4.3.2.2.2 Принцип работы
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 (смотри рис. 4.15). Выходной сигнал изменяется пропорционально прилагаемому давлению.
|
Выводы: 1. GROUND(Земля) 2. +Vout 3.Vs 4.-Vout |
Рис. 4.15. Чувствительный элемент X-duсer |
|
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°C достаточно простой резистивной цепочки, реализованной на том же кристалле, но для более широкого диапазона температур, например от -40 до 125°C, потребуется и более сложная схема компенсации. Такая дополнительная компенсация реализуется внешними схемами.
Использование одного чувствительного элемента исключает необходимость точного согласования четырех, чувствительных и к давлению и к температуре, резисторов, составляющих мост Уинстона. Кроме того, существенно упрощаются дополнительные схемы, необходимые для калибровки и температурной компенсации. Начальное смещение зависит, в основном, от степени выравнивания отводящих проводников, снимающих напряжение. Это выравнивание выполняется в одном литографическом процессе, обеспечивающем простое их согласование, а использование только положительного напряжения, упрощают схему сведения смещения к нулю.
4.3.3 Основные характеристики кремниевых датчиков
Основные характеристики датчиков давления:
Размах выходного напряжения (Full Scale Span - Vfss) определяется как алгебраическая разница между выходным напряжением при максимальном сертифицированном рабочем давлении и напряжением при минимальном сертифицированном рабочем давлении.
Начальное смещение (Voff) определено как выходное напряжение при действии на датчик минимального сертифицированного давления.
Точность (суммарная ошибка) складывается из:
Нелинейности |
Отклонение выходного напряжения от линейной зависимости P/ Vout |
Гистерезиса температуры |
Разница выходных напряжений при изменении температуры от минимума к максимуму, или наоборот, при приложенном нулевом дифференциальном давлении |
Гистерезиса давления |
Разница выходных напряжений при изменении сертифицированного давления от минимума к максимуму, или наоборот, при 25°C |
Стабильности смещения |
Разница выходных напряжений после 1000 циклов изменения температуры от -40 до 125°C и приложения 1.5 миллиона минимальных сертифицированных циклов давления |
Температурной ошибки |
Разница выходных напряжений в диапазоне температур от 0 до 85°C относительно температуры 25°C |
Ошибки смещения |
Разница выходных напряжений, при приложении минимального сертифицированного давления в диапазоне температур от 0 до 85°C относительно температуры 25°C |
Отклонения от номинала |
Отклонения от номинальных значений смещения или размаха выходного напряжения в процентах от Vfss при 25°С |
Время отклика определяется как время нарастания выходного напряжения от 10% до 90% его конечного значения, определяемого изменением давления.
Отметим, что внешнее давление, превышающее указанное в инструкции, может привести к утечкам тока с выводов на корпус.