中心議題：

• 壓力傳感器的原理及其應用電路設計

解決方案：

• 利用矽晶體的壓阻效應
• 選用高精度低噪聲儀用放大器AD620

• 選用雙積分A/D轉換器

1.引言

汽車傳感器是汽車電子化、智能化的基礎和關鍵
，而其中使用較多、發展最快的是壓力傳感器。汽車壓力傳感器應用在汽車的很多係統中，如電子檢測係統
、保(bao)安(an)防(fang)撞(zhuang)係(xi)統(tong)等(deng)。其(qi)中(zhong)應(ying)用(yong)在(zai)輪(lun)胎(tai)氣(qi)壓(ya)方(fang)麵(mian)的(de)目(mu)的(de)在(zai)於(yu)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)或(huo)消(xiao)除(chu)高(gao)壓(ya)爆(bao)胎(tai)和(he)低(di)壓(ya)輾(zhan)胎(tai)造(zao)成(cheng)的(de)輪(lun)胎(tai)早(zao)期(qi)的(de)損(sun)壞(huai)
，使(shi)輪(lun)胎(tai)經(jing)常(chang)保(bao)持(chi)標(biao)準(zhun)氣(qi)壓(ya)， yanchangluntaideshouming，jiangdiluntaidexiaohao，tigaojingjixiaoyi。youbaodaoshuo
，jiangweixingyalichuanganqimaizhiyuqicheluntaizhong，celiangqizhongqiya
，yikongzhiduiluntaidechongqiliang，bimianguolianghebugou，youcikejieshengbaifenzhishideqiyou。

2.汽車壓力傳感器

2.1 壓力傳感器的原理和應用分類

傳感器是將各種非電量（包括物理量
、化學量、生物量等）按一定規律轉換成便於處理和傳輸的另一種物理量（一般為電量）的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成
，有時還需外加輔助電源。 傳感器方框圖如圖1所示。


zhizaobandaotiyalichuanganqidejibenyuanlishiliyongguijingtideyazuxiaoying。danjingguicailiaozaishoudaoyinglizuoyonghou
，qidianzulvfashengmingxianbianhua
，zhezhongxianxiangchengweiyazuxiaoying。

壓力傳感器所用的元件材料是具有壓阻效應的單晶矽
、kuosanchanzaguiheduojinggui。genjujingtibushoudingxiangyinglishi，diandaolvshitongxingde，zhiyoushoudingxiangyinglishicaibiaoxianchugexiangyixing，youyuyinglinengyinqinengdaidebianhua

，nenggunengliangyidong
，daozhidianzulvdebianhua
，yushijiuyoudianzudebianhua，congerchanshengyazuxiaoying。danjingguixiaoyingbaokuon型和p型(xing)矽(gui)壓(ya)阻(zu)效(xiao)應(ying)。選(xuan)用(yong)擴(kuo)散(san)矽(gui)目(mu)的(de)在(zai)於(yu)在(zai)設(she)計(ji)製(zhi)造(zao)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)時(shi)可(ke)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)矽(gui)擴(kuo)散(san)層(ceng)的(de)壓(ya)阻(zu)特(te)性(xing)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)擴(kuo)散(san)條(tiao)件(jian)，力(li)求(qiu)使(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)性(xing)能(neng)。多(duo)晶(jing)矽(gui)在(zai)傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)用(yong)途(tu)，可(ke)作(zuo)為(wei)微(wei)結(jie)構(gou)和(he)填(tian)充(chong)材(cai)料(liao)
、敏感材料。

壓力傳感器按用途分類主要是壓力監視、yaliceliangheyalikongzhijizhuanhuanchengqitaliangdeceliang。angongdianfangshifenweiyazuxingheyadianxingchuanganqi，qianzheshibeidonggongdiande
，xuyaoyouwaidianyuan。houzheshichuanganqizishenchanshengdianhe，buxuyaowaijiadianyuan
，genjubutonglingyuduiyaliceliangdejingdubutongfenweidijingduhegaojingdudeyalichuanganqi。
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2.2 氣壓傳感器

1）能和原理：zhuyaoshiyonglaijianceqiyadechuanganqi。zaiguipiandezhongjian，congbeimianfushixingchenglezhengfangxingdemopian，liyongmopianjiangyalizhuanhuanchengyingli，zaimopiandebiaomian，tongguokuosanzazhixingchenglesigep型xing測ce量liang電dian阻zu，它ta們men按an橋qiao式shi電dian路lu連lian接jie
，利li用yong壓ya阻zu效xiao應ying將jiang加jia在zai膜mo片pian上shang的de應ying力li變bian換huan成cheng電dian阻zu的de變bian化hua，此ci電dian阻zu的de變bian化hua通tong過guo橋qiao式shi電dian路lu之zhi後hou
，在zai橋qiao式shi電dian路lu的de兩liang個ge輸shu出chu端duan之zhi間jian，以yi電dian位wei差cha的de形xing式shi對dui外wai輸shu出chu。傳chuan感gan器qi原yuan理li圖tu如ru圖tu2所示。


2）氣壓的輸出特性：氣壓與輸出關係曲線如圖3所示，是一接近線性關係。


3.輪胎氣壓測量及電路設計

下(xia)麵(mian)以(yi)測(ce)量(liang)輪(lun)胎(tai)氣(qi)壓(ya)為(wei)例(li)詳(xiang)細(xi)闡(chan)述(shu)氣(qi)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)汽(qi)車(che)輪(lun)胎(tai)方(fang)麵(mian)的(de)應(ying)用(yong)。此(ci)種(zhong)設(she)計(ji)可(ke)做(zuo)成(cheng)一(yi)種(zhong)便(bian)攜(xie)式(shi)的(de)裝(zhuang)置(zhi)

，測(ce)量(liang)時(shi)將(jiang)氣(qi)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)表(biao)置(zhi)於(yu)輪(lun)胎(tai)氣(qi)門(men)嘴(zui)上(shang)，這(zhe)時(shi)胎(tai)壓(ya)作(zuo)用(yong)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)膜(mo)片(pian)上(shang)
，通(tong)過(guo)壓(ya)阻(zu)效(xiao)應(ying)和(he)係(xi)列(lie)變(bian)換(huan)輸(shu)出(chu)微(wei)弱(ruo)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)，將(jiang)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)處(chu)理(li)顯(xian)示(shi)電(dian)壓(ya)值(zhi)。由(you)此(ci)可(ke)知(zhi)不(bu)同(tong)的(de)氣(qi)壓(ya)對(dui)應(ying)著(zhe)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)壓(ya)值(zhi)，即(ji)氣(qi)壓(ya)值(zhi)和(he)電(dian)壓(ya)值(zhi)是(shi)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)的(de)
，從(cong)而(er)間(jian)接(jie)測(ce)量(liang)了(le)氣(qi)壓(ya)值(zhi)。胎(tai)壓(ya)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)方(fang)框(kuang)圖(tu)如(ru)圖(tu)4所示。


3.1 氣壓值和電壓值的相互轉換

任何一種型號的輪胎都有其標準氣壓， 某型號輪胎標準氣壓為P0壓超過P1高壓，而低於P2為低壓。那麼標準氣壓！
，經過此種裝置顯示為一定的電壓值V0壓為P1高壓時則顯示V1，而達到低壓狀態P2時則顯示V2，氣壓的強弱通過此種裝置體現在電壓值上
，當電壓值在V1-V2範圍內變化時，則氣壓是符合標準的。若電壓值高於V1則為高壓狀態，低於V2則為低壓狀態，那麼此時應采取一係列措施改變輪胎氣壓值在標準範圍內，從而起到保護輪胎的效果。
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3.2 電壓信號放大電路

我們選用的高精度低噪聲儀用放大器AD620，可以用在傳感器輸出信號小的放大器中，如光電池傳感器、應變片傳感器以及壓力傳感器等。由於它具有低噪聲、增益精度高
、增益溫度係數小和高線性度等優良性能。用於此係統中是非常理想的。AD620是一種隻用一個外部電阻就能設置放大倍數為1-1000的儀表放大器，具有良好的直流性能和交流性能

，AD620的體積小、功耗低成為應用在壓力傳感器中的重要因素

，傳感器信號放大電路如圖5所示。


3.3 電壓信號數字化和顯示

放大後的模擬電壓經過A/D轉換器實現模擬量到數字量的轉換。A/D轉換結果通過計數譯碼電路變換成7段譯碼，最後驅動顯示出相應的數值， 傳感器驅動顯示電路方框圖如圖6所示。


選用雙積分A/D轉換器MC14433構成3 1/2的數字電壓顯示， 采用動態掃描顯示有多路調製的BCD碼輸出和超量程輸出端

，便於實現自動控製。MC1413為集成電路驅動器
， 它含有7個反相驅動單元，各單元采用達林頓晶體管電路。CC4511為7段譯碼驅動。MC14433提供輸出可調的基準電壓， 當基準電壓為一定值時
，輸出電壓範圍為定值。

4. 結束語

汽車壓力傳感器在輪胎方麵的應用正在不斷地改進， qizhongyouhenduozhongfangshi，rucaiyongwuxiandianfashehejieshoufangshilaiceliangqiyadegaodi。qicheyalichuanganqidepinzhongzhengzaibuduandizengjia，gongnengzhengzaibuduandiwanshan。yibandishuolai，kaiguanshichuanganqizhujianbeixianxingyalichuanganqitidai， 普通性的逐漸被高性能、多功能的傳感器取代，模擬式壓力傳感器逐漸被數字式傳感器

、智能化傳感器取代。