采用雙阻性元件與四導(dǎo)線的電阻壓力傳感器廣泛用于各種壓力監(jiān)控應(yīng)用,。當(dāng)壓力升高時(shí),一只電阻的阻值增加,,另一只電阻則下降,。用電阻傳感器做精確的測(cè)量需要補(bǔ)償線路電阻產(chǎn)生的損耗,尤其是當(dāng)線路長(zhǎng)度達(dá)到數(shù)十米時(shí),。本例中補(bǔ)償方式的基礎(chǔ)是導(dǎo)線有相等的電阻:RL1=RL2=RL3=RL4=RL (圖1),。
微控制器或計(jì)算機(jī)可以通過傳感器元件RS1和RS2上的差分電壓,計(jì)算出傳感器的電阻,。電阻RA,、RREF和RB以及傳感器電阻限制通過RS1和RS2的電流。電路采用了Analog Devices公司的AD7705 ADC測(cè)量傳感器值,,它有三個(gè)偽差分輸入端,,提供16位分辨率。在本應(yīng)用中,AD7705工作在緩沖模式下,,即,,輸入偏置電流小于1nA。在緩沖模式下,,模擬輸入端可以承受大的源阻抗,,但絕對(duì)輸入電壓值必須從地電平加50mV,直到漏-漏電壓減去1.5V,。電阻RB提供一個(gè)輸入共模電壓,。
測(cè)量取決于基準(zhǔn)電阻RREF的值。要得到最高精度,,RREF的公差必須為0.01%,,并且必須有小的溫度系數(shù)。為避免傳感器的自發(fā)熱,,應(yīng)以脈沖方式提供激勵(lì)電流,;軟件通過Q1控制脈沖的寬度,。
AIN1+, AIN1−計(jì)算RL,;
AIN2+, AIN2−計(jì)算RS2 + RL;
AIN1−, AIN2−計(jì)算RS1 + RS2 + RL,。
用減法就可以計(jì)算出電阻RS1和RS2,。AD7705有一個(gè)用于放大小輸入信號(hào)的PGA(可編程增益放大器)。器件有自我校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng),,消除了器件或系統(tǒng)中的增益誤差與偏移誤差,。
壓力測(cè)量取決于電阻比,以及方程P=F(RS1/RS2, T)中的溫度,。參數(shù)T是電阻傳感器溫度依賴性的一個(gè)補(bǔ)償系數(shù),,T=F(RS1+RS2)。