn)a與輸出正OUT+連接，節(jié)點(diǎn)c與輸出負(fù)OUT-連接；串聯(lián)二極管管組(2)中包含一個(gè)或一個(gè)以上的半導(dǎo)體二極管，所有半導(dǎo)體二極管依次正向串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)二極管組(2);串聯(lián)二極管組(2)中第I個(gè)二極管DoH極端與電源正U1+相連接，最后一個(gè)二極管Dn負(fù)極端與滿量程輸出調(diào)節(jié)電阻Rt的一端相連接；滿量程輸出調(diào)節(jié)電阻Rt的另一端與壓力敏感電橋⑴的節(jié)點(diǎn)b相連接；零位輸出調(diào)節(jié)電阻Rs—端與壓力敏感電橋⑴的節(jié)點(diǎn)d相連接，零位輸出調(diào)節(jié)電阻Rs另一端與壓力敏感電橋⑴的節(jié)點(diǎn)e相連接；節(jié)點(diǎn)d和節(jié)點(diǎn)e根據(jù)以下情況選擇連接點(diǎn):當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為負(fù)值時(shí)，節(jié)點(diǎn)d與電源負(fù)U1-連接；當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為正值時(shí)，節(jié)點(diǎn)e與電源負(fù)U1-連接；零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl的一端與壓力敏感電橋(I)的節(jié)點(diǎn)b連接，另一端需根據(jù)壓力敏感電橋(I)的零位輸出溫度漂移特性選擇連接點(diǎn):當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為正溫度系數(shù)時(shí)，零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl的另一端與節(jié)點(diǎn)c連接；當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為負(fù)溫度系數(shù)時(shí)，零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl的另一端與當(dāng)節(jié)點(diǎn)a連接；靈敏度溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rp2的一端與壓力敏感電橋(I)的節(jié)點(diǎn)b連接，靈敏度溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rp2的另外一端與電源負(fù)U1-連接；內(nèi)部阻抗調(diào)整電阻&的一端與電源正U ,+連接，內(nèi)部阻抗調(diào)整電阻&的另外一端與電源負(fù)U1-連接；
[0008]電源及采集接口電路包括電壓源(3)、供電電壓采集電路(4)和差分采集電路
(5);電壓源⑶包括電壓源U。和固定電阻器R。;電壓源U。的正輸出端與固定電阻器R。的一端連接，固定電阻器R。的另外一端與電氣連接點(diǎn)電壓輸出Ua連接；電壓源U。的負(fù)輸出端為電源地，與電氣接點(diǎn)電源地Ue連接；供電電壓采集電路⑷的輸入端與電氣接點(diǎn)反饋電壓輸入υΒ;差分米集電路(5)的正、負(fù)輸入端分別與電氣接點(diǎn)差分正輸入端U D、差分負(fù)輸入端U。連接。
[0009]本發(fā)明具有有益效果是:該電路結(jié)構(gòu)可適應(yīng)不同壓力傳感器輸出信號不一致的問題，通過串聯(lián)電阻器分壓后的電壓作為傳感器的供電電壓U1，消除了由于系統(tǒng)電源電壓不穩(wěn)定或者不一致而對壓力傳感器引入電源附加誤差，實(shí)現(xiàn)了對不同壓力傳感器和不同供電電源都能匹配和互換，并且具有相同的壓力測量和采集精度。該發(fā)明解決了非標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力傳感器的互換性問題，簡化了壓力傳感器和采集系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，在壓力傳感器網(wǎng)絡(luò)尤其是現(xiàn)代航空系統(tǒng)中對多點(diǎn)壓力監(jiān)測采集系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0010]附圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合說明書附圖1對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0012]—種非標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的壓力傳感器的互換性設(shè)計(jì)電路，包括壓力傳感器、電源及采集接口電路和傳輸電纜三部分；
[0013]壓力傳感器有五個(gè)電氣連接點(diǎn)與外部電路連接，分別為電源正一 Uu+、電源正二Ul2+、電源負(fù)A-、輸出負(fù)0UT-、輸出正0UT+，其中電源正一 U11+和電源正二 U12+在壓力傳感器內(nèi)部直接連接導(dǎo)通；電源及采集接口電路有五個(gè)電氣連接點(diǎn)與壓力傳感器通過傳輸電纜連接，分別為電壓輸出Ua、反饋電壓輸入U(xiǎn)b、差分負(fù)輸入端Ue、差分正輸入端Ud、電源地Ue;傳輸電纜有A-A、B-B、C-C、D-D、E-E五根導(dǎo)線，導(dǎo)線A-A連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)電源正一 U11+和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)電壓輸出Ua;導(dǎo)線B-B連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)電源正二 U12+和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)反饋電壓輸入U(xiǎn)b;導(dǎo)線C-C連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)輸出負(fù)OUT-和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)差分負(fù)輸入端Ue;導(dǎo)線D-D連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)輸出正OUT+和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)差分正輸入端Ud;導(dǎo)線E-E連接壓力傳感器電氣連接點(diǎn)電源負(fù)U1-和電源及采集接口電氣連接點(diǎn)電源地Ue;
[0014]壓力傳感器包括壓阻式壓力敏感電橋(I)、串聯(lián)二極管組(2)、零位輸出調(diào)節(jié)電阻Rs、滿量程輸出調(diào)節(jié)電阻Rt、零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl、靈敏度溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rp2、內(nèi)部阻抗調(diào)整電阻壓阻式壓力敏感電橋⑴為惠斯登四臂力敏電橋，具有5個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)d、e為負(fù)電源端，節(jié)點(diǎn)b為正電源端，節(jié)點(diǎn)a正輸出端，節(jié)點(diǎn)c為負(fù)輸出端；節(jié)點(diǎn)a與輸出正OUT+連接，節(jié)點(diǎn)c與輸出負(fù)OUT-連接；串聯(lián)二極管管組(2)中包含一個(gè)或一個(gè)以上的半導(dǎo)體二極管，所有半導(dǎo)體二極管依次正向串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)二極管組(2);串聯(lián)二極管組(2)中第I個(gè)二極管DoH極端與電源正U1+相連接，最后一個(gè)二極管Dn負(fù)極端與滿量程輸出調(diào)節(jié)電阻Rt的一端相連接；滿量程輸出調(diào)節(jié)電阻Rt的另一端與壓力敏感電橋⑴的節(jié)點(diǎn)b相連接；零位輸出調(diào)節(jié)電阻Rs—端與壓力敏感電橋⑴的節(jié)點(diǎn)d相連接，零位輸出調(diào)節(jié)電阻Rs另一端與壓力敏感電橋⑴的節(jié)點(diǎn)e相連接；節(jié)點(diǎn)d和節(jié)點(diǎn)e根據(jù)以下情況選擇連接點(diǎn):當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為負(fù)值時(shí)，節(jié)點(diǎn)d與電源負(fù)U1-連接；當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為正值時(shí)，節(jié)點(diǎn)e與電源負(fù)U1-連接；零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl的一端與壓力敏感電橋(I)的節(jié)點(diǎn)b連接，另一端需根據(jù)壓力敏感電橋(I)的零位輸出溫度漂移特性選擇連接點(diǎn):當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為正溫度系數(shù)時(shí)，零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl的另一端與節(jié)點(diǎn)c連接；當(dāng)壓力敏感電橋(I)初始零位輸出電壓為負(fù)溫度系數(shù)時(shí)，零位溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rpl的另一端與當(dāng)節(jié)點(diǎn)a連接；靈敏度溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rp2的一端與壓力敏感電橋(I)的節(jié)點(diǎn)b連接，靈敏度溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)電阻Rp2的另