压力传感器.docx

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压力传感器

压力传感器

设计报告

机电工程系

自动化0902班

2012年6月1日

一、什么是传感器？

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置。

随着信息科学与微电子技术特别是微型计算机与通信技术的迅猛发展，近年来传感器的发展走上了与微处理器、微型计算机相结合的道路，传感器的概念得到了进一步的扩充。

可以预见，当人类跨入光子时代，光信息成为更便于高效处理与传输的可用信号时，传感器的概念将随之发展，并成为能把外界信息或能量转换成为光信号或能量的元器件。

目前，传感器已经与测量科学、现代电子技术、微电子技术、生物技术、材料科学、化学科学、光电技术、精密机械技术、微细加工技术、信息处理技术以及计算机技术相互交叉渗透而成为了一门高度综合性、知识密集型的科学。

区分各种高技术的智能武器、机器及家用电器的标准就在于其传感器的数量和它所包含的技术水平，所以传感器是智能高技术的前驱与标志，是现代科学技术发展的基础。

二、压力传感器

压力传感器应用：

工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

压力传感器分类：

电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器等，但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

三、电阻应变片

一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。

应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。

金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。

通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。

这种应变片在受力时阻值变化较小，一般以应变电桥形式出现在电路中，并通过后期放大，再传输给处理电路。

四、设计方案

方案一：

采用电阻应变片、常见的电阻、电容、相应的放大电路，根据电路的特性分析，计算选择出相应的电器元件.在试验板进行组装。

该方案成本低廉，维护简单，但仅能对压力的有无进行检测，不能得出精确的值。

方案二：

采用压敏元件配合单片机以及相应的算法、程序和A/D转换模块组装。

该方案不但可以对压力有无进行检测还可以通过单片机对信号进行处理得出需要的数据，但成本比较高，后期维护需要相关的设备单片机需要相应的烧录设备和相关的软件。

综合自身的各项条件，我们小组选择方案一进行相应的设计。

五、设计参数

六、元件参数列表

R11M105

R2/R3/R41K102

R512K123

RP150K3296

C1104

C2100uF/16V

D1SS14

U1LM358

J13P插针

R01应变片350Ω

实验板

七、问题及解决方案

问题:

由于运放电路设计不符合该集成运放使用标准，造成了零点漂移

解决方案一:

在不改变以运放电路的条件下，添加一3.5v左右的比较源，使输出电平与比较源间电势差基本为零

解决方案二:

使用lm358的两个集成运放组成二级放大，同时单级放大倍数不超过100倍

解决方案三:

使用lm358集成运放的电流放大功能

八、经验及教训

1.课本上的知识过于理论化，不能直接套用在现实生产的芯片上，需要参考厂家提供的芯片参数后再设计电路

2.电烙铁的温度在300度左右为宜，接触时间不宜过长，使用时注意安全

3.应变片十分脆弱，过度形变会造成永久性破坏，所以实际使用中应变片会被封装成电阻应变片压力传感器