| |
|
Многие уже прекрасно знают принцип работы и конструкцию
пьезорезистивного датчика давления. Вследствие этого в статье не
приводится описание принципа работы и графики с выходными
характеристиками сигнала датчиков. В данной статье мы рассмотрим
классификацию, сводные таблицы серий, корпусное исполнение и области
применения датчиков давления Freescale Semiconductor. |
 |
Компания Freescale Semi con ductor более 25 лет совершенствует технологию
производства пьезорезистивных датчиков давления для таких важных сфер, как
автомобилестроение, промышленность, медицина, производство потребительских
товаров. Широкий спектр датчиков, позволяющих производить измерение
давления до 1000 кПа, обусловлен тремя степенями интеграции:
- датчик;
- датчик + термокомпенсация;
- датчик + термокомпенсация + усилитель.
Устройства работают с различными типами давления (A - абсолютное, D -
дифференциальное, G - относительное, V - относительно вакуума) и
выпускаются в разном корпусном исполнении.
Классификация
|
По
классификации производителя датчики давления делятся на следующие
категории:
- с температурной компенсацией (Сompensated);
- с температурной компенсацией медицинские (Сompensated
Medical Grade);
- без температурной компенсации (Uncompensated);
- интегрированные (Integra ted);
- интегрированные датчики давления в шинах (Integrated
Tire Pressure Monitor).
|
Серии
датчиков давления Freescale приведены в табл. 1...5, а типы корпусов и их
обозначения - на рис. 1.
Рис. 1. Корпусное
исполнение датчиков
Применение
|
Некоторые инженеры, получившие техническое задание на разработку изделия
на основе измерителя давления, вооружившись датчиком и технической
информацией в формате *.pdf, сразу же начинают «изобретать велосипед», то
есть разрабатывать новый дизайн, рассчитывать параметры, подбирать
компоненты для будущего изделия. Для более быстрой интеграции и отладки
изделий на основе датчиков давления компания Freescale предоставляет
подробную, классифицированную по задачам, информацию на своем сайте www.freescale.com.
Описать в данной статье все решения по применению было бы невозможно. Но
на некоторых следует остановиться подробнее.
|
Схема датчика давления с токовым
выходом 4...20 мА
Как
видно из сводных таблиц, все датчики давления Freescale имеют выходной
сигнал по напряжению. Милливольтовый - для датчиков с термокомпенсацией
(таблица 1, 2) или без термокомпенсации (таблица 3) и нормализованный
(0,5...4,5 В) - для интегрированных (таблица 4, 5). В приведенной на рис.
2 схеме показан пример преобразования сигнала в токовый.
В
качестве датчика используется MPX2100DP (с
температурной компенсацией без усилителя, см. таблицу 1) на счетверенном
микромощном усилителе MC33079 -
а1, а2, а3. Токовый
конвертор исполнен на дифференциальном усилителе (элементы а1 и а2),
из которого выходной сигнал поступает на усилитель а3 через
резисторы R3 и R5. Хорошая линейность и малый шум сигнала достигается
путем правильного согласования резисторов R3, R4 и R5, R6. Выходной ток с
оконечного каскада усилителя а3усиливается
транзистором 2N2222, обеспечивая
значение Iвых до 20 мА.
Таблица 1. Датчики
давления с температурной компенсацией (Сompensated)
|
Серия |
Pмакс.,
PSI |
Pмакс.,
кПа |
Pмакс.,
"H2O |
Pмакс.,
см H2O |
Pмакс.,
мм рт.ст. |
Uсмещ.,
мВ |
Uвых.,
мВ |
Чувстви-
тельность,
мВ/кПа |
Тип давления |
|
A |
D |
G |
|
MPX2010 |
1,45 |
10 |
40 |
102 |
75 |
±1,0 |
25 |
2,5 |
|
• |
• |
|
MPX2053 |
7 |
50 |
201 |
510 |
375 |
±1,0 |
40 |
0,8 |
|
• |
V |
|
MPX2102 |
14,5
14,5 |
100
100 |
400
400 |
1020
|
750
750 |
±2,0
±1,0 |
40
40 |
0,4
0,4 |
• |
• |
V
V |
|
MPX2202 |
29
29 |
200
200 |
800
800 |
2040
|
1500 1500 |
±1,0 ±1,0 |
40
40 |
0,2
0,2 |
• |
• |
V |
|
MPX2050 |
7 |
50 |
201 |
510 |
375 |
±1,0 |
40 |
0,8 |
• |
• |
|
|
MPX2100 |
14,5
14,5 |
100 100 |
400 400 |
1020 |
750 750 |
±2,0 ±1,0 |
40 40 |
0,4 0,4 |
• |
• |
|
|
MPX2200 |
29 29 |
200 200 |
800 800 |
2040 |
1500 1500 |
±1,0 ±1,0 |
40 40 |
0,2 0,2 |
• |
• |
V |
Таблица 2. Медицинские
датчики давления с температурной компенсацией (Сompensated Medical Grade)
|
Серия |
Pмакс.,
PSI |
Pмакс.,
кПа |
Pмакс.,
"H2O |
Pмакс.,
см H2O |
Pмакс.,
мм рт.ст. |
Uпит.,
В |
U смещ.,
мВ |
Чувстви-
тельность,
мВ/кПа |
Тип давления |
|
A |
D |
G |
|
MPXC2011 |
1,45 |
10 |
40 |
102 |
75 |
10 |
1 |
n/a |
|
|
• |
|
MPX2300 |
5,8 |
40 |
161 |
408 |
300 |
6 |
0,75 |
5 |
|
|
• |
Таблица 3. Датчики
давления без температурной компенсации (Uncompensated)
|
Серия |
Pмакс.,
PSI |
Pмакс.,
кПа |
Pмакс.,
"H2O |
Pмакс.,
см H2O |
Pмакс.,
мм рт.ст. |
Uсмещ.,
мВ |
Uвых.,
мВ |
Чувстви-
тельность,
мВ/кПа |
Тип давления |
|
A |
D |
G |
|
MPX10 |
1,45 |
10 |
40 |
102 |
75 |
20 |
35 |
3,5 |
|
• |
• |
|
MPX12 |
1,45 |
10 |
40 |
102 |
75 |
20 |
55 |
3,5 |
|
• |
• |
|
MPX53 |
7 |
50 |
200 |
510 |
375 |
20 |
60 |
1,2 |
|
• |
• |
Таблица 4. Интегральные
датчики давления (Integrated)
|
Серия |
Pмакс.,
PSI |
Pмакс.,
кПа |
Pмакс.,
"H2O |
Pмакс.,
см H2O |
Pмакс.,
мм рт.ст. |
Uсмещ.,
мВ |
Чувстви-
тельность,
мВ/кПа |
Точность
0...85°C |
Тип давления |
|
A |
D |
G |
|
MPX4080 |
11,6 |
80 |
321 |
815 |
600 |
4,3 |
54 |
±3,0 |
|
• |
|
|
MPX4100 |
15,2 |
105 |
422 |
1070 |
788 |
4,6 |
54 |
±1,8 |
• |
|
|
|
MPX4101 |
14,8 |
102 |
410 |
1040 |
765 |
4,6 |
54 |
±1,8 |
• |
|
|
|
MPXH6101 |
14,8 |
102 |
410 |
1040 |
765 |
4,6 |
54 |
±1,8 |
• |
|
|
|
MPX4105 |
15,2 |
105 |
422 |
1070 |
788 |
4,6 |
51 |
±1,8 |
• |
|
|
|
MPX4115 |
16,7 |
115 |
462 |
1174 |
863 |
4,6 |
46 |
±1,5 |
• |
|
|
|
MPX6115 |
16,7 |
115 |
462 |
1174 |
863 |
4,6 |
46 |
±1,5 |
• |
|
|
|
MPX4200 |
29 |
200 |
803 |
2040 |
1500 |
4,6 |
26 |
±1,5 |
• |
|
|
|
MPX4250 |
36
36 |
250
250 |
1000 1000 |
2550 2550 |
1880 1880 |
4,7
4,7 |
20
19 |
±1,5
±1,4 |
• |
• |
• |
|
MPXH6250 |
36 |
250 |
1000 |
2550 |
1880 |
4,7 |
19 |
±1,5 |
• |
|
|
|
MPXV4006 |
0,87 |
6 |
24 |
61 |
45 |
4,6 |
766 |
±5,0 |
|
• |
V |
|
MPXV5004 |
0,57 |
4 |
16 |
40 |
29 |
3,9 |
1000 |
±2,5 |
|
• |
V |
|
MPX5010 |
1,45 |
10 |
40 |
102 |
75 |
4,5 |
450 |
±5,0 |
|
• |
V |
|
MPX5050 |
7,25 |
50 |
201 |
510 |
375 |
4,5 |
90 |
±2,5 |
|
• |
• |
|
MPX5100 |
14,5 16,7 |
100
115 |
401
462 |
1020 1174 |
750
863 |
4,5
4,5 |
45
45 |
±2,5
±2,5 |
• |
• |
• |
|
MPX5500 |
72,5 |
500 |
2000 |
5100 |
3750 |
4,5 |
9 |
±2,5 |
|
• |
• |
|
MPX5700 |
102 |
700 |
2810 |
7140 |
5250 |
4,5 |
6 |
±2,5 |
• |
• |
• |
|
MPX5999 |
150 |
1000 |
4150 |
10546 |
7757 |
4,5 |
5 |
±2,5 |
|
• |
|
|
MPXH6300 |
44 |
300 |
1200 |
3060 |
2250 |
4,7 |
16 |
±1,8 |
• |
|
|
|
MPXH6400 |
60 |
400 |
1600 |
4000 |
3000 |
4,7 |
12 |
±1,5 |
• |
|
|
|
MPXV7007 |
±1,0 |
±7 |
±28 |
±70 |
±53 |
4 |
286 |
±5,0 |
|
• |
• |
|
MPXV7025 |
±3,5 |
±25 |
±100 |
±254 |
±190 |
4,5 |
90 |
±5,0 |
|
• |
• |
Таблица 5. Интегральные
датчики давления в шинах (Integrated Tire Pressure Monitor)
|
Серия |
Pмакс.,
PSI |
Pмакс.,
кПа |
Pмакс.
(бар) |
Цифро-
вой
выход |
Макс.
точность,
-20°C |
Макс.
точность,
25...70°C |
Макс.
точность,
25°C |
Uпит., В |
Чувствите-
льность,
кПа/отчет |
Тип
давления |
|
A |
D |
G |
|
MPXY8020A |
92,4 |
637,5 |
6,4 |
8-бит |
±15 кПа |
±7,5 кПа |
±4°C |
2,1...3,6 |
2,5 |
• |
|
|
|
MPXY8021A |
92,4 |
637,5 |
6,4 |
8-бит |
±20 кПа |
±7,5 кПа |
±4°C |
2,1...3,6 |
2,5 |
• |
|
|
|
MPXY8040A |
130,5 |
900 |
9 |
8-бит |
±25 кПа |
±20 кПа |
±4°C |
2,1...3,6 |
5 |
• |
|
|
Рис. 2. Схема
датчика давления с токовым выходом
Рис. 3. Схема
датчика давления с частотным выходом
Схема датчика давления с частотным
выходом 1...10 кГц
Данная
схема (рис. 3) может быть использована для всей серии датчиков давления MPX2... (с
температурной компенсацией без усилителя (см. таблицу 1)) на счетверенном
усилителе MC33274,двух
стабилизаторах напряжения MC78L08ACP и
преобразователе «напряжение/частота» AD654.Описание
работы схемы опустим, так как она проста и легко читаема. Добавлю, что
калибровка производится двумя переменными резисторами R3 и R12, где R3 -
калибровка нуля, а R12 - всего диапазона выходного сигнала.
|
|
