传感器技术--第三章 力传感器--孔德永20130326.ppt

1 NC 空脚 9 NC 空脚 2 ST Self-test 10 YOUT Y轴电压输出 3 COM 接地 11 N.C. 空脚 4 NC 空脚 12 XOUT X轴电压输出 5 COM 接地 13 NC 空脚 6 COM 接地 14 VS 电源 7 COM 接地 15 VS 电源 8 NC 空脚 16 NC 空脚 表3-1 双轴加速度传感器ADXL320 引脚功能 ADXL320集成电路平面处水平方向时，XOUT＝1.500V， YOUT＝1.500V。 集成电路平面处垂直方向作360°内旋转时，受地球引力（重力）作用，XOUT和YOUT输出电压 在1.326V～1.674V之间变化。 电压值如图3-35所示。 图3-35 ADXL320受地球引力作用端口输出电压 3.6.3 物体移动和倾倒报警电路 图3-36 用ADXL320设计的物体移动报警电路 ADXL320按图中所示方向放置时，XOUT＝1.500V， YOUT＝1.674V，分别接电压比较器A1、A2。 Va、Vb电压可设为1.550V和1.650V。 物体移动和倾倒时，XOUT和YOUT端口输出电压变化。 一旦高于Va或低于Vb时，A1、A2就会输出高电平，经VD1、VD2隔离，A3放大后，输出高电平启动报警器报警。 3.6.4 MMA1220D单轴加速度传感器 为Motorola公司生产的单轴加速度传感器，由一个测力单元（重力传感器）和放大器、滤波器组成，16脚SOIC（减小空间的表面贴片）封装。 加速度灵敏度为250mV/g，响应时间2ms，最大工作加速度为11g，最高工作频率为200Hz。 电路连接如图3-37所示。 图3－37 MMA1220D加速度传感器电路连接 MMA1220D在静止状态下，向左或向右放置，重力加速度都为0g，输出为2.5V； 向上放置，受到1g重力加速度，输出为2.75V； 向下放置，受到－1g重力加速度，输出为2.25V。 如图3－38所示。 图3－38 MMA1220D静止状态放置输出电压 3.6.5 手机跌落关机保护 MMA1220D加速度传感器可以用于手机跌落关机保护。 在手机发生跌落时，加速度传感器处于自由落体状态（失重），上下左右4个方向都没有重力作用，输出电压为2.5V。 该输出电压送入比较器，与2.5V电压相减，为0时，产生触发信号送入微处理器，进入关机程序，及时关机，以保护手机软硬件不受损坏。 3.7 力传感器应用实例 3.7.1 煤气灶电子点火器 如图3-39所示，让高压跳火来点燃气。 当使用者将开关往里压时，把气阀打开； 将开关旋转，则使弹簧往左压，此时，弹簧有一个很大的力撞击压电晶体。 产生高压放电，导致燃烧盘点火。 图3-39 煤气灶电子点火装置 3.7.2 压电式玻璃破碎报警器 BS-D2压电式玻璃破碎传感器的外形及内部电路如图3-40所示。 传感器把振动波转换成电压输出，输出电压经放大、滤波、比较等处理后提供给报警系统。 传感器的最小输出电压为100mV，内阻抗为15～20KΩ。 报警器的电路框图如图3-41所示。 图3-40 BS-D2压电式玻璃破碎传感器 (a)外形；(b)内部电路 图3-41 压电式玻璃破碎报警器电路框图 3.7.3 带温度补偿的压力电子开关 用压力传感器MPX2100P和NTC热敏电阻构成的带温度补偿的压力电子开关如图3-42所示。 压力传感器MPX2100P将压力转换成电信号，经A1、A2两级放大，输出信号送比较器A3反相输入端。 由NTC热敏电阻降压后的参考电压加到比较器A3同相输入端。 图3-42 带温度补偿的压力电子开关 当压力传感电压大于参考电压时，A3输出低电平，触发执行器电路工作。 当温度降低时，压力传感电压减小。 由于温度降低NTC热敏电阻值增大，降压增大，参考电压降低，保持A3输出低电平，起了温度补偿的作用。 3.7.4 电阻应变片称重传感器 如图3-43所示，主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆部分组成。 电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，电阻应变片随之变形，并导致电阻值改变。 测量电路