Dal momento che ci sono molti diversi tipi di applicazioni per sensori di pressione, ci sono molti tipi di sensori disponibili con un'ampia varietà di caratteristiche, sia per ambienti difficili che corrosivi, apparecchiature mediche o dispositivi mobili. La selezione di un sensore di pressione significa scegliere da una vasta gamma di tecnologie, pacchetti, livelli di prestazioni e funzionalità per soddisfare più richieste per misurazioni accurate della pressione, come:
Pressione del Gas all'interno di un serbatoio, come un serbatoio del compressore industriale
Livello di misurazione o volume del liquido contenuto rilevamento della pressione nella parte inferiore di un recipiente
Misurazione delle differenze di pressione tra due punti in un sistema, come mezzo di monitoraggio o misurazione del flusso di liquidi o gas
Pressione barometrica: variazione della pressione atmosferica con condizioni meteorologiche o con altitudine. Utile nelle stazioni meteorologiche, monitoraggio ambientale o per aiutare la navigazione dead ritaking accanto a GPS o triangolazione cellulare
Che cos'è la pressione?
Pressione = forza/Area
In unità SI (MKS), una forza di un Newton, applicata a un'area di un metro quadrato, esercita una pressione di un Newton per metro quadrato, o un Pascal.
Qualsiasi tipo di sensore di pressione contiene un meccanismo o una struttura che riflette in modo proporzionale una forza applicata. L'area su cui viene applicata la forza è costante, per una data struttura del sensore.
Ci sono tre diversi tipi di pressioni da misurare: manometro, assoluto e differenziale.
La pressione del manometro è la pressione misurato rispetto alla pressione atmosferica ambientale. Può essere positivo per pressioni superiori all'atmosfera o negative per pressioni inferiori. Un sensore di pressione del manometro ha due porte, consente ai supporti alla pressione di riferimento e alla pressione. Una tipica applicazione per un sensore di pressione del manometro è di misurare i livelli di liquido dell'olio dell'acqua pressione del gas in un serbatoio ventilato utilizzando la differenza nella pressione idrostatica e nella pressione atmosferica ambientale. La maggior parte dei trasmettitori di pressione sul mercato misura la pressione del manometro, perché la maggior parte delle applicazioni industriali può utilizzare la pressione del manometro.
I sensori di pressione assoluta doneranno il risultato rispetto a zero (un vuoto perfetto). I sensori hanno una porta per i media per entrare ed esercitare la pressione sull'elemento di rilevamento, produrre un cambiamento positivo dell'uscita, di magnitude proporzionale alla pressione applicata.
Questo è utile nelle applicazioni che misurano la pressione atmosferica, o per determinare l'altitudine. I sensori di pressione assoluta vengono utilizzati anche nelle applicazioni di misurazione della pressione che saranno utilizzati a diverse altitude, dal momento che la pressione atmosferica varia con l'altitudine, la pressione del manometro non offre una lettura accurata. Questo tipo di sensore viene utilizzato nei sistemi di monitoraggio della pressione dei pneumatici per migliorare le prestazioni dei pneumatici.
I sensori di pressione differenziale misurano la differenza di pressione tra due punti, simili a come funziona un sensore manometro. Ma in questo caso la pressione di riferimento è uno dei punti nel sistema, come stabilito dal designer del sistema. La modifica dell'uscita differenziale è positiva o negativa, a seconda di quale è maggiore. La portata della modifica è proporzionale alla differenza di pressione tra i due settori.
Ad esempio, i sensori differenziali vengono utilizzati a volte per rilevare la differenza di pressione su entrambi i lati di un oggetto. I sensori di pressione differenziale sono spesso utilizzati per monitorare il flusso d'aria nelle applicazioni HVAC, come la stanza pulita, il tubo a palette, il monitoraggio della pressione dell'aria interna, il monitoraggio del filtro dell'aria.
Vale la pena ricordare che il "sensore di pressione" è un termine generico per fornire un dispositivo di rilevamento della pressione che può essere un sensore, un trasduttore o un trasmettitore, A seconda della progettazione dei circuiti elettrici collegati.
L'elemento di rilevamento responsabile del rilevamento e della misurazione degli effetti della pressione applicata produce un'uscita che non può essere utilizzata direttamente in un circuito elettronico-come un sistema basato su microcontrollori. La risposta fisica deve essere convertita in un segnale elettrico, e quindi è necessario il condizionamento del segnale per creare un segnale adatto e utilizzabile.
I sensori di pressione producono una tensione di uscita che varia con la pressione e le esperienze, di solito facendo riferimento all'elemento del sensore che rileva la pressione. Sono disponibili sensori di pressione per montaggio su scheda confezionati che richiedono al designer di prendere in mano la calibrazione, la compensazione della temperatura e l'amplificazione separatamente.
Confusingly, la frase "sensore di pressione" viene utilizzata anche a volte per fornire trasduttori e trasmettitori in generale. I nostri ingegneri guardano il sensore più come un nucleo di chip e abbiamo utilizzato più nuclei di silicio (silicio a diffusione d'olio) invece di nuclei ceramici, con un maggiore intervallo di misurazione e precisione.
I trasduttori di pressione, come i sensori di pressione, producono una tensione di uscita che varia con la pressione. Un trasduttore in questo contesto è un elemento di rilevamento combinato con circuiti di condizionamento del segnale, può essere compensato per le temperature e un amplificatore più conveniente per consentire la trasmissione di segnali dalla sorgente. Nota che per la maggior parte delle applicazioni c' è un vantaggio per la specifica dei trasduttori di pressione che sono compensati dalla temperatura piuttosto che non si cerca di eseguire una compensazione della temperatura personalizzata su un elemento di rilevamento della pressione, come il test richiesto può essere complicato e difficile.
I trasmettitori di pressione sono simili ai trasduttori, ma generano un segnale di corrente attraverso un carico a bassa impedenza piuttosto che un segnale di tensione. In genere l'uscita sarà una uscita industriale standard 4-20mA. Ma ora il mercato non è molto sorpreso dalla disordine dei nomi dei tre e ci sono uscite di corrente, tensione e resistenza. Tieni presente che in applicazioni portatili, i trasmettitori possono indossare le batterie verso il basso se vengono utilizzati in modo costante nella parte superiore del loro intervallo di pressione.
Un sensore di pressione elettronico si basa su una reazione fisica alla pressione applicata e poi misura il cambiamento proporzionale che ne deriva in modo elettronico. I problemi comunemente usati includono cambiamenti di capacità o cambiamenti nella resistenza ohmica di un estensimetro o di un elemento piezoelettrico, che sono proporzionali alla portata della deflessione quando viene applicata la pressione.
Requisiti importanti come il campo di misurazione, la compatibilità ambientale, le dimensioni fisiche e i requisiti di alimentazione e il tipo di misurazione della pressione richiesto saranno dotati di una forte influenza guida sugli ingegneri alla ricerca di una soluzione specifica per l'applicazione.
Un sensore di pressione capacitivo contiene un condensatore con una piastra rigida e una membrana flessibile come elettrodi. L'area di questi elettrodi è fissa, la capacità è proporzionale alla distanza tra gli elettrodi. La pressione da misurare viene applicata al lato della membrana flessibile e la deflessione che ne deriva un cambiamento di capacità che può essere misurato utilizzando un circuito elettrico.
Un trasduttore di pressione capacitivo si basa sul cambiamento di capacità prodotto dalla deflessione della membrana, che altera la geometria del condensatore
In un sensore di pressione di tipo estensimetrico, gli estensimetri In lamina o silicone sono fissati come un ponte di grano. Lo estensimetro è attaccato a un tipo di membrana, che si sgonfia quando viene applicata la pressione. Il segnale risultato viene quindi misurato, amplificato e condizionato dal circuito del ponte Wheatstone per fornire un trasduttore adatto-tensione o trasmettitore-uscita di corrente corrispondente alla pressione applicata, come mostrato nel diagramma.
Uno schema elettrico di un sensore A ponte
Gli elementi di rilevamento del poliuretano possono anche essere fissati in una formazione di ponti simili. Il diagramma sotto mostra come gli elementi di rilevamento di un sensore di pressione a ponte sono attaccati a un diaframma flessibile, in modo che la resistenza cambi in base alla magnitude della deflessione del diaframma. La linearità generale del sensore dipende dalla stabilità del diaframma, oltre il campo di misurazione stabilito, così come dalla linearità degli estensimetri o degli elementi di visualizzazione.
Gli elementi del sensore di pressione muslimata misurano i cambiamenti di resistenza in base alla grandezza della riflessione del diaframma
È facile da capire un sensore di pressione esagonale o capacitivo come dispositivo di grandi dimensioni e MEMS è il tipo mini. Il LEFOO non ha ancora piani per lo sviluppo di prodotti MEMS.
Capire i tipi di sensori nell'uso comune, i loro principi operativi e le modalità di utilizzo (assoluto, calibro o differenziale) può aiutare gli ingegneri a prendere le scelte iniziali quando identificano il sensore più adatto tra cui scegliere per una data applicazione.
I materiali utilizzati e il tipo di costruzione possono avere un'esperienza importante su aspetti come il campo di misurazione, fattori limitanti come la pressione massima di sopravvivenza a cui può essere esposto un sensore, il suo tempo di stabilizzazione dopo la saldatura e la stabilità a lungo termine nella richiesta.
Una conoscenza delle proprietà di uscita elettrica, E i circuiti necessari per l'interazione con il sistema elettronico host-in genere un microcontrollore-o un sistema di controllo basato su microprocessore-possono aiutare a valutare in che modo la scelta del sensore di pressione influisca sulle difficili difficoltà di integrazione elettronica.
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