BP01型压力传感器在便携血压计中的应用

1 概述
 
BP01型压力传感器是为监测血压而专门设计的，主要用于便携式电子血压计。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龙塑料封装，具有高线性、低噪声和外界应力小的特点；采用内部标定和温度补偿方式，从而提高了测量的精度、稳定性以及可重复性，在全量程范围内，精度为±1％，零点失调不大于±300μV。
 
2 BP01的主要性能参数
 
BP01的内部等效电路和外形封装如图1所示；表1所列为BP01在电源电压Vs为5．0V、环境温度TA为25℃时的主要性能参数。

BP01的极限参数如下：
●最大工作电压：20VDC；
●最大耐压：1500 mmHg；
●工作温度范围：0～70℃；
●引脚焊接温度（最大值）：250℃（2～4秒）。
 
3 基于BP01的电子血压计
 
 3．1工作原理
 
用BP01构成的便携式电子血压计的原理电路如图2所示，它由偏置电源电路（A1、A2）、前置处理电路（A3～A6）、显示电路（A7）和压力传感器（BP01）组成，该血压计的血压测量范围为0～200mmHg，分辨率为0．1mmHg，工作电源为一节9V迭层电池。现将血压计中各主要电路的工作原理分述如下：

a．偏置电源电路
 
电源电路由带有内置参考电压的双运放LM10组成，A1构成同相放大器，A2构成跟随器，它们的作用是将内置的参考电压放大后用作压力传感器BP01的偏置电压Vs，其Vs的值由下式决定：
 
Vs＝Vref（1＋R2／R3）
 
式中：Vref为LM10的内置参考电压。其值为200mV，将此值连同电路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置电压Vs的值为5V。
 
b．前置处理电路
 
前置处理电路由A3～A6四个运算放大器组成，其中A3构成失调偏置电路以对电路失调进行补偿；A5构成跟随器，用于对压力传感器BP01的输出信号进行隔离缓冲；A4、A6构成放大电路，其增益AV由下式决定：
 
AV＝1＋（R1／RT）
 
若忽略失调，前置处理电路的输出电压Vout为：
 
Vout＝2（1＋R1／RT）VIN
 
式中：VIN为压力传感器BP01的输出电压。
 
c．显示电路
 
显示电路选用三位半的显示驱动器。工作时，压力传感器BP01的输出经前置处理电路放大后，由显示驱动电路来驱动LCD，以读出测量的血压值。
 
3．2调试方法
 
a．零压输出调整
 
在零压输出时，调整失调电位器RP1，在血压计的显示值为000．0时，即可认为完成了零压输出调整。
 
b．前置电路增益的调整
 
压力传感器BP01的满量程输出与偏置电压有一定的关系，当5V偏置时，在200mmHg压力下的输出为10mV，其对应的显示驱动电路的输入为200mV，因此前置电路的增益AV为200mV／10mV，这样，利用前面Av的计算公式即可反推出增益电阻RT的值。
 
若选取电阻R1为10kΩ，则增益电阻RT应为1．1kΩ。调试时可先用电位器调整输出值，再用万用表测出该电位器的阻值，最后再换成固定电阻。
 
c．满量程调整
 
满量程调整时，先在显示电路的输入端加上200mV电压，然后调整电位器RP2，使其读数为199．9mmHg即可。
 
上调整完成之后，一般应多重复几次，以使显示值可靠地符合精度要求。
 
3．3元器件的选择
 
为保证测量精度，上述电路的外围元器件的选择也是一个不容忽视的重要环节。一般情况下，电位器 RP1、RP2应选用1％精度的金属膜多圈电位器；电阻应选用1％精度的金属膜电阻器；电容一般选用聚脂薄膜或者云母电容。
 
4 结束语
 
在使用压力传感器BP01和其它器件设计便携式电子血压计时，应注意的是：对于不同的偏置电压，其输出也不同，因而前置处理电路的增益应做相应的调整，以满足满量程的不同要求。