BP01型压力传感器及其在便携式电子血压计中的应用

    摘要：介绍了德利康公司的BP01型压力传感器的主要性能和参数给出了一个用BP01作传感器组成的便携式电子血压计的实际电路，并对该应用电路的工作原理进行了说明，同时给出了该便携式电子血压计电路的设计和调试方法。

    关键词：压力传感器 便携式电子血压计 BP01

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。

表1 BP01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：1500mmHg；

●工作温度范围：0～70℃；

●引脚焊接温度（最大值）：250℃（2～4秒）。

3 基本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

在零压输出电压时，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/100mV，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。

上述调整完成之后，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。