慧聪网首页 > 电子行业 > 新品推荐 > 传感器
 
一种新颖的电子式PS压力传感器
2008/7/9/08:24  来源:EDN-CHINA  作者:冯乙引

  PS压力传感器是一种利用半导体膜片结构制成的电子式压力传感器,它可将空气压力这一物理量变换成电信号, 并能够高精度、线性地检测出压力的变化。它是松下电工公司近年推出的新产品。

  早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电电阻效应,1955年C.Herring指出:这种压电电阻效应是由于应力的作用,引起导体与价电子带能量状态的变化,以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。日本从1970年开始研究开发,首先应用在血压计上,之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。

  

  图1

  工作原理

  图1为PS压力传感器的截面结构图,图2为其传感器部分的结构。如图所示,在压力传感器半导体硅片上有一层扩散电阻体,如果对这一电阻体施加压力,由于压电电阻效应,其电阻值将发生变化。受到应变的部分,即膜片由于容易感压而变薄,为了减缓来自传感器底座应力的影响,将压力传感器片安装在玻璃基座上。

  

  图2

  如图2(b)所示,当向空腔部分加上一定的压力时,膜片受到一定程度的拉伸或收缩而产生形变。压电电阻的排列方法如图3所示,受到拉伸的电阻R2和R4的阻值增加;受到压缩的电阻R1和R3阻值减小。

  

  图3

  由于各压电电阻如图4那样组成桥路结构,如果将它们连接到恒流源上,则由于压力的增减,将在输出端获得输出电压ΔV,ΔV的大小由下式决定:

  在(1)式中,当压力为零时的ΔV等于偏置电压Voffset,在理想状态下我们希望Voffset=0V,实际上在生成扩散电阻体时,由于所形成的扩散电阻体尺寸大小的不同和存在杂质浓度的微小差异,因此总是有某个电压值存在。压力为零时,R1=R2=R3=R4=R,我们把加上一定压力时R1、R2电阻的变化部分记作ΔR;相应R3、R4电阻的变化部分记作-ΔR,于是(1)式就简化为下式:

  ΔV=ΔRI (2)

  这个ΔV相对压力呈现几乎完全线性的特性,只是随着温度的变化而有所改变。

  外围电路的设计

  图4是PS压力传感器的外围电路设计实例,图中用恒流源来驱动压力传感器。

  

  图4

  由于桥路失衡时的输出电压比较小,所以必须用运放IC1b和IC1C来进行放大。图中VR1为偏置调整,VR2为压力灵敏度调整,VR3为没有加压时输出电压调整,C1、C2用于去除噪声。另外,如果电源电压波动的话,将引起输出电压的变化,所以必须给电路提供一个稳定的电源。

  应用实例

  图6是PS压力传感器在全自动洗衣机中的应用实例。如图所示,利用气室,将在不同水位情况下水压的变化,作为空气压力的变化检测出来,从而可以在设定的水位上自动停止向洗衣机注水。



想让您的事业成功吗?
网上赚钱成功三步曲
1 不是会员
2 已是会员 免费宣传产品
3 推广公司 让生意火起来!
  
【我要评论】 【大 中 小】  【打印】
 关于“压力传感器、PS、电阻”的资讯
·Vishay新型35W厚膜功率电阻具有宽电阻范围  (7.7 8:49)
·品质为舵 服务导航  (7.4 11:35)
·Vishay推出高精度Power Metal Strip电阻  (7.1 9:7)
·Vishay推密封式VHP203微型超高精度Z箔电阻  (6.30 8:50)
·胆机的电阻从制作材料上分类及特征  (6.12 8:16)
·英飞凌推具全球最低通态电阻全新系列产品  (6.12 8:14)
·iSuppli:未来触摸屏技术呈流行趋势  (5.22 9:13)
·惠普证实电路第四种元件存在:记忆电阻  (5.4 8:36)
·国巨苏州二厂投入运营 将建0201电阻生产线  (4.14 17:18)
·触摸屏产业快速发展 2012年上升到44亿美元  (3.25 9:37)
高压开关产业崛起国产化之路 任重道远
[变频器十大评选各大奖项决出] [火炬传递 慧聪9城市激情助跑]
·解读:多晶硅产业投资关键词
·
电子业买卖街 批量上传库存
·
通信直流电源产品发展趋势
·
梦想之翼翱翔在中美航线上
·
液晶TV不变 代工业忧喜参半
·
解析 TD-SCDMA技术发展历程
·面对汽车电子诱惑 怎么办?
·
最方便快捷的网上购票方式
·
本土光能PK洋动力谁更牛?
·
电子垃圾回收为何运转艰涩
·
EDA厂商:IC设计业落后两代
·
华为为移动部锁定5家竞购方
返回慧聪电子网首页
慧
聪
网

赢
造
企
业
网
上
贸
易