MPXM2010的壓力測控系統及其精度改進發方法

壓力測控系統是嵌入式應用中常見的應用模塊之一,被廣泛地應用于現代工業的各種測控系統中。本文介紹基于Freescale公司生產的壓力傳感器MPxM2010、微控制器68HC908QT4等低成本器件設計的壓力測控系統,并在硬件成本幾乎不增加的情況下,通過搭配簡單的模擬電路和軟件上的編程,增加系統測量精度。文中對精度改進前后的系統做了數值計算上的比較,從具體數值上說明系統精度有明顯的提高。文中介紹的方法還可應用于A／D轉換的其他應用環境,對降低系統成本大有裨益。

關鍵詞：68HC908QT4 MPxM2010硅壓阻傳感器 A／D轉換精度提高　

引 言

Freescale公司生產的MPXM2010器件是一種硅壓阻式壓力傳感器。MPXM20lO精度很高,輸出電壓與輸人的壓力具有良好的線性關系。這種傳感器是一塊單片集成電路,集成有壓力應變儀及膜阻網絡,并帶有激光式微調模塊進行溫度補償和偏移佼正微控制器68HC908QT4則是一款低端的8位微控制器,有4路8位的A／D轉換通道和16位的PWM模塊,可以用于A／D和D／A轉換。

將兩種芯片結合到一起可組成一套實用的低成本壓力測控系統。美中不足的是它的精度低了一些,如果將A／D位數提高則會使成本大大增加。通過硬件搭配和軟件上的編程可以彌補這一缺點,即不增加硬件開銷而且可以提高產品性能。　

1 壓力傳感器模塊設計

Freescale公司生產的MPXM2010器件是一種硅壓阻式壓力傳感器,其內部原理如圖l所示。MPXM2010精度很高,輸出電壓與輸入的壓力具有良好的線性關系。這種傳感器是一塊單片集成電路,集成有壓力應變儀及膜阻網絡,并帶有激光式微調模塊進行溫度補償和偏移校正。　

MPXM2010特點如下：

◇壓力測量范圍為O～10 kPa,精度可達士O．01 kPa;

◇在O～85℃之間具有溫度補償功能;

◇輸出信號與壓力的線性關系良好;

◇傳感器接觸面可選擇是否帶引出管口;

◇有Tape＆Reel的易用封裝形式,具體樣圖如圖2所示。

MPXM2010的輸出信號比較弱,需要另加1片MOC2A60,將小信號放大,直流變為交流。這樣就可以直接控制電機切斷或是接通電源。在調試模塊時,將各部分分離開來便于調試。運放采用MC33179,再配接一些電阻,就可以把壓力傳感器的信號輸出,并且可以通過調節阻值來調節輸出信號的大小。圖3和圖4是壓力傳感器模塊設計的原理圖和PCB板圖。