BP01型壓力傳感器在便攜血壓計(jì)中的應(yīng)用

1 概述
 
BP01型壓力傳感器是為監(jiān)測血壓而專門設(shè)計(jì)的，主要用于便攜式電子血壓計(jì)。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(diǎn)；采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補(bǔ)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(diǎn)失調(diào)不大于±300μV。
 
2 BP01的主要性能參數(shù)
 
BP01的內(nèi)部等效電路和外形封裝如圖1所示；表1所列為BP01在電源電壓Vs為5．0V、環(huán)境溫度TA為25℃時的主要性能參數(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(jì)
 
 3．1工作原理
 
用BP01構(gòu)成的便攜式電子血壓計(jì)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(jì)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(jì)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(yùn)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(yùn)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(jìn)行補(bǔ)償；A5構(gòu)成跟隨器，用于對壓力傳感器BP01的輸出信號進(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)便攜式電子血壓計(jì)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。