Описание принципиальной схемы датчика давления MPX 5000

 

 

 

Сегодняшний день невозможно представить без микропроцессоров и микроконтролле (в дальнейшем МП). Они используются в устройствах проводной и беспроводной связи, в промышленной и автомобильной электронике, в аппаратуре вычислительной техники и в бытовой аппаратуре и для реализации предписанных программой функций каждый МП должен получать информацию из внешнего мира - "увидеть" его, "услышать", "ощутить".  Такими "органами чувств" для МП являются датчики - датчики давления, температуры, уровня, расхода, химического состава и т.п.

В общем ряду датчиков важное место, особенно в автомобильной и промышленной электронике,  занимают датчики давления и в данной статье будет представлена серия МРХ5000 фирмы Freescale - серия датчиков давления с нормализованным выходным сигналом.

Датчики давления серии МРХ5000 являются законченными датчиками давления, перекрывающими диапазон давлений от нуля до тысячи кПа, разработанными для массового применения и за счет нормализации выходного сигнала очень удобными для применения в системах с микропроцессорным управлением.

        Датчик, на основе запатентованного фирмой Freescale элемента X-duser, реализован с использованием микромеханической технологии, тонкопленочной металлизации, биполярной полупроводниковой технологии и компьютеризованной лазерной подстройки, что позволило получить точный, качественный аналоговый выходной сигнал пропорциональный прилагаемому давлению.

Зададимся вопросом -что же такое элемент X-duser и какими преимуществами он обладает по сравнению с традиционными полупроводниковыми датчиками давления? Датчики давления фирмы Freescale созданы на основе монолитного кремниевого пьезорезистора, генерирующего выходное напряжение изменяющееся в зависимости от изменения прилагаемого давления. Резистивный элемент основа тензодатчика, формируется имплантацией ионов в краевой зоне тонкой кремниевой диафрагмы, сформированной травлением полости в относительно толстом кремниевом кристалле.

Датчик работает таким образом: ток возбуждения протекает по резистору (отводы 1 и 3) а подаваемое к диафрагме давление, воздействуя на диафрагму, изгибает резистор. Изгиб приводит к возникновению в резисторе поперечного электрического поля , которое проявляется как напряжение на отводах 2 и 4, соединенных со средней

 

 

 

 

 

точкой резистора. Выходной сигнал изменяется пропорционально прилагаемому давлению. Одноэлементный тензодатчик, с поперечным съемом напряжения, можно рассматривать как механический аналог прибора на эффекте Холла.Тензодатчик является интегральной частью диафрагмы и, следовательно, его температурный коэффициент не отличается от температурного коэффициента диафрагмы. Выходные параметры самого тензодатчика все же зависят от температуры и для обеспечения расширенного диапазона температур необходима температурная компенсация. Для диапазона температур от 0 до 85°С достаточно простой резистивной цепочки, реализованной на том же кристалле, но для более широкого диапазона температур, например от -40 до 125°С, потребуется и более сложная схема компенсации. Такая дополнительная компенсация реализуется внешними схемами.