气压传感器电路 BM1390GLV-Z气压传感器：测量大气压强的电路方案

发布时间：2024-10-07 04:10:31

BM1390GLV-Z气压传感器：测量大气压强的电路方案

大气压强，如何测量？

假如你是这个项目开发的负责人，作为研发工程师的你，心里有没有好的电路方案呢？也许有小伙伴们说，这还不简单吗？

测量大气压强，不就是用一个压强传感器吗？再加上一个模拟量的ADC采集电路，送入到MCU单片机进行计算，结果不就出来了吗？

芯片哥承认，这是对的。只是这些都是理论值，与实际的项目开发还存在很遥远的一段距离。

首先，压强传感器的型号那么多，如何确定适合自己项目的具体型号呢？

其次，测量压强的温度补偿，如何去校准？

别的不说，就一个校准的开发工作量，就够工程师受的了。冬天的温度，你要校准；夏天的温度，你要校准；室内的温度，你要校准；室外的温度，同样也需要校准。

这些不同温度的环境，气压传感器它测量出来的气压值与实际值，它们的偏差如何去弥补？

01 BM1390GLV-Z气压传感器

可能有小伙们会有疑问，测量大气压强，怎么还需要考虑温度啊？

这是肯定需要的啊，我们在中学阶段就知道，一个关于气体压强的恒等式

PV = nRT

P是气体压强，V是气体的体积，n是气体分子的数量，R是一个常数，T是气体环境的温度。

从这个式子，可以看到，相同的环境下，气体的压强是与温度成正比的，温度越高，气压越强。

比如，工程师可以用气压传感器，测量汽车轮胎的胎压，在夏天的时候，明显压强就会高出冬天的很多。

回到正题，BM1390GLV-Z气压传感器，就是Rohm罗姆的一个具有温度补偿功能的数字接口传感器。

BM1390GLV-Z气压传感器---Rohm罗姆

它能测量气压的范围在300hPa ~ 1300hPa。这个气压是什么概念呢？

举个例子，我们的标准大气压大概是1000hPa，也就是说BM1390GLV-Z气压传感器能测量的压强，大概是1.3个标准大气压。同时，低压，它也能测量。

至于测量的精度，可以控制在±0.06hPa左右。

气压传感器的原理

就BM1390GLV-Z气压传感器而言，它的测量原理是用一个硅膜（受压敏感元件）再加上一个电阻桥

气压传感器原理

不同的压强，作用在硅膜上，会产生不同的压力。这些压力会作用在电阻桥上，使得电阻桥的阻值发生了变化，通过电路检测出这些变化的阻值，就能测量出相应的大气压强了。

这就是气压传感器的测量原理。

细心的小伙伴，应该有留意到，气压传感器的图片（第一张），它的左上角有一个小孔。这个小孔就是让外界的气体进入传感器内部的，从而实现气体压强的测量。

气压传感器的电路

具体该怎么应用这个罗姆Rohm的气压传感器呢？尤其是工程师希望知道的应用电路。

BM1390GLV-Z气压传感器电路

传感器，它只有10个引脚，其中3个是电源相关的引脚，4个是NC引脚，另外3个是测量结果的输出引脚。

其中有IIC通信，一个是SDA，一个是SCL。工程师可以通过IIC通信读取传感器测量的气压值。

DRI是传感器的中断输出引脚功能。

BM1390GLV-Z气压传感器内部电路

从它的内部电路，也可以看出，传感器内部包含了一个温度传感器采集功能，自身具备了测量过程中的温度补偿功能，可以省去了工程师的开发工作量。

测量结果寄存器值

至于测量的结果，工程师按照IIC通信的协议，读取传感器内部的相应寄存器，只需少量的软件代码开发工作量，就能完成。

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多款压力传感器的简单应用电路图

压力传感器应用电路对压力传感器传感技术有着重要的意义，前者是后者不断更新的根本。本文主要介绍了应变式压力传感器的应用。

（1）应变片式压力传感器检测电路

应变式压力传感器检测电路及其测压原理传统的应变式压力传感器检测电路如上图所示。图中凡是应变片，贴在受力的弹性体上，R。、Ri和R‘是固定电阻，共同构成检测电路（惠斯登电桥）的四个臂。VCC1为供桥工作电源电压。其工作原理是，当弹性体受到拉力或压力时，贴在其上的工作应变片电阻值改变，因而引起检测桥输出电压变化。通过测量检测桥的输出电压就可知弹性体受力情况如何。

（2）应变片式压力传感器电桥电压电路

电桥电压电路图1中若A端加正电压，C端加负电压，则D端可得正输出电压，而B端可得负输出电压。由于输出电压与电桥电压成正比，所以，若增加电桥电压，放大电路本身长的漂移增大，受应变片允许功耗的限制。因此，电桥电压以不超过6V为宜。　电桥平衡电路通常惠斯登电桥中，由于常这个数值有不可避免地会存在偏差，故在没有加压力的状态下就有输出电压存在，通左右。采用上图所示的简单电路，即可进行零位调整，但这样会影响温度特性，所以必须用压力校正装置和恒温槽等以保证正确的特性。

（3）应变片式压力传感器变换电路

应变片式压力传感器由于用途和压力量程等的差异，故销售产品有各种各样的结构。例如，隔膜型构造的产品，感受压力的膜片上粘贴应变片，检测压力使阻值发生变化。实际压力传感器是由应变片连成的惠斯登电桥，如图1所示，其中加入了各种补偿电阻。R1-R4是应变片电阻，通常为350调整电桥平衡电阻，它是零位温度特性的补偿电阻，通常小于1。为补偿灵敏度温度特加入的。为调整额定输出的电阻，通常为数K。为输入电阻值调整用压力传感器进行测量和控制压力，电桥的输出电压仅为MV级，难以直接使用，需设计一个信号调理电路对传感器信号进行处理放大。信号处理放大电路如图形控制所示。

（4）应变片式压力传感器放大电路

采用上述输出电压灵敏度为出电压）为：压力传感器，且电桥电压为5V，此时放大电路的输入电压（即电桥输如周围环境温度变化算成漂移为。通过选择时，使输出电压和的变化控制在额定输出以内，则容许放大电路的输入换的失调电压温度系数的一致性，这个数值是比较容易实现的。若输出电压为5V，则增益可600倍。为使输出级和零位调整电路的漂移影响变小，则必须使初级分担的增益增大。上图是应变片式压力传感器放大电路的实例。在检测压力时，因负压为，所以，根据使用目的，也可以使用单一电另外，若在输出级的后面附加电压/电流转换电路，还可以制4-20MA的电流传输型电路。