BP01型压力传感器及其在便携式电子血压计中的应用

2006-05-07 15:49:43来源: 国外电子元器件

1 概述

BP01型压力传感器是为监测血压而专门设计的,主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装,具有高线性、低噪声和外界应力小的特点;采用内部标定和温度补偿方式,从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性,在全量程范围内,精度为±1%,零点失调不大于±300μV。

2 BP01的主要性能参数

BP01的内部等效电路和外形封装如图1所示;表1所列为BP01在电源电压Vs为5.0V、环境温度TA为25℃时的主要性能参数。

表1 BP01的主要性能参数

参数名称 测试条件 参  数  值 单     位
min type max
测量范围   -300 - +300 mmHg
灵敏度   - 10 - μV/V/mmHg
满量程输出 +300mmHg 14.8 15.0 15.2 mV
零压失调   -6 - + mmHG
线性度 0~200mmHg - - 0.1 %FS0
0~300mmHg - - 0.2 %FS0
迟滞   - - 0.05 %FS0
重复性   - - 0.25 %FS0
温漂 10~50℃ - - 0.02 %FS0/℃
失调温漂 10~50℃ - - 0.2 mmHg/℃
噪声 0.01~10Hz - 0.04 - mmHg
输入阻抗   - 4.0 -
输出阻抗   - 4.0 -
共模电压   2.4 2.5 2.6 V
失调长期稳定性 全量程内 - 0.1 - mV
响应时间   - 1.0 - ns

BP01的极限参数如下:

●最大工作电压:20VDC;

●最大耐压:1500mmHg;

●工作温度范围:0~70℃;

●引脚焊接温度(最大值):250℃(2~4秒)。

3 基本BP01的电子血压计

3.1 工作原理

用BP01构成的便携式电子血压计的原理电路如图2所示,它由偏置电源电路(A1、A2)、前置处理电路(A3~A6)、显示电路(A7)和压力传感器(BP01)组成,该血压计的血压测量范围为0~200mmHg,分辨率为0.1mmHg,工作电源为一节9V迭层电池。现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下:

a.偏置电源电路

电源电路由带有内置参考电压的双运放LM10组成,A1构成同相放大器,A2构成跟随器,它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器BP01的偏置电压Vs,其Vs的值由下式决定:

Vs=Vref(1+R2/R3)

式中:Vref为LM10的内置参考电压。其值为200mV,将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V。

b.前置处理电路

前置处理电路由A3~A6四个运算放大器组成,其中A3构成失调偏置电路以对电路失调进行补偿;A5构成跟随器,用于对压力传感器BP01的输出信号进行隔离缓冲;A4、A6构成放大电路,其增益AV由下式决定:

AV=1+(R1/RT)

若忽略失调,前置处理电路的输出电压Vout为:

Vout=2(1+R1/RT)VIN

式中:VIN为压力传感器BP01的输出电压。

c.显示电路

显示电路选用三位半的显示驱动器。工作时,压力传感器BP01的输出经前置处理电路放大后,由显示驱动电路来驱动LCD,以读出测量的血压值。

3.2 调试方法

a.零压输出调整

在零压输出电压时,调整失调电位器RP1,在血压计的显示值为000.0时,即可认为完成了零压输出调整。

b.前置电路增益的调整

压力传感器BP01的满量程输出与偏置电压有一定的关系,当5V偏置时,在200mmHg压力下的输出为10mV,其对应的显示驱动电路的输入为200mV,因此前置电路的增益Av为200mV/100mV,这样,利用前面Av的计算公式即可反推出增益电阻RT的值。

若选取电阻R1为10kΩ,则增益电阻RT应为1.1kΩ。调试时可先用电位器调整输出值,再用万用表测出该电位器的阻值,最后再换成固定电阻。

c.满量程调整

满量程调整时,先在显示电路的输入端加上200mV电压,然后调整电位器RP2,使其读数为199.9mmHg即可。

上述调整完成之后,一般应多重复几次,以使显示值可靠地符合精度要求。

3.3 元器件的选择

为保证测量精度,上述电路的外围元器件的选择也是一个不容忽视的重要环节。一般情况下,电位器RP1、RP2应选用1%精度的金属膜多圈电位器;电阻应选用1%精度的金属膜电阻器;电容一般选用聚脂薄膜或者云母电容。

4 结束语

在使用压力传感器BP01和其它器件设计便携式电子血压计时,应注意的是:对于不同的偏置电压,其输出也不同,因而前置处理电路的增益应做相应的调整,以满足满量程的不同要求。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/measure/200605/1914.html
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