1. 壓力傳感器的定義

壓力傳感器是利用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋?qū)崿F(xiàn)力電轉(zhuǎn)換

汽車上主要的壓力傳感器有進(jìn)氣壓力傳感器、增壓壓力傳感器、空調(diào)壓力傳感器、機(jī)油壓力傳感器、油箱壓力傳感器等

本文將對(duì)典型的進(jìn)氣壓力傳感器進(jìn)行分析

2. 進(jìn)氣壓力傳感器

2.1.1進(jìn)氣壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖1

其中

R1,R2,R3,R4為高精度高輸入阻抗的應(yīng)變電阻，R1,R4隨著壓力增大阻值微小變大，R2,R3隨著壓力增大阻值微小變小，并且變化相等.即可得出R1=R4,R2=R3

那么，(V+)-(V-)=VCCR4/(R2+R4)-VCCR3/(R3+R1)=VCC*(R4-R2)/(R2+R4）

VO=A*(V+-V-)

但是電路存在以下兩個(gè)致命缺陷

1）開環(huán)增益的放大倍數(shù)A受溫度影響很大，不穩(wěn)定導(dǎo)致VO的值不穩(wěn)定

2）運(yùn)放為非理想運(yùn)放，運(yùn)放的輸入阻抗會(huì)與左側(cè)電橋并聯(lián)導(dǎo)致V+和V-的電壓值有一定的波動(dòng)

2.1.2進(jìn)氣壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖2

基于2.1.1的缺點(diǎn)，改進(jìn)后的電路結(jié)構(gòu)如下

VO與(V+-V-)的計(jì)算過(guò)程如下

取R5=R6=R56, R7=R8=R78, R9=R10=R910

1）利用運(yùn)放A1和A2的虛短特性

V03=V+; V04=V-

I（Rw）=(V03-V04)/Rw=（V+-V-）/Rw

V01=V03+ I（Rw）*R5= (V+)+ I（Rw）*R5= (V+)+（V+-V-）/Rw *R5= (V+)+（V+-V-）/Rw *R56

V02=V04- I（Rw）*R6=(V-)- I（Rw）*R6=(V-)-（V+-V-）/Rw *R6=(V-)-（V+-V-）/Rw *R56

V01-V02=(V+-V-)(1+2*R56/Rw) 式1

2）利用運(yùn)放A3的虛斷特性

V05=V01*R9/(R7+R9)

那么V01/V05=1+R7/R9= (1+R78/R910) **式2**

V01/(R7+R9)=V05/R9

即V01/(R78+R910)=V05/R910 式3

3）利用運(yùn)放A3的虛短特性

V05=V06 式4

4）利用運(yùn)放A3的虛斷特性

(VO-V02)/(R8+R10)=(VO-V06)/R10

即(VO-V02)/(R78+R910)=(VO-V06)/R910式5

式3/式5為：V01/ (VO-V02)=V05/(VO-V06)

將式4代入得：V01/(VO-V02)=V05/(VO-V05)

整理得：VO=(V01-V02)*V05/(V01-V05)=(V01-V02)/(V01/V05-1)

將式1、式2代入得：VO=(V+-V-)(1+2R56/Rw)/(1+R78/R910-1)=(V+-V-)(1+2R56/Rw)/(R78/R910)

即VO=(V+-V-) (R910//R78) (1+2*R56/Rw)

從上式可以看出，調(diào)節(jié)Rw,可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)

2.2.進(jìn)氣壓力傳感器曲線圖

以UAES的某款進(jìn)氣壓力傳感器為例

2.3.控制器與進(jìn)氣壓力傳感器接口電路

2.4.進(jìn)氣壓力傳感器與控制器的接口電路設(shè)計(jì)

以UAES某款進(jìn)氣壓力傳感器為例，上拉到VCC或下拉到GND都可以，為了實(shí)現(xiàn)線束斷裂診斷功能，上拉或下拉電阻匹配50kohm以上，如470k，681k等