基于BP01型壓力傳感器在便攜血壓計中應(yīng)用分析

1 概述

BP01型壓力傳感器是為監(jiān)測血壓而專門設(shè)計的，主要用于便攜式電子血壓計。它采用精密厚膜陶 瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應(yīng)力小的特點;采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補償方式，從而提高了測量的精度、穩(wěn)定性以及可重復(fù)性，在全量程范圍 內(nèi)，精度為±1%，零點失調(diào)不大于±300μV。

2 BP01的主要性能參數(shù)

BP01的極限參數(shù)如下：

●最大工作電壓：20VDC;

●最大耐壓：1500 mmHg;

●工作溫度范圍：0～70℃;

●引腳焊接溫度(最大值)：250℃(2～4秒)。

3 基于BP01的電子血壓計

3.1工作原理

用BP01構(gòu)成的便攜式電子血壓計的原理電路如圖2所示，它由偏置電源電路(A1、A2)、前 置處理電路(A3～A6)、顯示電路(A7)和壓力傳感器(BP01)組成，該血壓計的血壓測量范圍為0～200mmHg，分辨率為0.1mmHg，工作 電源為一節(jié)9V迭層電池?，F(xiàn)將血壓計中各主要電路的工作原理分述如下：

a.偏置電源電路

電源電路由帶有內(nèi)置參考電壓的雙運放LM10組成，A1構(gòu)成同相放大器，A2構(gòu)成跟隨器，它們的作用是將內(nèi)置的參考電壓放大后用作壓力傳感器BP01的偏置電壓Vs，其Vs的值由下式?jīng)Q定：

Vs=Vref(1+R2/R3)

式中：Vref為LM10的內(nèi)置參考電壓。其值為200mV，將此值連同電路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置電壓Vs的值為5V。

b.前置處理電路

前置處理電路由A3～A6四個運算放大器組成，其中A3構(gòu)成失調(diào)偏置電路以對電路失調(diào)進行補 償;A5構(gòu)成跟隨器，用于對壓力傳感器BP01的輸出信號進行隔離緩沖;A4、A6構(gòu)成放大電路，其增益AV由下式?jīng)Q定：

AV=1+(R1/RT)

若忽略失調(diào)，前置處理電路的輸出電壓Vout為：

Vout=2(1+R1/RT)VIN

式中：VIN為壓力傳感器BP01的輸出電壓。

c.顯示電路

顯示電路選用三位半的顯示驅(qū)動器。工作時，壓力傳感器BP01的輸出經(jīng)前置處理電路放大后，由顯示驅(qū)動電路來驅(qū)動LCD，以讀出測量的血壓值。

3.2調(diào)試方法

a.零壓輸出調(diào)整

在零壓輸出時，調(diào)整失調(diào)電位器RP1，在血壓計的顯示值為000.0時，即可認(rèn)為完成了零壓輸出調(diào)整。

b.前置電路增益的調(diào)整

壓力傳感器BP01的滿量程輸出與偏置電壓有一定的關(guān)系，當(dāng)5V偏置時，在200mmHg壓力下的輸出為10mV，其對應(yīng)的顯示驅(qū)動電路的輸 入為200mV，因此前置電路的增益AV為200mV/10mV，這樣，利用前面Av的計算公式即可反推出增益電阻RT的值。

若選取電阻R1為10kΩ，則增益電阻RT應(yīng)為1.1kΩ。調(diào)試時可先用電位器調(diào)整輸出值，再用萬用表測出該電位器的阻值，最后再換成固定電阻。

c.滿量程調(diào)整

滿量程調(diào)整時，先在顯示電路的輸入端加上200mV電壓，然后調(diào)整電位器RP2，使其讀數(shù)為199.9mmHg即可。

上調(diào)整完成之后，一般應(yīng)多重復(fù)幾次，以使顯示值可靠地符合精度要求。

3.3元器件的選擇

為保證測量精度，上述電路的外圍元器件的選擇也是一個不容忽視的重要環(huán)節(jié)。一般情況下，電位器 RP1、RP2應(yīng)選用1%精度的金屬膜多圈電位器;電阻應(yīng)選用1%精度的金屬膜電阻器;電容一般選用聚脂薄膜或者云母電容。

4 結(jié)束語

在使用壓力傳感器BP01和其它器件設(shè)計便攜式電子血壓計時，應(yīng)注意的是：對于不同的偏置電壓，其輸出也不同，因而前置處理電路的增益應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整，以滿足滿量程的不同要求。