本文介紹了德利康公司的BP01型壓力傳感器的主要性能和參數(shù)給出了一個用BP01作傳感器組成的便攜式電子血壓計的實際電路,并對該應(yīng)用電路的工作原理進(jìn)行了說明,同時給出了該便攜式電子血壓計電路的設(shè)計和調(diào)試方法。
關(guān)鍵詞：壓力傳感器;便攜式電子血壓計;BP01
1概述
BP01 型壓力傳感器是為監(jiān)測血壓而專門設(shè)計的,主要用于便攜式電子血壓計。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝,具有高線性、低噪聲和外界應(yīng)力小的特點;采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補(bǔ)償方式,從而提高了測量的精度、穩(wěn)定性以及可重復(fù)性,在全量程范圍內(nèi),精度為±1％,零點失調(diào)不大于±300μV。
2 BP01的主要性能參數(shù)
BP01的內(nèi)部等效電路和外形封裝如圖1所示;表1所列為BP01在電源電壓Vs為5．0V、環(huán)境溫度TA為25℃時的主要性能參數(shù)。
 
BP01的極限參數(shù)如下：
●最大工作電壓：20VDC;
●最
大耐壓：1500 mmHg;
●工
作溫度范圍：0～70℃;
●引
腳焊接溫度（最大值）：250℃（2～4秒）。
3 基于BP01的電子血壓計
3．1工作原理
用BP01構(gòu)成的便攜式電子血壓計的原理電路如圖2所示,它由偏置電源電路（A1、A2）、前置處理電路（A3～A6）、顯示電路（A7）和壓力傳感器（BP01）組成,該血壓計的血壓測量范圍為0～200mmHg,分辨率為0．1mmHg,工作電源為一節(jié)9V迭層電池。現(xiàn)將血壓計中各主要電路的工作原理分述如下：
a．偏置電源電路
電源電路由帶有內(nèi)置參考電壓的雙運放LM10組成,A1構(gòu)成同相放大器,A2構(gòu)成跟隨器,它們的作用是將內(nèi)置的參考電壓放大后用作壓力傳感器BP01的偏置電壓Vs,其Vs的值由下式?jīng)Q定：
Vs＝Vref（1＋R2／R3）
式中：Vref為LM10的內(nèi)置參考電壓。其值為200mV,將此值連同電路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置電壓Vs的值為5V。
b．前置處理電路
前置處理電路由A3～A6四個運算放大器組成,其中A3構(gòu)成失調(diào)偏置電路以對電路失調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償;A5構(gòu)成跟隨器,用于對壓力傳感器BP01的輸出信號進(jìn)行隔離緩沖;A4、A6構(gòu)成放大電路,其增益AV由下式?jīng)Q定：
AV＝1＋（R1／RT）
若忽略失調(diào),前置處理電路的輸出電壓Vout為：
Vout＝2（1＋R1／RT）VIN
式中：VIN為壓力傳感器BP01的輸出電壓。
c．顯示電路
顯示電路選用三位半的顯示驅(qū)動器。工作時,壓力傳感器BP01的輸出經(jīng)前置處理電路放大后,由顯示驅(qū)動電路來驅(qū)動LCD,以讀出測量的血壓值。
3．2調(diào)試方法
a．零壓輸出調(diào)整
在零壓輸出時,調(diào)整失調(diào)電位器RP1,在血壓計的顯示值為000．0時,即可認(rèn)為完成了零壓輸出調(diào)整。
b．前置電路增益的調(diào)整
壓力傳感器BP01的滿量程輸出與偏置電壓有一定的關(guān)系,當(dāng)5V偏置時,在200mmHg壓力下的輸出為10mV,其對應(yīng)的顯示驅(qū)動電路的輸入為200mV,因此前置電路的增益AV為200mV／10mV,這樣,利用前面Av的計算公式即可反推出增益電阻RT的值。
若選取電阻R1為10kΩ,則增益電阻RT應(yīng)為1．1kΩ。調(diào)試時可先用電位器調(diào)整輸出值,再用萬用表測出該電位器的阻值,最后再換成固定電阻。
c．滿量程調(diào)整
滿量程調(diào)整時,先在顯示電路的輸入端加上200mV電壓,然后調(diào)整電位器RP2,使其讀數(shù)為199．9mmHg即可。
上調(diào)整完成之后,一般應(yīng)多重復(fù)幾次,以使顯示值可靠地符合精度要求。
3．3元器件的選擇
為保證測量精度,上述電路的外圍元器件的選擇也是一個不容忽視的重要環(huán)節(jié)。一般情況下,電位器RP1、RP2應(yīng)選用1％精度的金屬膜多圈電位器;電阻應(yīng)選用1％精度的金屬膜電阻器;電容一般選用聚脂薄膜或者云母電容。
4 結(jié)束語
在使用壓力傳感器BP01和其它器件設(shè)計便攜式電子血壓計時,應(yīng)注意的是：對于不同的偏置電壓,其輸出也不同,因而前置處理電路的增益應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整,以滿足滿量程的不同要求。 |
