PLC在壓力傳感器內部參數測試儀中的應用

李臣友 孟憲圓

壓力傳感器參數。壓力傳感器種類和參數很多，如電容式壓力傳感器、電阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、聲表面波壓力傳感器等，各種傳感器的內部參數各不相同。本設計針對的是壓阻式壓力傳感器，壓阻式壓力傳感器也是現在應用范圍最廣的壓力傳感器。其基本結構如圖1所示。

工作原理是利用硅片上選擇性擴散制成的應變區，其電阻值隨晶體內的應力而變的現象。從半導體物性的角度看，則是由于應力的作用使半導體晶體內的能帶結構發生變化，從而改變了載流子遷移率和載流子密度。電阻值變化量ΔR、形變量ε和校正率K之間的關系如下

校正率K的極性依賴與導電類型（P型N型），其量值隨晶體的取向而變。應變計區組合圖為橋式電路，將P型和N型相對配置可得到高靈敏度。

這種傳感器的缺點是其性能隨溫度變化大。若在應變計的擴散電阻層的硅襯底上，配置PN結二極管和晶體管，使力敏元件與溫度補償電路一體化，則可大幅度的改善敏感元件的溫度特性。

該型號傳感器內部的主要技術參數:

第一，正反向擊穿電壓。

第二，正反向漏電流。

第三，正反向失調電壓。

第四，四個敏感電阻。

壓力傳感器內部參數測試儀原理

測試原理圖如下圖2示

圖2

①正反向擊穿電壓（VR）的測量：10~100V

②正反向漏電流(IR):1 nA ~1000nA

③正反向失調電壓(Vos):±200mV

④四個敏感電阻(R):600Ω~10000Ω

測試儀原理框圖：

系統結構：

核心部分， PLC作為控制器，承擔著信號采集、處理，輸出的任務； 上位部分，人機介面通過RS232與PLC通訊，可對設備進行操及工作參數的調整，同時監控當前狀況；下位部分，主要是通過PLC脈沖輸出來控制探針臺的檢測進程及打點器。

人機和PLC設計框圖：

測試儀工作結構流程圖：

PLC，觸摸屏及變頻器的自動控制綜合應用技術提高了工業生產產品的品質和效率，解決了傳統控制系統操作復雜，新產品生產周期長等問題，有利于人員培訓及提高企業市場競爭力。此壓力傳感器內部參數測試儀使用三菱PLC作為控制核心，使其精度、穩定性得到大大的提高。因此該技術可以在現代工業中應當得到廣泛的應用，具有廣闊的發展前景。

（作者單位：國機集團秦皇島視聽機械研究所）