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摘要:该项目以AT89C51为核心微处理器,实时监测动态扫描显示周围环境中的气压大小。
一:前言
目前,各类集成化传感器已有许多系列产品,有些已得到广泛应用。集成化已经成为传感器技术发展的一个重要方向。随着集成化技术的发展,各类混合集成和单片集成式压力传感器相继出现,有的已经成为商品。集成化压力传感器有压阻式、电容式、等类型,其中压阻式集成化传感器发展快、应用广。自从压阻效应发现后,有人把4个力敏电阻构成的全桥做在硅膜上,就成为一个集成化压力传感器。国内在80年代就研制出了把压敏电阻、电桥、电压放大器和温度补偿电路集成在一起的单块压力传感器,其性能与国外同类产品相当。由于采用了集成工艺,将压敏部分和集成电路分为几个芯片,然后混合集成为一体。提高了输出性能及可靠性,有较强的抗干扰能力,完全消除了二次仪表带来的误差。
70年代国外就出现了集成温度传感器,它基本上是利用晶体管作为温度敏感元件的集成电路。其性能稳定,使用方便,温度范围在。国内在这方面也有不少进展,例如近年来研制集成热电堆红外传感器等。集成化温度传感器具有远距离测量和抗干扰能力强等优点,具有很大的实用价值。
在现代工业设备中,压力传感器和检测仪表是不可或缺的一部分的理由,还可由以下两方面来看,传统的工业设备如在其上增加了必要的传感器,配备精密测量部件,则其功能和精度可以提高,便于用户操作和维护,安全等级也可以提高,设备可以增值;工业设备作为自动化系统的控制对象或作为自动化系统的一部分,必须能与自动化系统的三部分(检测、控制、执行)相兼容或提供接口,使之集成为一个有机的整体,无论是单机自动化或作为大型自动化装置的一部分,都使该工业设备的用途扩大。综上所述,作为工业设备本身增加传感器和检测仪表、测量仪表或提供接口,是传统设备更新换代的必要条件。
压力传感器能感受流体压力并产生与此压力成线性关系的电信号的测试设备,它与记录仪器相配合可以精确、快速地测量静态压力或脉动压力,并能进行远距离传输和信号变换,因此,在空气动力学、流体力学、爆炸力学、燃烧物理等学科以及工程安全防护和动力机械等技术领域内有广泛应用。MPX4115可以产生与所加气压呈线性关系的高精度模拟输出电压。
(价格大约10元)
数据采集模块由气压传感器MPX4115构成,采集的是大气压值。其中1脚是输出信号端,输出的是与气压值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的原理如下图
气压传感器MPX4115的管脚说明如1表所示:
1 2 3 4 5 6 VOUT GND VS N/S N/S N/S
气压传感器MPX4114的特性参数如下表所示:
参 数 符 号 最 小 典 型 最 大 单 位 压力范围 Pop 15 - 115 KPa 供电电压 Vs 4.85 5.1 5.35 Vdc 供电电流 Lo - 7.0 10 mAdc 最大压力偏置 (0℃~85℃)
@Vs=5.0V Vpss 0.135 0.204 0.273 Vdc 满量程输出 (0℃~85℃)
@Vs=5.0V Voff 4.725 4.794 4.863 Vdc 满量程比例 (0℃~85℃)
@Vs=5.0V VFSS 4.521 4.590 4.695 Vdc 精度
(0℃~85℃) - - - ±1.5 %VPSS 灵敏度 V/P - 45.9 - mV/KPa 响应时间(10%~90%) tR - 1.0 - ms 上升报警时间 - - 20 - ms 偏置稳定性 - - ±0.5 - %VFSS 气压传感器MPX4114的特性参数
有6个管脚,如左图
数据处理模块
数据处理模块的芯片选择
LM331构成的V/F转换器的电路如图2.4。其中图中的7号引脚Vin是数据转换模块的数据输入端,接到上一个数据采集模块的输出端。而3号引脚F0是数据转换模块的输出端。
图2.4 数据转换模块原理图
2.4.3 LM331的原理
LM331是性能价格比比较高的集成芯片。它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。其引脚图如图2.5所示。LM331 各引脚功能说明如脚1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路脚2 为输出端脉冲电流幅度调节,RS 越小,输出电流越脚3 为脉冲电压输出端,OC 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地脚4 为地脚5 为单稳态外接定时时间常数RC 脚6 为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7 电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw 脚7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低脚8 为电源Vcc , 正常工作电压范
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