Senzorii de presiune CFSensor: inovație și fiabilitate pentru aplicații industriale
Datorită tehnologiei avansate de producție, echipelor dedicate de cercetare și dezvoltare, abordării științifice privind managementul producției și standardelor riguroase de ambalare și testare, CFSensor poate produce senzori de presiune de înaltă calitate la prețuri excepțional de competitive.Presiune absolută, relativă și diferențială
În esență, senzorii măsoară diferența de presiune, P, între partea superioară (P1) și partea inferioară (P2) a diafragmei, exprimată drept P = P1 - P2.
Senzor de presiune absolută: Aici, P = P1 - P2, dar deoarece P2 este sigilat la presiune zero (vid), rezultatul este pur și simplu P = P1.
Senzor de presiune (relativă): Acesta măsoară P = P1 - PA, unde PA reprezintă presiunea atmosferică ambientală.
În funcție de tipul senzorului, P1 poate fi mai mare sau mai mic decât presiunea atmosferică.
Senzor de presiune diferențială: Acesta măsoară diferența dintre două presiuni, P = P1 - P2.
Din nou, în funcție de tipul senzorului, P1 poate fi mai mare sau mai mic decât P2.
În funcție de tipul și intervalul de presiune, senzorii sunt proiectați să reziste la 1,5 până la de 2 ori presiunea nominală fără deteriorare sau derivare a parametrilor.
Unele tipuri specifică, de asemenea, un nivel de presiune până la care nu va fi cauzată o defecțiune mecanică (presiune de spargere), de obicei de aproximativ trei ori presiunea nominală. Totuși, odată ce un senzor este expus la această presiune, parametrii săi nu vor mai respecta specificațiile fișei tehnice.
Cum funcționează un senzor de presiune MEMS piezorezistiv
Piezorezistivitate
Rezistivitatea electrică, ρ, cuantifică cât de mult se opune un material fluxului de curent electric.
Rezistența, R, a unui corp cu lungime ℓ, secțiune transversală constantă A și rezistivitate ρ este:
Când un rezistor realizat din siliciu de tip p este supus stresului, modificarea rezistenței cauzată de efectul piezorezistiv (ρ) este semnificativ mai mare decât orice schimbare cauzată de geometrie (ℓ, A). Din acest motiv, putem neglija schimbările geometrice și putem exprima schimbarea rezistenței astfel:
Aici πL și πT sunt coeficienții piezorezistivi longitudinali și transversali, în timp ce σL și σT reprezintă tensiunea asupra piezorezistorilor.
Cel mai simplu senzor practic
În cea mai simplă variantă a sa, un senzor de presiune practic constă din patru piezorezistori integrați într-o diafragmă flexibilă din siliciu. Diafragma este o plăcuță de siliciu de tip n, de obicei cu o grosime de zeci de micrometri (μm).
Piezorezistorii de tip P sunt implantați pe aceasta folosind ioni de bor, de aproximativ câțiva micrometri grosime. Presiunea îndoaie diafragma, creând zone cu tensiune de tracțiune ridicată aproape de margini, exact acolo unde sunt plasați rezistorii.
Acești patru rezistori formează o punte Wheatstone. Cei doi rezistori longitudinali (R1, R3) cresc rezistența la tensiune, în timp ce cei transversali (R2, R4) scad rezistența.
Nodurile Vs+ (1) și GND (3) sunt conectate la o tensiune de intrare cunoscută Vin sau la o sursă de curent Iin. Tensiunea de ieșire Vout apare între nodurile Vo+ (2) și Vo- (4).
Senzori fără compensare
Acești senzori conțin doar cei patru piezorezistori pe o diafragmă flexibilă de siliciu, formând o punte Wheatstone, conectată direct la pinii pachetului.
Ei pot fi alimentați folosind tensiune constantă sau curent constant, dar pentru seriile XGZP160, XGPZ166, XGPZ167, XGPZ168, XGPZ183, XGPZ185 și XGPZ190, o sursă de curent constant este o abordare mai bună, deoarece oferă coeficienți de temperatură TCO (offset) și TCS (span) mai buni.
Seriile XGZP170 și XGZP182, însă, sunt proiectate pentru tensiune constantă.
În funcție de senzor și presiune, vei vedea o ieșire nominală (FSS – Full Scale Span) între 30 și 120 mV la 5 V sau 1 mA.
| Important: Toleranțele de fabricație înseamnă că tensiunea de ieșire nu este zero la presiune zero (offset), iar senzorii cu specificații identice vor indica valori de ieșire ușor diferite la aceeași presiune. De asemenea, atât offset-ul, cât și FSS sunt dependente de temperatură. Deși offset-ul poate fi compensat relativ ușor, variațiile FSS și ale rezultatelor temperaturii nu pot fi compensate. Dacă aplicația ta necesită o acuratețe mai mare, un senzor cu compensație de offset și de span sau un senzor complet calibrat este alegerea mai bună. |
Exemplu: Senzorul de presiune XGZP160040S cu manometru (40 kPa), alimentat de o sursă de curent constant de 1 mA, are un offset de ±10 mV și o tensiune de ieșire la presiune nominală de 55... 75 mV (65 mV ±15,4%).
TCO și TCS sunt ±0,02 %FS/°C (obișnuit) și ±0,05 %FS/°C (maxim) pe o plajă de temperatură între 0 și 60 °C.
Senzori cu compensare a offeset-ului și span-ului
Acești senzori preiau baza necompensată și adaugă rezitori finisați cu laser pentru a compensa offset-ul și span-ul. De asemenea, vin cu un termistor pentru compensarea temperaturii.
Exemplu: Senzorul de presiune XGZP195050SG cu manometru (50 kPa, manometru, 10 V) are un offset de ±1 mV și o tensiune de ieșire la presiunea nominală de 38,5... 41,5 mV, sau 40 mV ±3,8%.
TCO și TCS (coeficientul de temperatură al offset-ului și al span-ului) sunt ±20 μV/°C (maxim), corespunzând ±(0,048... 0.052) %FS/°C în intervalul de temperatură între 0 și 60 °C. Acestea sunt cifre impresionante, mai ales având în vedere că senzorii alimentați de tensiune prezintă de obicei valori TCO și TCS de aproximativ ±0,2 %FS/°C.
Senzori calibrați cu ieșire digitală sau de tensiune
Senzorii calibrați duc lucrurile mai departe. Aceștia folosesc un ASIC dedicat pentru a compensa erorile de offset și span, neliniaritate, repetibilitate, histerezis de presiune și efecte de temperatură. Acest lucru permite producătorului să specifice un singur parametru semnificativ: acuratețea totală.
Senzorii de la CFSensor oferă fie o interfață digitală I²C, fie o ieșire de tensiune. Majoritatea dispozitivelor ating o acuratețe totală de ±2% sau ±2,5% din Full Scale Span (FSS) pe un interval de temperatură între 0 și 60 °C. Majoritatea senzorilor funcționează cu o sursă de 5 V, dar sunt disponibile și versiuni personalizate pentru sistemele de 3,3 V sau 3 V.
Seria XGZP6891D suportă o plajă largă de tensiuni de alimentare, de la 2,5 la 5,5 V.
| Dacă ai nevoie de o precizie mai mare (de exemplu ±1% FSS), funcționare de la 3,3 V sau 3 V, sau un interval personalizat de tensiune de ieșire, anunță-ne. Vom discuta cerințele tale direct cu producătorul și ne vom asigura că găsim soluția potrivită. |
O gamă largă de senzori de presiune de la CFSensor este disponibilă pe site-ul nostru. Cele mai utilizate tipuri sunt în stoc și gata de expediere imediată, în timp ce variante suplimentare pot fi furnizate la cerere. Suntem, de asemenea, aici să te ajutăm să alegi soluția potrivită pentru aplicația ta.
Feedback-ul tău ne ajută să creăm conținut cu adevărat util pentru cititorii noștri. Evaluează informațiile de mai sus printr-o contribuție imaginară dedicată acestui articol.
Dacă ai orice întrebări sau comentarii, nu ezita să ne contactezi. Îți mulțumim încă o dată pentru timp și încredere.
Ești interesat de mai multe informații despre produsele CFSensor sau ai nevoie de sfaturi tehnice pentru alegerea produsului potrivit? Sau poate că ai alte întrebări sau solicitări? Contactează-ne, iar noi te vom ajuta cu plăcere!
Încearcă o mostră pentru proiectul tău
Ai nevoie să testezi o componentă în timpul dezvoltării? Nu ezita să ne contactezi, iar noi îți vom oferi o mostră pentru proiectul tău. Analizăm fiecare cerere în mod individual, așa că te rugăm să ne oferi o scurtă prezentare a proiectului tău în formularul de mai jos.
Observație: mostrele sunt furnizate doar pentru proiecte de dezvoltare, nu și pentru uz personal individual.
Îți mulțumim pentru înțelegere.
Vă plac articolele noastre? Dacă da, atunci nu ratați nici unul! Nu trebuie să vă faceți griji în privința modului de livrare. Ne vom ocupa noi de tot pentru dvs.
