圧力センサー向けMAX40109の紹介

世の中には圧力を検出している機器が多くあります。重量・荷重を測定するストレインゲージ/ロードセル、空気圧・水圧システムで測定する圧力トランスミッタなどがあります。本コンテンツでは圧力検出に求めれる課題を説明し、それらに対応するAnalog Devices, Inc.(以下、アナログ・デバイセズ社)の圧力センサー向けAFE(アナログフロントエンド)である「MAX40109」を紹介します。

産業分野では工場の自動制御化に伴う荷重の検出や空気圧や水圧を活用するポンプ・コンプレッサ等に使用されています。それ以外にも医療分野では血圧計、自動車関連ではエアバックやエアコン、身近なところでは洗濯機・食洗器・冷蔵庫などにも使用されています。

周辺部品のばらつきによる精度低下

圧力センサーから直接微小信号を読み取るためのアナログ回路に必要な外付け部品を減らして、センサーと処理回路を直接接続でき、シンプルな集積回路が求められます。

センサー特有の非線形性や温度変化による誤差

圧力センサーには特有の非線形性や温度変化による誤差（ゼロ圧力時のオフセットなど）があり、簡単に補正できること。外部にマイコンを置かなくても高精度な補正を完結できることが求められます。

電源のばらつきによる誤差

圧力センサーに加える励起電圧/励起電流は測定精度に影響を与えるため、非常に高い精度の電源であること。基板の配線による影響を減らすために、IC内部に電源機能が内蔵されることが求められます。

製品特長

• 校正のためのレーザートリム抵抗器が不要
• ゼロ圧力時のセンサーオフセットを±90mV/Vまで補正
• 抵抗ブリッジによる温度測定が可能（外部サーミスタやダイオードが不要になる）
• デジタル出力（I2C/1-Wire）とアナログ出力（4-20mA/5V）の両方に対応
• セラミックセンサーとピエゾ抵抗センサーの両方に対応
• 多項式圧力補正と内蔵MTPキャリブレーションメモリにより、外部マイクロコントローラが不要

さまざまなセンサー種類/測定方式に対応

MAX40109はセラミックセンサーとピエゾ抵抗センサー入力の両方に対応しています。セラミックセンサー使用時は、ICの設定によってMAX40109からセンサーに加える励起電圧/励起電流を切り替えて、圧力測定と温度測定を時分割制御で実現可能です。
ピエゾ抵抗センサー使用時は、MAX40109からの励起電流によって圧力測定と温度測定を同時に制御可能です。

キャリブレーション機能によって非常に低い測定誤差を実現

多項式圧力補正機能によって、センサー特有の非線形性や温度変化による誤差を補正可能です。下記の画像は3次多項式を用いて補正した際の測定精度を表しています。

MAX40109デモ紹介動画

アナログ・デバイセズ社が保有しているコンプレッサから出力された空気圧を測定するデモ動画です。市販の高価格な空気圧センサーをリファレンスとした時に、MAX40109を使用した構成でも同等の測定精度を実現しています。

はじめての 1-Wire®

Analog Devices, Inc.(以下、アナログ・デバイセズ社)の1本の信号線のみで双方向通信かつ電源供給可能な1-Wire(シリアルインターフェイス)の特長をご紹介します。