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压电薄膜传感器的原理和实用电路设计

2022-05-22 12:37分类:传感器 阅读:

 

加速度传感器可以用在仪表盘中,精确测量瞬时速度(速率时间观念的弹性系数)和精确测量坡度(物件的纵坐标和与地球大气层相交的平面图的垂直线中间建立的倾斜角)。坡度精确测量能够被当做“直流电”或稳定精确测量。在理论上,瞬时速度能够是恒定的,但在具体使用之中,瞬时速度一般 是一个短期内的临时状况。

在非歪斜运用(短时间加快)中,能够将压电式检波器或压电式塑料薄膜感应器作为感应器。一切种类的压电传感器都是有一个与电容器串连的沟通交流电压源等效电路电源电路(再加上别的会造成二阶效用的电感元器件,没有此开展剖析)。典型性的阻值为好几百皮法到几纳法。电压源的电容器藕合便是为何元器件不可以给予稳定的坡度精确测量的缘故。

上边提及的等效电路电容器,再再加上键入或后续的扩大或缓存电源电路的分离电阻器就组成了一个单级高通芯片过滤器(HPF)。在最佳的情形下,假如分离电阻器越大,高通滤波器中顶点的稳态值越长。这就代表着,在稳态值效用消弱精确测量前,能够对瞬时速度开展测定的時间较长。

从实用的方向考虑(充分考虑元器件的易用性),能够采用1GΩ的电阻值。因为这一阻值非常大,所运用的放大仪务必具备极低的参考点或泄露电流量,最好是能做到1pA的等级。

图1是一个好用电源电路的原理图。压电式塑料薄膜感应器是元器件X1。在原型图之中,应用了精确测量专用型的 LDTM-028K元器件。这一感应器的一端早已增加了一个不大的作用力,在这里端再提升大的作用力,能够提升敏感度。感应器根据R1连在运算放大器U1的非反方向输进端,R1可避免 过电压对运算放大器的键入导致危害。假如感应器承担的瞬时速度十分高(如猛击),就很可能产生这个状况。R1还可以用于减少来源于X1的数据信号幅度值。这一电源电路中的R1是1GΩ。R2是键入分离电阻器,1pA的漏电流会穿过R2,其标值也是1GΩ,造成1mV的偏置电压(加到运算放大器的具体偏置电压上)。R2接 2.5V的参照工作电压,设置运算放大器的静态数据输出电压。运算放大器是ISL28158(或任意别的具备极低键入参考点/漏电流的元器件)。运放电路应用 5V DC电源供电系统。直流电增益值由R3和R4设置,在这个电源电路中是 2V/V。1μF的电力电容器(C3)组成了带通滤波器,减少了电源电路对更高频率震动的回应。这儿最好用薄膜电容器,由于陶瓷电容很有可能引进额外的厌恶的热电效应(即常说的颤噪效用)。假如必须另外的低通滤波器,在运算放大器的输入输出端,即图上的R5和C4,能够提升一个附加的顶点。

把X1安裝到线路板上,那样作用力便会加到线路板的下边,感应器会在所需精确测量瞬时速度的角度上弯折

调小R1可提升敏感度。调节C3和C4可更改带通滤波器的稳态值。

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