【雕爷学编程】Arduino动手做（148）---MD-PS002压力传感器模块

news2024/11/15 14:03:03

37款传感器与执行器的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手尝试系列实验，不管成功（程序走通）与否，都会记录下来—小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验一百四十八：压力传感器MD-PS002-150KPaA 真空传感器绝压传感器高度

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MD-PS002压力传感器模块主要参数：

量程：150kpa（绝压）压力范围从真空（绝对的0压力）到大气压以上50kpa

备注：15psi均为此量程。即可以测真空（-100kpa），也可用于测量正压，亦可用于复合量程（正负压检测）。

输出：mV信号

供电：5VDC或恒流1Ma

线性精度：0.25%FS

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MD-PS002压力传感器模块主要特点：

经济，体积小巧；

芯片表面涂层保护，防止水汽、灰尘等对于芯片的影响；

压力接口为不锈钢材料，耐压强；

引脚定义明确，方便连接；

多种量程可供选择。

应用领域：

汽车：胎压计，车载气泵，MAP传感器，诊断仪，蒸汽机和悬置机构控制，汽车传感器。

工业：压力开关和控制器，空气制动开关，电缆泄露检测，便携式压力计。

医疗：病人监测和诊断设备，血压计。

科研：空气动力学微型绝压传感器。

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硅压阻式压力传感器

是利用单晶硅的压阻效应制成的。在硅膜片特定方向上扩散4个等值的半导体电阻，并连接成惠斯通电桥，作为力——电变换器的敏感元件。当膜片受到外界压力作用，电桥失去平衡时，若对电桥加激励电源（恒流和恒压），便可得到与被测压力成正比的输出电压，从而达到测量压力的目的。

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硅压阻式压力传感器都由3个基本部分组成：

①基体，直接承受被测应力；②波纹膜片，将被测应力传递到芯片；③芯片，检测被测应力。芯片是在硅弹性膜片上，用半导体制造技术在确定晶向制作相同的4个感压电阻，将他们连成惠斯通电桥构成了基本的压力敏感元件。

膜片即是力敏电阻的衬底，又是外加应力的承受体，所以是压力传感元件的核心部分。在硅膜片上的背面要用机械或化学腐蚀的方法加工成中间很薄的凹状，称为硅杯，在它的正面制作压阻全桥。如果硅杯是圆形的凹坑，就称为圆形膜片。膜片还有方形、矩形等多种形式。当存在外加应力时，膜片上各处受到的应力是不同的。4个桥臂电阻在模板上的位置与方向设置要根据晶向和应力来决定。

膜片的设计和制作决定了传感器的性能及量程。图所示的是一种充油封装结构，在传感器的波纹膜片及芯片之间填充了硅油，这种结构的压力传感器已相当成熟。量程为0～100kPa至0～60MPa，工作温度为-55℃～125℃，精度为0.5%～0.1%；能够实现表压、绝压测量。

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SOP8 系列压力传感器采用 MEMS 硅微机械加工技术制造硅压阻芯片。在保证传感器性卓越性能的基础上对传感器进行封装，内部形成一层保护层，使其达到较高的性价比和灵活性。体积小巧，贴片式结构引脚使之更适合大批量应用生产。并可配合各式 PCB 板及应用电路。目前已被广泛应用于汽车电子、小家电、电动工具及工业自动化控制领域。

压力传感器的原理

我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失。

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MD-PS002压力传感器电原理图

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项目：测试压力传感器的输出数据

Arduino实验开源代码

/*

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）

实验一百四十八：压力传感器MD-PS002-150KPaA 真空传感器 绝压传感器 高度

 项目：测试压力传感器的输出数据

*/



void setup()

{

 Serial.begin(9600); // 设置串口波特率为9600

 pinMode(A0, INPUT); // 压力传感器连接引脚A0，并设置为输入模式

}

void loop()

{

 Serial.println(analogRead(A0)); //将读取的A0模拟值输出到串口监视器

 delay(500); // 延时500毫秒

}

实验说明：

+IN和-IN 为传感器提供恒流源或者是恒压源，可以是5伏恒压源，或是1mA的恒流源。-OUT和+OUT提供输出电压信号，150KP的压力传感器输出电压的范围大约在60-100mv。由于被测量的压力值变动，经传感器得到电信号幅度很小，无法进行A/D转换，实际使用必须要有二级运算放大器。本例实验只是简单测试。

实验串口返回情况

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实验串口绘图器返回情况