一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路和补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路和补偿方法，所述补偿电路包括：PTC分流电阻网络，并联在压力芯体的外部，用于对恒流激励电源进行分流，并拟合所需的分流电阻网络温度特性曲线，以补偿压力芯体的灵敏度温漂；NTC调零电阻网络，串联和并联在所述惠斯通电桥的桥臂上，用于拟合零点补偿所需电阻温度特性曲线，将压力芯体的零点输出及温漂补偿至合格范围。本发明专利技术采用热敏电阻替代固定电阻的方式，从而将零位输出温漂较大的压力传感器补偿至合格范围。感器补偿至合格范围。感器补偿至合格范围。

【技术实现步骤摘要】
一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路和补偿方法


[0001]本专利技术涉及一种恒流供电的压力传感器，具体地说，是一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路和补偿方法。

技术介绍

[0002]目前，市面上现有的压力传感器温度补偿方法主要分为模拟补偿和数字补偿两种，数字补偿通过信号调理芯片进行校准，输出电压通常为伏级(V)；模拟补偿主要通过压力芯体外部的电阻网络或放大电路实现压力传感器的温度补偿，其输出电压通常为伏级(V)或毫伏级(mV)。
[0003]如图1所示，压力传感器中的压力芯体内部电路可等效为一个惠斯通电桥，其具有4个桥臂电阻R1、R2、R3、R4，且4个桥臂电阻阻值与温度呈正相关，桥臂电阻温度特性如图2所示。
[0004]压力芯体的灵敏度则与芯体的激励电源呈正相关趋势，与温度变化呈负相关趋势，即激励电压恒定时，芯体的灵敏度随温度升高递减；温度恒定时，芯体的灵敏度随激励电压升高递增。
[0005]因此，恒流激励的压力芯体温度特性是：若压力芯体采用恒流激励，由于桥臂电阻随温度呈递增趋势，故芯体的供电电源也随温度升高递增，而灵敏度随温度升高递减，因此采用恒流供电时，压力芯体有自补偿作用。采用恒流供电的压力芯体灵敏度温度特性曲线如图3所示。
[0006]由于绝大多数压力传感器采用恒压激励电源供电，上述两种补偿方法对于恒流激励的压力传感器无法完全适用。主要原因是：
[0007]1、恒流激励的压力传感器由于压力芯体自身的灵敏度和电阻均与温度呈正相关，采用在传感器外部并联电阻网络的方式可实现灵敏度温漂补偿，但无法通过在传感器外部串联电阻网络的方式补偿温漂。
[0008]2、恒流激励的压力传感器由于采用恒流激励会导致零位输出温漂较大，对于零位输出温漂较大的压力传感器，采用在芯体上串并联固定电阻的方案无法将温漂完全补偿到位。
[0009]因此，本申请提出一种恒流激励的压力传感器温度补偿方法，采用热敏电阻替代固定电阻的方式，从而将零位输出温漂较大的压力传感器补偿至合格范围，主要用于补偿毫伏级(mV)小信号输出的压力传感器温漂，使之满足技术指标要求。

技术实现思路

[0010]鉴于此，本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路和补偿方法，采用热敏电阻替代固定电阻的方式，从而将零位输出温漂较大的压力传感器补偿至合格范围。
[0011]为达到前述专利技术之目的之一，本专利技术实施例采取的技术方案是：一种恒流供电的
压力传感器温度的补偿电路，压力传感器中的压力芯体内部电路等效为一个惠斯通电桥，其特征在于：所述补偿电路包括：
[0012]PTC分流电阻网络，并联在压力芯体的外部，用于对恒流激励电源进行分流，并拟合所需的分流电阻网络温度特性曲线，以补偿压力芯体的灵敏度温漂；
[0013]NTC调零电阻网络，串联和并联在所述惠斯通电桥的桥臂上，用于拟合零点补偿所需电阻温度特性曲线，将压力芯体的零点输出及温漂补偿至合格范围。
[0014]为达到前述专利技术之目的之二，本专利技术实施例采取的技术方案是：一种恒流供电的压力传感器温度的补偿方法，包括恒流激励的压力传感器灵敏度补偿过程和调零电阻及温漂补偿过程；
[0015]所述恒流激励的压力传感器灵敏度补偿过程包括：
[0016]S11、在压力芯体外部并联分流电阻网络对恒流激励电源进行分流，使惠斯通电桥的供电电流呈先增大后减小的趋势；
[0017]S12、按下述公式(1)计算所述惠斯通电桥的供电电流：
[0018][0019]公式(1)中：
[0020]U
out
—满量程输出目标值；
[0021]U
FS
—供电电流I
T
时压力芯体的满量程输出，通过实测得到；
[0022]I
T
—总供电电流；
[0023]I
B
—惠斯通电桥的供电电流；
[0024]S13、根据所述惠斯通电桥的供电电流I
B
计算各温度下所述分流电阻网络的阻值R
P
，得到所述分流电阻网络的阻值随温度的变化趋势；
[0025]先根据欧姆定律计算出分流电阻的阻值R
P
；
[0026]U
B
＝I
B
×
R
B
ꢀꢀꢀ
(4)
[0027]I
p
＝I
T
‑
I
B
ꢀꢀꢀ
(5)
[0028][0029]其中：
[0030]U
B
—惠斯通电桥的供电电压，与分流电阻网络两端的电压相等；
[0031]R
B
—惠斯通电桥的桥臂总阻值，通过实测得到；
[0032]I
P
—分流电流；
[0033]R
P
—分流电阻网络的阻值；
[0034]然后计算各温度下所述分流电阻网络的阻值，得到所述分流电阻网络的阻值随温度变化曲线；
[0035]S13、将PTC热敏电阻与定值电阻组成PTC分流电阻网络，根据分流电阻随温度变化曲线，通过所述PTC分流电阻网络来拟合拟合所需的分流电阻网络温度特性曲线；
[0036]所述调零电阻及温漂的补偿过程是：
[0037]将NTC热敏电阻和固定电阻串联和并联在所述惠斯通电桥的桥臂上，形成NTC调零电阻网络，用于拟合零点补偿所需电阻温度特性曲线，根据NTC热敏电阻的温度特性，使零
点输出实现在不同温度下输出相同的电压值。
[0038]本专利技术的优点在于：本专利技术恒流供电的压力传感器温度的补偿电路和补偿方法，通过在芯体外部并联电阻网络可对恒流激励电源进行分流，降低流入压力芯体的电流，从而可通过控制流入压力芯体的电流来补偿灵敏度温漂。由于所需的分流电阻随温度呈递增趋势，因此可采用PTC热敏电阻与定值电阻来拟合所需的电阻曲线。调零电阻及温漂的补偿上，由于采用固定电阻无法将零点输出及温漂补偿至合格范围，因此改采用NTC热敏电阻方案补偿零点温漂，根据NTC的温度特性，使零点输出实现在不同温度下输出相同的电压值，可主要用于补偿毫伏级(mV)小信号输出的压力传感器温漂，使之满足技术指标要求。
【附图说明】
[0039]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0040]图1是本专利技术压力传感器的压力芯体的等效电路结构示意图。
[0041]图2是本专利技术一实例的桥臂电阻温度特性数值表。
[0042]图3是本专利技术一实例的压力芯体灵敏度温度特性曲线。
[0043]图4是本专利技术实施例一恒流供电的压力传感器温度的补偿电路示意图。
[0044]图5是本专利技术实施例二恒流供电的压力传感器温度的补偿方法流程示意图。
[0045]图6是本专利技术一实例的分流电阻网络温度特性曲线示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路，压力传感器中的压力芯体内部电路等效为一个惠斯通电桥，其特征在于：所述补偿电路包括：PTC分流电阻网络，并联在压力芯体的外部，用于对恒流激励电源进行分流，并拟合所需的分流电阻网络温度特性曲线，以补偿压力芯体的灵敏度温漂；NTC调零电阻网络，串联和并联在所述惠斯通电桥的桥臂上，用于拟合零点补偿所需电阻温度特性曲线，将压力芯体的零点输出及温漂补偿至合格范围。2.如权利要求1所述的一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路，其特征在于：所述PTC分流电阻网络包括1个PTC热敏电阻和2个定值电阻R5和R6，PTC热敏电阻与R5并联后再与R6串联。3.如权利要求1所述的一种恒流供电的压力传感器温度的补偿电路，其特征在于：所述NTC调零电阻网络包括1个NTC热敏电阻和3个定值电阻R7、R8、R9；所述惠斯通电桥的桥臂R3与所述定值电阻R7并接后再与所述R8并接；所述定值电阻R9与NTC热敏电阻并接后再与所述惠斯通电桥的桥臂R4串接。4.一种恒流供电的压力传感器温度的补偿方法，其特征在于：包括恒流激励的压力传感器灵敏度补偿过程和调零电阻及温漂补偿过程；所述恒流激励的压力传感器灵敏度补偿过程包括：S11、在压力芯体外部并联分流电阻网络对恒流激励电源进行分流，使惠斯通电桥的供电电流呈先增大后减小的趋势；S12、按下述公式(1)计算所述惠斯通电桥的供电电流：公式(1)中：U
out
—满量程输出目标值；U
FS
—供电电流I
T
时压力芯体的满量程输出，通过实测得到；I
T
—总供电电流，为供电系统提供的恒定电流值；I
B
—惠斯通电桥的供电电流；S13、根据所述惠斯通电桥的供电电流I
B
计算各温度下所述分流电阻网络的阻值R
P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏欣宏，周富强，廖灵敏，陈昌鹏，翁新全，许静玲，柯银鸿，刘瑞林，
申请(专利权)人：厦门乃尔电子有限公司，
类型：发明
国别省市：