本教程讨论了如何使用maxim传感器信号调节和变送器产品,以最大程度地降低由于温度引起的压阻传感器的明显非线性误差。这些错误是这些传感器在行业中仅受到有限应用的主要原因。它还介绍了脉宽调制(pwm),因为它是此设计中用于传输传感器信息的一种。
当今大多数硅压阻传感器都用于压力传感应用。它们采用批量微机械加工技术制造,通常以四电阻惠斯通电桥的形式排列在单个整体式芯片上。像集成电路一样,传感器价格便宜,因为它们在包含数百到数千个传感元件的晶圆上进行处理。迄今为止,这些ic传感器中的大多数已用于汽车,消费类和工业应用的中低精度要求。
众所周知,压阻传感器在整个温度范围内都具有非线性误差,这限制了它们在高端市场中的使用,而高端市场目前由价格昂贵的应变仪和其他传感器类型解决。校正硅压阻传感器的复杂误差通常需要大量的电子器件,但是maxim的传感器信号调节器(max1450,max1452,max1455,max1462和max1464)会将这些误差校正到传感器固有重复性极限的1%以内。maxim的传感器信号调理器可制造廉价的传感器,在较宽的工作温度范围内总误差<1%。
脉宽调制(pwm)提供更高的工作效率
传输传感器信息的另一种方法是使用脉宽调制(pwm)调制比例输出。调制信号(vm)是传感器的比例输出。在pwm配置中,所需的偏移量对应于10%的占空比,跨度对应于80%的占空比。当传感器的比例输出从0.5v变为4.5v时,相应的占空比从10%变为90%。像电流回路一样,pwm输出具有良好的抗噪声能力,适合长距离传输。
pwm在电池供电的应用中提供了更好的工作效率。在5v系统中,电流环路传感器需要20mw至100mw的信息传输。当pwm发送器连接到高阻抗节点时,使用pwm传输比率度量输出将需要不到1mw的功率。
生成pwm信号的最简单方法是将消息信号与三角波或斜波波形进行比较。当输入大于三角波形(载波)时,结果输出为高,而当输入小于三角波形时,结果输出为低(图1)。因此,pwm所需的两个基本模块是三角波形发生器和比较器。
在图2中,max492运算放大器产生三角波,max942比较器产生pwm输出信号。max492双轨至轨运算放大器产生三角波。需要轨到轨功能,因为三角波形的动态范围必须大于传感器的动态范围。积分器电路(u1-a)产生一个正向或负向斜坡,其斜率由rf和cf确定。尽管未在图2中显示,但在电源端子上应包括一个0.1pf的去耦电容器。
双重比较器(max942)将斜坡波形与传感器的模拟电压进行比较。该比较器具有应用所需的轨到轨输入范围。r1和r2提供迟滞,可在传感器输入快速变化的情况下确保pwm输出的精度。u2-a提供pwm输出,u2-b提供隔离和附加缓冲。
结论
max492双轨至轨运算放大器可帮助该设计中的脉冲宽度调制(pwm)更加高效。输出的效率在于使用max1452进行传感器校准,max1452集成了四个16位数模转换器(dac),温度传感器和温度索引系数表,适用于大多数桥的温度补偿和线性化传感器。
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