Новости в интегралните сензори

ЕлектроникаСп. Инженеринг ревю - брой 2/2016 • 31.03.2016

Стефан Куцаров

Трудно е да се намери област от съвременната индустрия, където не се използват сензори. Стремежът към малки размери и тегло на устройствата заедно с необходимостта от дълъг експлоатационен срок рязко увеличи производството на интегрални сензори с нарастващо разнообразие в моделите и параметрите. Продължават да се развиват и двата типа – аналогови сензори с изходна величина напрежение или ток и цифрови сензори с изход двоично число, появяващо се разред след разред под формата на правоъгълни импулси.

Два са основните начини за класификация на сензорите – според физическия принцип на действието им и според вида на преобразуваната в електрически сигнал величина. Те често се преплитат, т. е. дадена величина може да бъде измервана или контролирана чрез използване на различни принципи, а един принцип да се прилага за повече от една величина. Разгледаните в статията интегрални сензори са в съответствие с по-важната за практиката класификация според величината, като е изяснено действието, основните параметри, дадени са много примери за пуснати на пазара през последните години заедно с техните основни приложения. Не са малко специфичните случаи, в които не е възможно ползването на интегрални сензори, а на модули – няколко такива примера също са дадени в статията.

Сензори за температура
Температурните сензори са сред най-масово използваните, като аналоговите и цифровите са със сравнително идентичен дял.
Аналогови сензори.

Изходната им величина е напрежение, чието получаване като функция на температурата става чрез допир на сензора до обекта (контактни сензори) или от разстояние (безконтакткно). Освен температурния им обхват сред техните основни параметри е температурният коефициент (Local Slope) LS с мерна единица mV/°С, показващ с колко mV се променя изходното напрежение при изменение на температурата с 1°С. Реално той не е константа и се променя (Output Non-linearity) с не повече от 10% в рамките на обхвата.

Поради това в техническата документация се дава таблица със стойностите му, обикновено през 5 °С. Точността на измерването (Temperature Accuracy) ТА представлява съществуващата грешка, като обикновено тя е най-малка при около 20 °С. Съществена практическа особеност са захранващото напрежение от няколко V и малкият консумиран ток (често под 10 uA) на сензорите.

Действието на контактните сензори се основава на практически линейно намаляващото постоянно напрежение върху отпушен PN преход с увеличаване на температурата (отрицателен LS) при неизменен ток през него, осигуряван от техен блок.

Сред типичните примери за контактни сензори е серията МСР9700 / МСР9701 на Microchip с наименование Linear Active Thermistor, поради приложението на този тип сензори за замяна на все още масово използваните термистори. Температурният им обхват е от -40 до +150 °С при типична ТА от 1 °С и LS от +10 или +19,5 mV/°С, като положителният знак (осигурява се от задължителния буфер между PN прехода и изхода на сензора) е предимство, което позволява чрез подаване на изходното напрежение към АЦП лесно да се реализира цифрово измерване на температура.

За това спомага и незначителното отклонение от 0,5 °С от идеалната линейна зависимост напрежение-температура. Малкото изходно съпротивление на буфера позволява работа с капацитет на изхода до 1 nF и съответно възможност за свързване чрез дълги кабели. Друг пример е LMT70 на Texas Instruments за температури от -55 до +150°С, типична LA от 0,05°С и LS= -5,19 mV/°C. Типични приложения на контактните сензори са в индустрията за замяна на термистори и позистори, за измерване на телесна температура и в постепенно добиващите популярност сензорни възли (Sensor Node) за Internet of Things (IoT) приложения.

Безконтактното измерване обикновено се реализира чрез инфрачервени сензори (Thermopile Sensor), които преобразуват инфрачервените лъчи от нагрят обект (интензитетът им е пропорционален на температурата) в напрежение. Представляват последователно свързани термодвойки, прикрепени към черно тяло, върху което попадат лъчите, преминаващи през прозорчето на сензора (площ обикновено под 1 mm2) с инфрачервен филтър.

За избягване на влиянието на околната температура върху получаваното напрежение до тях има термистор за измерването й, поради което така получената структура се приема (в известна степен условно) за интегрален сензор. Предимството от липса на захранващо напрежение за работата на термодвойките е за сметка на малкия LS (обикновено под 0,1 mV/°C) и необходимостта от насочване на сензора, като се допуска ъгъл 30-40 градуса между перпендикуляра към повърхността на сензора и свързващата го мислена линия с обекта.

Такъв сензор е TS318-11C55 на Measurement Specialties, реагиращ на инфрачервени лъчи между 7,5 и 13,5 микрометра с температурен обхват от -20 до +85 °С и LS около 40 uV/°C. Сензорите ZTP-15 и ZTP-15SR на Amphenol Advanced Sensor са за температурен обхват -20 до +100 °С и имат LS около 75 uV/°C, като реагират на лъчи в обхвата 6-15 микрометра.

Сензорите се използват в климатици, автомобили и охранителни системи за откриване на присъствие по топлината на тялото, в безконтактни термометри за телесна температура и др.

Цифрови сензори. Отново използват PN преход, чието напрежение се преобразува от вграден АЦП, като за временно запомняне на резултатите практически винаги има регистри, а в някои сензори – и EEPROM. Специфичен параметър е разрешаващата способност (Temperature Resolution) TR, показваща промяна на температурата, която води до изменение на изходното число с 1 b.

Сензорът ЕМС1072 на Microchip e за температурен обхват от -40 до +125 °С и има TR и LA съответно 0,125°С и 0,25°С. Той притежава вход за външен диод за измерване на температура, а изходът му е предназначен за работа с интерфейса SMBus. За свързване към мрежи е предвидено адресиране на сензора. Със същите параметри, но намалено влияние на свързващите проводници на външния диод върху ТА, разширени възможности на интерфейса (например работа и с I2C) и по-малък корпус, е ЕМС1186.

Сензорът ТМР75В на Texas Instruments е за температурен обхват от -55 до +125 °С и TR и LA съответно 0,0625 °С и 0,5 °С. Също е съвместим с SMBus, като може да работи и с други двупроводни интерфейси. Има възможност за предаване на съобщения за превишаване на програмираната максимална температура на 8 сензора чрез ползване на проводниците на интерфейса.

Ориентираният към автомобилни приложения TMP107-Q1 на същия производител е за температурен обхват от -40 до +125 °С, но TR е намалена на 0,015625 °С при типична LA от 0,125 °С. Чрез интерфейса UART е възможно изграждането на мрежи с до 32 сензора, които да предават данните си на бордовия компютър на автомобила, т. е. да се следи температурата на акумулатора, резервоара, двигателя, различни точки на каросерията и на други места. С представяне на измерваната температура чрез 14b числа, предавани чрез I2C, е серията Si7050/3/4/5 на Silicon Labs. В температурен обхват от -40 до +125 °С тя осигурява LA между 0,2 и 0,5 °С, като след едногодишна употреба грешката нараства с не повече от 0,01 °С, а при измервания всяка секунда схемите консумират 90 uA.

В сензора TSYS02S на Measurement Specialties (TE Connectivity Sensor Solutions) изходните данни се предават чрез сигма-делта модулация (SDM), подходяща за индустриални и битови прибори. Температурният обхват на сензора е от -40 до +125 °С, стойността на TR е под 0,1°С, а типичната LA е 0,2 °С.
Аналоговите сензори и продължаващото използване на схеми с дискретни прибори като термистори, позистори, съпротивителни сензори (RTD) и термодвойки често налага изходното им напрежение да се преобразува в число. Освен чрез самостоятелни интегрални схеми на АЦП това се осъществява и чрез специализирани, на чийто вход може да се свързва всеки от споменатите типове елементи.

Пример е LTC2983 на Linear Technology с TR=0,001 °C и типична LA от 0,1 °С. За работа с различни видове термистори, RTD и термодвойки е предвидена възможност за записване на техните специфични коефициенти, необходими за осигуряването на TR и LA. Вградените три АЦП и аналоговите входове позволяват едновременно измерване на температурата на различни обекти. Поради сравнително сложната структура на интегралната схема и необходимостта от значителен брой изводи размерите й са 7x7x1,4 mm. С подобни възможности и параметри е LTC2984, в която споменатите коефициенти на дискретните елементи могат да се записват във вградена EEPROM.

Сензори за магнитно поле
С най-голямо приложение са базираните на ефекта на Хол, наричани сензори на Хол (Hall Effect Sensor). Той възниква в тънка полупроводникова пластинка (Hall Plate, Hall Element) когато между две от срещуположните й тънки стени се пропусне ток I и върху двете широки се приложи магнитно поле с индукция В с резултат получаването на напрежение UH=BxI между другите две тънки стени. Токът се осигурява от VDD на сензора, а UH е от порядъка на микроволтове, което налага усилване, съпроводено почти винаги с допълнителна обработка. Така полученото напрежение е изходно за аналоговите сензори.

Принципът им на действие определя като предимство задължителното наличие само на 3 извода (изход, VDD и маса) на сензорите. Линейната зависимост на UH от В също е предимство, но тя е в сила до максималната магнитна индукция (Input Saturation Field) BSAT, при която настъпва насищане. Зависимостта определя като константа основния параметър чувствителност (Magnetic Sensitivity) S. В съвременните сензори тя е с измерение mV/mT, но продължава да се използва и по-старото mV/G, като връзката е S [mV/G] = 10S [mV/mT].

Реалната зависимост UH(B) не е точно линейна, като разликата е параметърът линейност Le, изразявана в %. В част от сензорите I се задава непосредствено от VDD, което означава зависимост на S от VDD. В този случай в каталозите се дават стойностите й при минималното и максималното VDD, а нейното изчисляване за друго напрежение е елементарно. Съществуват сензори с вграден постояннотоков стабилизатор и съответно независими от VDD стойности на I и S. Магнитното поле и съответно UH може да са постоянни или променливи с максимална честота (Bandwidth) fBW.

Принципът на действие определя сензорите като аналогови, а нормалната им работа не зависи от посоката на магнитното поле, което води до термина Analog-Bipolar Hall Effect Sensor. Важно е да се има предвид, че при липса на магнитно поле постоянното изходно напрежение е половината от задаващото тока I. Това означава, че при промяна от -BSAT до +BSAT изменението на напрежението е от 0 до максималното.

Сензорът АН8503 на Diodes Inc. работи до BSAT=40 mT с VDD = 1,6 – 3,6 V без вграден стабилизатор, при което при VDD = 3 V има S = 38 mV/mT. Типичната точност на измерване е 3%, а температурният обхват е от -40 до +85 °С. Серията DRV5053 на Texas Instruments включва 6 сензора, които работят с VDD = 2,5 – 38 V, но S не зависи от него. Най-голяма (-90 mV/mT) е S на DRV5053VA, но за сметка на това тя има най-малката BSAT от 9 mT. Стойността на Le е 1%, а температурният обхват е от -40 до +125 °С.

Освен от електронните блокове в сензора стойността на S зависи и от вида на полупроводника, в който ефектът възниква. Тя нараства при сензори, базирани на InAs, какъвто е EQ-730L на Asahi Kasei Microdevices (AKM) с S=130 mV/mT при BSAT=13mT, Le=0,5%, fBW=140 kHz и температурен обхват от -40 до +100 °С.
Сред областите на приложение на аналоговите сензори на Хол са измерването на физични величини, които водят до промяна на В (вж. по-долу).

Типична област е реализацията на безконтактни бутони и ключове, в които към сензора се придвижва малък магнит. Тук влизат и ключовете с допълнителен електронен блок за осигуряване на хистерезис - при определена В ключът се задейства, а се изключва при по-малка. От многобройните съществуващи ключове могат да бъдат споменати АК8779А на AKM, А1232 и А1260 на AllegroMicroSystems, VF360ST и VF360ST на Honeywell и DRV5013, DRV5033 и DRV5023-Q1 на Texas Instruments (последният e за автомобилни приложения).

В случаи, където трябва да се установи и посоката на магнитното поле, например в компаси и някои магнитометри, съществуват сензори за 3 посоки (3-axis magnetometer) – две взаимно перпендикулярни в равнината на сензора и една вертикална на нея. Такава е серията MLX90363 на Melexis от 12 сензора, всеки съдържащ 3 подходящо разположени полупроводникови пластинки. Те са с цифров изход в съответствие с интерфейса SPI, имат BSAT=50 mT и температурен обхват от -40 до +150 °С.

Терминът сензор за магнитно поле (Magnetic Field Sensor) обикновено се използва за прибори с вградена бобина с пръчковидна сърцевина вместо полупроводникова пластинка. Така се осигурява насочено действие на сензорите, които реално реагират само на поле по оста на сърцевината (Single Axis Sensing). Такъв е аналоговият сензор DRV425 на Texas Instruments с изходна величина ток и S=12,2 mA/mT, като за получаване на изходно напрежение външно се свързва нискоомен резистор. Останалите параметри са BSAT=2 mT, fBW=47 kHz и температурен обхват от -40 до +125 °С. Сензорът LIS3MT на STMicroelectronics е с цифров изход в съответствие с SPI и управление от I2C. При BSAT=1.6 mT той осигурява изменение на изходното число с 1b при промяна на В с 58,4 nT.

Многобройни са приложенията на магнитните ключове, едното логическо ниво на чийто изход се получава при магнитна индукция BON над определена стойност, а другото – при BOFF под друга по-малка, като разликата между двете е хистерезисът BH. Магнитното поле се прилага перпендикулярно на плоскостта на сензора без значение от посоката му, а наименованието на ключовете обикновено е аналогично на сензорите за магнитно поле (което налага внимание при ползването на каталози). Пример е TSC40DPR на Toshiba Electronics с типични BON = 3,4 mT, BOFF = 2 mT и температурен обхват от -40 до +85 °С.

Магниторезистивни сензори
Този тип (Magnetoresistive Sensor) се основават на ефекта със същото име, който представлява изменение на съпротивлението на полупроводникова пластинка от InSb пропорционално на интензитета Н на прилаганото върху нея магнитно поле. Съществените разлики от сензорите на Хол са значително по-голямата чувствителност и прилагането на полето успоредно на пластинката, т. е. към тънката част на корпуса без изводи. Свързването на сензорите обикновено е в Уитстонов мост, напрежението в чийто диагонал се оказва пропорционално на Н. Такъв сензор е KMZ10CM на Measurement Specialties със съпротивление 1,2 килоома без магнитно поле.

Освен за измерване на Н сензорите имат значително повече приложения в сензори на ток и за реализация на безконтактни ключове, които изискват за задействането си значително по-малко изменение на Н в сравнение с тези на Хол и риид контактите. Пример за такива ключове е серията SM351RT, SM453R, SM451R и SM353RT на Honeywell, първите два от която се задействат с В = 7 G и изключват при B = 4,8 G, докато за вторите тези стойности са 2 пъти по-големи. Основните приложения на ключовете са за контрол на въздушния поток в климатици и за измерване на преминалото количество вода, газ и гориво в съответните инсталации.

Оптични сензори
Използват се за измерване на интензитета на светлината, като в зависимост от възприемания спектър съществуват 3 разновидности, а според изходната величина отново има аналогови и цифрови. Първите са с твърде ограничено приложение, относителният им дял продължава да намалява и тук няма да бъдат разглеждани. Същевременно в наименованието на цифровите думата Digital често липсва, което трябва да се има предвид при ползването на каталози.

Цифровите сензори за околна светлина (Ambient Light Sensor) ALS ползват PIN фотодиод за преобразуване на интензитета й в ток, следван от усилвател за преобразуването му в напрежение, което практически е линейна функция на интензитета. Това позволява непосредственото му превръщане в число чрез АЦП, обикновено последван от блок за формирането му в съответствие с някой от популярните интерфейси, най-често I2C. Фотодиодът и оптичния филтър пред него се подбират за получаване на характеристика, максимално близка до тази на човешкото око (вкл. потискане на инфрачервените лъчи), което е важно за приложенията.

Специфични параметри са нежеланата относителна промяна на изходното число (Light Source Variation) LSV поради светлина от други източници и линейността (Linearity) Lin – относителното отклонение от идеалната линейна характеристика. Токът на фотодиода намалява при отклоняване на източника на светлина от перпендикуляра към повърхността на сензора. Максималният ъгъл на това отклонение при запазване на практически неизменна точността на измерване е Half-power-Angle (HPA). Важно практическо качество на сензорите са работата им с постоянно захранващо напрежение от няколко V, консумираният ток до няколко uA и времето за преобразуване на светлината до няколко десети от s.

Сред характерните примери е ОРТ3001 на Texas Instruments, който работи с I2C и SMBus и може да се адресира чрез тях. Сензорът може да измерва интензитет между 10 mlx и 83865 lx с разрешаваща способност (негова промяна, водеща до изменение на числото с 1) 10 mlx, типична Lin от 2% и максимален ъгъл 47 градуса.

С вграден бърз I2C (400 kbps) за изходните 16 b числа и същите размери е APDS-9309 на Avago Technologies. Съдържа канали за видимия и инфрачервения спектър и само за инфрачервения, при едновременната обработка на чиито данни от микропроцесор се получават точни стойности само за видимия. Също с 16b числа и I2C е BH1780GLI на Rohm за измерване на интензитет между 1 lx и 65535 lx със стъпка 1 lx и работа без никакви външни елементи, което го прави особено подходящ за преносими апаратури.

С много голям обхват (45 mlx - 188000 lx) е сензорът МАХ44009 на Maxim Integrated с 16-битов изход и I2C, чиито фотодиоди (един за видимата светлина и част от инфрачервения спектър и втори инфрачервен) осигуряват максимално близка спектрална характеристика до тази на човешкото око. Малките му размери и консумирания ток 0,65 uA от захранващо напрежение 1,7-3,6 V го правят особено подходящ за преносими устройства.

Съществуват сензори (Ambient Light and Proximity Sensor) с допълнителна възможност за регистриране на приближаването до предмет на определено разстояние. Съдържат допълнителни инфрачервен светодиод и фотодиод, като излъчената светлина от първия се отразява от обекта и приема от втория. Обхватът на действие (Detection Range) е максималното разстояние, при което интензитетът на отразения лъч е достатъчен за регистрирането му. Сензорът SFH7776 на OSRAM Opto Semiconductors e с обхват 10 cm, а вграденият ALS измерва интензитет между 2,2 mlx и 73 000 lx, като изходните числа се предават чрез I2C.

Освен интензитета на светлината в много практически случаи е важно точно да се определи и нейния цвят, което се прави с втората разновидност на сензорите, формиращи поотделно двоични числа за трите основни цвята (R, G, В), придружени обикновено от допълнителен в зависимост от областите на приложение. В сензора VEML6040 на Vishay Semiconductors този канал е за бяла светлина (регистрира и инфрачервена до 920 nm), което определя наименованието RGBW Color Sensor. Управлението е чрез I2C, но може да се използва и SMBus.

Всеки от каналите формира 16 b число, като може да се задават 6 обхвата – най-малкият е за максимална интензивност 515,4 lx с 0,007865 lx на 1 разред, а всеки от следващите е с 2 пъти по-голяма интензивност от предния. Към тази разновидност спадат и сензорите с IR канал към трите за основните цветове, всеки от които също формира двоични числа. Такъв е APDS-9250 на Avago с отделни фотодиоди и АЦП за всеки от каналите, ползване на I2C и отношение на максималния и минималния интензитет на светлината (динамичен обхват) от 18.106. Сериозно предимство е малката постояннотокова консумация на сензора от 130 uA.

Третата и по-малка разновидност са за измерване на интензитета на инфрачервените лъчи в слънчевата светлина, например метеорологични станции и в постепенно добиващите популярност прибори за вграждане в облекло (Wearable Devices). Сред последните новости е UVIS525 на STMicroelectronics за измерване всяка секунда на биологическия индекс на ултравиолетова радиация (UV Index) в границите от 0 до 15 със стъпка 1 (според международните стандарти индексът е между 1 и 11 със същата стъпка), като резултатите се предават чрез I2C и SPI.

Сред оптичните сензори са и тези за изображения (Image Sensor), част от които е групата за четене на баркод. Такъв е TCD1254GFG на Toshiba Electronics с разположени в една линия 2500 елемента, всеки с размери 64 x 5,25 микрометра.

Нараства популярността на оптични сензорни модули с размери, аналогични на интегралните схеми. Типичен пример е цифровият модул Si1143-AAGX на Silicon Labs с корпус 4,9х2,85х1,2 mm, предназначен за измерители на сърдечната честота, поставяни на китката – напр. “умни” часовници и фитнес ленти.

Сензори за налягане
И тук съществуват аналогови и цифрови разновидности, като първите с изходна величина напрежение засега преобладават. Освен общия термин Pressure Sensor се използват и други в зависимост от конкретната област на приложение на сензорите, пряко свързана с тяхната конструкция.

Първата група са сензорите за атмосферно налягане (Altimeter), наричани и барометри, като популярният термин Absolute Pressure Sensor означава, че показанието е спрямо липсата на налягане във вакуума. Основната мерна единица е паскал Pa, като обикновено се ползват hPa и kPa. Преобразуването налягане-електрическо напрежение се извършва чрез пиезорезистори (съпротивлението им е функция на налягането), практически винаги свързани в Уитстонов мост и използвани по два основни начина.

Първият е самостоятелно, като обработката на изходното им напрежение се прави чрез допълнителна интегрална схема или схеми (универсални или специализирани на производителя на сензора). Такъв е SW415-2 на Sensonor с обхват 0-200 kPa, съпротивление на пиезорезисторите (без налягане) 12 килоома и чувствителност 128 uV/VkPa, която означава, че при изменение на налягането с 1 kPa изходното напрежение са променя със 128 uV за всеки волт от захранващото напрежение на моста – в случая то е 5 V и 1 kPa обуславя 0,64 mV.

Пример за цифров барометър е LPS25H на STMicroelectronics с обхват 260 hPa - 1260 hPa, грешка на измерването 0,1 hPa и 24 b изходно число, предавано чрез I2C и SPI. Чувствителността (Pressure Sensitivity) е 4096LSB/hPa, което означава, че промяна на изходното число с 1b се получава при изменение на налягането с 1hPa : 4096 = 24,4mPa. С аналогичен обхват и грешка е NPA201 на Amphenol Advanced Sensor с 16-битов изход числа и вграден цифров сигнален процесор за корекция на нелинейната зависимост на напрежението на моста от налягането и на температурата върху съпротивлението на тензорезисторите.

Полезно е да се има предвид и наличието на цифрови модули на барометри с малко по-големи размери от интегралните. Такъв е MS5803-01BA на Measurement Specialties с обхват 300 hPa - 1100 hPa, грешка 2.5 hPa и 24 b число, предавано чрез I2C и SPI. Чувствителността е 12mPa при температурен обхват от -40 °С до +85 °С. Специфичен параметър е типичната промяна на показанията във времето от 1Pa годишно. Съществуват цифрови барометри, препоръчвани за измерване на атмосферното налягане при движение на асансьори и ескалатори в сгради, какъвто е ZPA2326-0311-R на Murata Manufacturing за налягане 800-1100 hPa с грешка на измерването 0,1 hPa и интерфейси SPI и I2C.

Друга група са сензорите за индустриални приложения, в които обикновено се измерва налягането на течности (значително по-често) или твърди тела, упражнявано върху мембраната им. Мерната единица е psi (0,0145 psi = 1 mbar). Характерни приложения са измерване на налягането на маслото в двигатели и редуктори, в климатици, фризери и др. Сензор само от Уитстонов мост е MLX90816 на Melexis, ползващ нейните схеми MLX328 и MLX329 за обработка на изходното напрежение. Измерва се налягане между 0 и 30 bar с типична чувствителност 5 mV/bar (при максималното захранващо напрежение 10 V, като при по-малко тя пропорционално намалява).

Със значително по-голямо приложение са модулите, например серията NPI-19 на Amphenol Advanced Sensors, която е сред малкото примери с ток като изходна величина. Приборите от серията са с обхват 0-172 mbar, грешка 0,5%, работна температура от 0 до +70 °С и диаметър 19 mm при дължина 7,1 mm. С изход като 24 b число през I2C е модулът 89BSD на Measurement Specialties с 5 разновидности за малки налягания и обхвати между 0-6 mbar и 0-30 mbar, сред специфичните приложения на които са газопреносните системи.

За монтиране на тръби и измерване налягането на протичащите през тях течности е сензорът 24PC Flow-Through Series на Honeywell с обхват 1-100 psi. Не по-малка е групата за измерване на силата на натиск (Force Compression Load Cell) с характерни приложения за измерване на тегло, в помпи и изпълнителни механизми в роботиката и др. Такъв е FS20 на Measurement Specialties с обхват 0-1500 грам-сила (силата, упражнявана от маса 1 g при земното ускорение).

Бързо се развива групата на безжичните сензори за налягането в автомобилни гуми, като предавателят им е външна интегрална схема. Такава е серията NXP1 на Amphenol Advanced Sensor с 8 b число за отчитане на налягането, един от сензорите на която е с обхват 0-1400 kPa, разрешаваща способност от 5,49 kPa/LSB (тя е промяната на налягането при изменение на числото с 1) и грешка на измерването от 6LSB в температурния обхват от -40 °С до +125 °С. Сензорът измерва и температурата на въздуха в гумите с грешка 8°С заедно с напрежението на захранващата го външна батерия – той се изключва при намаляването му на 2,1 V.

Последната група са сензорите за медицински цели, част от които са за относително налягане (Gage Pressure Sensor) – измерват разликата между налягането на течността или въздуха в съответния човешки орган и атмосферното. Типични приложения са измерване на налягането на кръвта, това на други течности и на преминаваща въздушна струя. Поради това, че обикновено се вграждат в катетри, задължително условие са минималните им размери. Налягането се измерва в милиметри живачен стълб (mmHg). Сензорът P330 на Amphenol Advanced Sensor с размери 0,9x0,33x0,18 mm съдържа два пиезорезистора, като за оформяне на Уитстонов мост се добавят два обикновени резистора. Измерва налягане между 450 и 1050 mmHg. На същия производител и със същата структура е Р162 за относително налягане между -50 mmHg и +300 mmHg.

Сензори за ускорение
Наричани още акселерометри, те измерват ускорението в една или повече посоки. В трикоординатните сензори (3-Axis Accellerometer) те са класическите X, Y и Z, като първите две посоки са в равнината на сензора, а третата е перпендикулярна на нея. Типичен представител на аналоговите сензори е ADXL316 на Analog Devices с 3 изходни напрежения, всяко пропорционално на ускорението на една от осите. При неподвижен сензор напреженията са половината от захранващото, а при движение нарастват или намаляват в зависимост от посоката му. Обхватът на ускорението е 0 – 19 g по всяка ос, а чувствителността е 57 mV/g.

Цифровият сензор ВМА422 на Bosch Sensortec е представител на категорията, предназначена основно за разпознаване на движенията на прибори (наклоняване, падане и удари), за реализация на крачкомери, разпознаване на жестове, компенсация на грешките в електронни компаси. Изходните му числа са 12b, предават се чрез I2C и SPI, възможно е програмиране на обхвата (2 g, 4 g, 8 g и 16 g) при стъпка 0,244 mg на първия и 2 пъти по-голяма на всеки от следващите. С аналогични обхвати и 14-битов изход е ВМА455 на същия производител.

Акселерометрите за 1 и 2 оси са с типични приложения в индустрията, транспорта, за контрол на вибрации и др. Едноосните се ползват в автомобилостроенето - автоматични старт-стоп системи, стабилизация по време на движение (ESC), електронно управление на окачването и т. н. Появата на ускорение в една посока може да бъде предизвикано и от наклоняване на обекта, поради което акселерометрите се ползват и като сензори за наклон (inclinometer). Пример за последния тип с посока Z е цифровият сензор SCA820-D04 на Murata с обхват 2 g, изходно 12-битово число (чрез SPI) и стъпка 1,11 mg. Цифровият сензор за 2 посоки (в равнината на корпуса) SCA100T-D07 на същия производител е с 11-битов изход чрез SPI и обхват 12 g.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top