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现代微机械压力传感器的特征、特性以及应用

来源:analog 发布时间:2023-12-07

摘要: 一些运动爱好者想从初始海拔得知海拔的变化。一个小,轻,便携式高度计很容易设计使用现代微机械压力传感器。

一些运动爱好者想从初始海拔得知海拔的变化。一个小,轻,便携式高度计很容易设计使用现代微机械压力传感器。将气压倒置并补偿气压随高度变化的非线性,可制成相当精确的高度计。

图1显示了一个基于微机械压力传感器的小型手持式高度计。这种电路利用了气压和海拔高度之间的反比关系。这种电路的目标是小、轻、便携。准确性不是最重要的;误差高达3%,例如在10,000英尺高度的300英尺误差,是可以接受的。电路的速度也不重要:对于试图读取输出的人来说,高度在毫秒内的极端变化可能是致命的。


图1所示。为了制造一个相当精确的高度计,调节电路将微机械压力传感器的气压反转,并补偿气压随高度变化的非线性。

高度计的核心是一个NPC-1220-015-A-3L压力传感器。这款5k电桥提供0mV至50mV的输出电压,压力范围为0psi至15psi。为换能器和信号调理电路供电,LT1307 (IC1)从单个AA电池产生5V,充电泵产生-5V电源。压力传感器由IC3B (LT1490)驱动,它使用参考电压和传感器上的设置电阻来产生适当的驱动电流。

换能器的输出驱动LT1167仪表放大器(IC2),其初始增益为21。一个非线性增益级,由IC3A和相关组件组成,然后将仪器的输出反相,以提供与气压成反比的电压。D4和R1引入非线性增益,最终输出与高度成正比。

R2在信号调理电路中执行增益校准。该电位器校准出任何正常变化的部分公差,并设置高度表的100mV变化输出为每1000英尺的高度。电路有一些初始偏置,以及由气压变化决定的偏置。你可以使用R3到R5来消除这个偏移,在0英尺到10000英尺的高度给出一个0V到1V的输出。

使用DeHavilland DHC-6 Twin Otter进行高度计测试,上升到13000英尺,然后自由下降到3000英尺,受工程师寄生阻力的限制。随后部署的空气动力减速器(Precision Aerodynamics Icarus Omega 190)防止了工程师受伤或电路损坏。在许多当地机场都可以租用飞机进行测试。在进行这种性质的测试之前,强烈建议对自由下降和空气动力减速器的使用进行广泛的指导。请致电(703)836-3495与USPA联系以获取更多信息。

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