Tipi di sensori di pressione
I Introduzione
I dispositivi in grado di misurare la pressione e fornire segnali elettrici a distanza sono collettivamente chiamati sensori di pressione. Il sensore di pressione è una parte importante dello strumento di rilevamento della pressione e le sue tipologie strutturali sono varie. I tipi comuni includono sensore di pressione estensimetrico, sensore di pressione piezoresistivo, sensore di pressione capacitivo, sensore di pressione piezoelettrico e sensore di pressione del tipo a frequenza di vibrazione.
Inoltre, sono disponibili sensori di pressione fotoelettrici, a fibra ottica e a ultrasuoni. Il sensore di pressione può convertire direttamente la pressione misurata in varie forme di segnali elettrici, il che è conveniente per soddisfare i requisiti di rilevamento e controllo centralizzati di sistemi automatizzati ed è quindi ampiamente utilizzato nella produzione industriale.
II Cos'è un sensore di pressione?
Un sensore di pressione (trasduttore di pressione) è un dispositivo in grado di rilevare i segnali di pressione e convertirli in segnali elettrici di uscita utilizzabili in conformità con determinate regole.
Parlando di sensori di pressione dobbiamo derivare il concetto di trasmettitore di pressione.
Solitamente il sensore è composto da due parti, ovvero l'elemento sensibile e l'elemento di conversione. L'elemento sensibile si riferisce alla parte del sensore che può sentire o rispondere direttamente alla misura; l'elemento di conversione si riferisce alla parte del sensore che converte la deformazione misurata avvertita o ricevuta dall'elemento sensibile in un segnale elettrico adatto alla trasmissione o alla misurazione.
Poiché il segnale in uscita dal sensore è generalmente molto debole, necessita di essere modulato e amplificato. Con lo sviluppo della tecnologia integrata, le persone installano anche questa parte del circuito, l'alimentazione e altri circuiti all'interno del sensore. In questo modo il sensore può emettere segnali utilizzabili, facili da elaborare e trasmettere. Quando la tecnologia è relativamente arretrata rispetto al passato, il cosiddetto sensore si riferisce all'elemento sensibile di cui sopra e il trasmettitore è l'elemento di conversione di cui sopra.
Il sensore di pressione si riferisce generalmente ad un elemento sensibile che converte un segnale di pressione modificato in un corrispondente segnale di resistenza o capacità, come un elemento piezoresistivo, un elemento piezoresistivo e così via. Per trasmettitore di pressione si intende generalmente un insieme completo di gruppi circuitali per la misura della pressione composti da un elemento sensibile alla pressione e da un circuito di condizionamento. In genere può emettere direttamente un segnale di tensione standard o un segnale di corrente correlato linearmente alla pressione per lo strumento, il PLC, la scheda di acquisizione, ecc. Il dispositivo effettua la raccolta diretta.
Sensori di pressione
III Termini comuni per i sensori di pressione
La pressione è uno dei parametri importanti nella produzione industriale. Al fine di garantire il normale funzionamento della produzione, la pressione deve essere monitorata e controllata. I seguenti sono i termini comunemente usati quando si seleziona un sensore di pressione:
(1) Pressione standard
La pressione espressa in termini di pressione atmosferica è maggiore della pressione atmosferica e viene chiamata pressione positiva; inferiore alla pressione atmosferica è chiamata pressione negativa.
(2) Pressione assoluta
La pressione è espressa nel vuoto assoluto.
(3) Pressione relativa
L'entità della pressione per l'oggetto di confronto (pressione standard).
(4) Pressione atmosferica
Si riferisce alla pressione atmosferica. La pressione atmosferica standard (1 atm) equivale alla pressione di una colonna di mercurio da 760 mm.
(5) Vuoto
Si riferisce ad uno stato di pressione inferiore alla pressione atmosferica. 1Torr = 1/760 di pressione atmosferica (atm).
(6) Intervallo della pressione di rilevamento
Si riferisce al campo di pressione adattabile del sensore.
(7) Può resistere alla pressione
Quando la pressione di prova viene ripristinata, le prestazioni possono resistere alla pressione senza degradazione.
(8) Precisione di andata e ritorno
Ad una certa temperatura (23°C), quando la pressione viene aumentata o diminuita, si ottiene il valore di fluttuazione della pressione del punto di funzionamento ottenuto dividendo il valore della pressione inversa in uscita per il valore di fondo scala della pressione rilevata.
(9) Precisione
A una determinata temperatura (23 °C), quando vengono aggiunte la pressione zero e la pressione nominale, il valore si ottiene rimuovendo il valore che devia dal valore specificato della corrente di uscita (4 mA, 20 mA) con il valore di fondo scala. L'unità è espressa in% FS.
(10) Lineare
L'uscita analogica cambia linearmente con la pressione rilevata, ma si discosta dalla linea retta ideale. Esprimere questa deviazione come percentuale del valore di fondo scala è chiamato linearità.
(11) Isteresi (lineare)
Utilizzare la tensione zero e la tensione nominale per tracciare una linea retta ideale tra il valore della corrente (o della tensione) in uscita, trovare la differenza tra il valore della corrente (o della tensione) e il valore della corrente (o della tensione) ideale come errore, quindi trovare il valore aumento e diminuzione della pressione Valore dell'errore temporale. Il valore ottenuto dividendo il valore di fondo scala della corrente (o della tensione) per il valore massimo del valore assoluto della suddetta differenza è l'isteresi. L'unità è espressa in% FS.
(12) Isteresi
Il valore ottenuto dividendo la differenza tra la pressione del punto ON in uscita e la pressione del punto OFF per il valore di fondo scala della pressione è l'isteresi.
(13) G non corrosivo come
Si riferisce alle sostanze (azoto, anidride carbonica, ecc.) e ai gas inerti (argon, neon, ecc.) contenuti nell'aria.
Sensore di pressione
IV Parametri
Esistono molti tipi di sensori di pressione e anche le loro prestazioni sono abbastanza diverse. Come scegliere un sensore più adatto per un uso economico e ragionevole?
(1)Intervallo di pressione nominale
Il campo di pressione nominale è il campo di pressione che soddisfa il valore specificato nello standard. Cioè, tra la temperatura più alta e quella più bassa, il campo di pressione di uscita del sensore soddisfa le caratteristiche operative specificate. Nell'applicazione reale, la pressione misurata dal sensore rientra in questo intervallo.
(2)Intervallo di pressione massima
Il campo di pressione massima si riferisce alla pressione massima che il sensore può sopportare per un lungo periodo senza causare cambiamenti permanenti nelle caratteristiche di uscita. Soprattutto per i sensori di pressione a semiconduttore, al fine di migliorare la linearità e le caratteristiche di temperatura, il campo di pressione nominale è generalmente notevolmente ridotto. Pertanto, anche se utilizzato continuamente al di sopra della pressione nominale, non verrà danneggiato. Generalmente la pressione massima è 2-3 volte il valore massimo della pressione nominale.
(3)Danno pressione
La pressione di danneggiamento si riferisce alla pressione massima che può essere applicata al sensore senza danneggiare l'elemento sensore o l'alloggiamento del sensore.
(4)Linearità
La linearità si riferisce alla deviazione massima della relazione lineare tra l'uscita del sensore e la pressione all'interno dell'intervallo della pressione di esercizio.
(5)Isteresi della pressione
È la differenza tra l'uscita del sensore quando la pressione di esercizio minima e la pressione di esercizio massima si avvicinano a una determinata pressione a temperatura ambiente e nell'intervallo di pressione di esercizio.
(6)Intervallo di temperatura
Il campo di temperatura del sensore di pressione è suddiviso in un campo di temperatura di compensazione e un campo di temperatura di esercizio. L'intervallo di temperatura compensato è dovuto alla compensazione della temperatura applicata e la precisione rientra nell'intervallo di temperatura entro l'intervallo nominale. L'intervallo di temperatura operativa è l'intervallo di temperatura per garantire che il sensore di pressione possa funzionare normalmente.
Piccolo sensore di pressione
V Tipi di sensori di pressione e loro principi
5.1 Sensore di pressione con estensimetro
5.1.1 Definizione e composizione del sensore di pressione estensimetrico
Il sensore di pressione a deformazione è un sensore che misura indirettamente la pressione misurando la deformazione di vari elementi elastici. A seconda dei diversi materiali, gli elementi di deformazione possono essere suddivisi in due categorie: metallici e semiconduttori. Il principio di funzionamento dell'elemento di deformazione si basa sull'effetto di deformazione del conduttore e del semiconduttore, ovvero quando il conduttore e il materiale semiconduttore vengono deformati meccanicamente, il valore di resistenza cambierà.
5.1.2 Principio di funzionamento del sensore di pressione estensimetrico
Quando il filo metallico è sottoposto a una forza esterna, la sua lunghezza e la sezione trasversale cambieranno, così come il suo valore di resistenza. Se il filo metallico viene allungato da una forza esterna, la sua lunghezza aumenterà, mentre la sezione trasversale diminuirà, il valore di resistenza aumenterà. Grande. Quando il filo metallico viene compresso da una forza esterna, la lunghezza diminuisce, la sezione trasversale aumenta e il valore di resistenza diminuisce. Finché viene misurata la variazione della tensione ai capi del resistore, è possibile ottenere la deformazione del filo teso.
Sensore di pressione estensimetrico
5.2 Sensore di pressione piezoresistivo
5.2.1 Definizione di sensore di pressione piezoresistivo
Il sensore di pressione piezoresistivo si riferisce a un sensore realizzato utilizzando l'effetto piezoresistivo del materiale di silicio monocristallino e la tecnologia dei circuiti integrati. Dopo che il materiale di silicio monocristallino è stato sottoposto a forza, la resistività cambia e attraverso il circuito di misurazione è possibile ottenere l'uscita del segnale elettrico proporzionale alla variazione della forza. Viene anche chiamato sensore di pressione piezoresistivo al silicio diffuso. È diverso dall'estensimetro adesivo che necessita di rilevare indirettamente la forza esterna attraverso l'elemento sensibile elastico ma rileva direttamente la pressione misurata attraverso il diaframma in silicio.
5.2.2 Principio del sensore di pressione piezoresistivo - Effetto piezoresistivo
I sensori di pressione piezoresistivi si basano principalmente sull'effetto piezoresistivo . L'effetto piezoresistivo viene utilizzato per descrivere la variazione di resistenza di un materiale sottoposto a stress meccanico. A differenza dell'effetto piezoelettrico, l'effetto piezoresistivo produce solo variazioni di impedenza e non genera cariche.
È stato scoperto che la maggior parte dei materiali metallici e dei materiali semiconduttori hanno effetti piezoresistivi. Tra questi, l'effetto piezoresistivo nei materiali semiconduttori è molto maggiore di quello dei metalli. Poiché oggi il silicio è la principale materia prima dei circuiti integrati, l'applicazione di elementi piezoresistivi in silicio diventa molto significativa. La variazione di resistenza del silicio deriva non solo dalla deformazione geometrica legata allo stress ma anche dalla resistenza allo stress del materiale stesso, che rende il suo fattore di grado centinaia di volte maggiore di quello del metallo.
La variazione di resistenza del silicio di tipo N è dovuta principalmente alla ridistribuzione dei portatori tra le valli della banda di conduzione di diversa mobilità causata dallo spostamento delle sue tre coppie di valli della banda di conduzione, che a sua volta fa sì che la mobilità degli elettroni cambi in diverse direzioni del flusso . Il secondo è dovuto alla variazione della Massa effettiva dovuta al cambiamento della forma della valle della banda di conduzione . Nel silicio di tipo P, questo fenomeno diventa più complicato e porta anche a cambiamenti di massa equivalenti e alla conversione dei fori.
Il sensore di pressione piezoresistivo è generalmente collegato al colmo del ponte di Wheatstone attraverso il filo conduttore. Normalmente, il nucleo sensibile non ha pressione esterna e il ponte è in uno stato bilanciato (chiamato posizione zero). Quando la pressione del sensore viene modificata, la resistenza del chip cambia e il ponte perderà l'equilibrio. Se si aggiunge un alimentatore a corrente o tensione costante al ponte, il ponte emetterà un segnale di tensione corrispondente alla pressione, in modo che la variazione di resistenza del sensore venga convertita in un segnale di pressione emesso dal ponte. Il ponte rileva la variazione del valore della resistenza, dopo l'amplificazione e quindi, attraverso la conversione di tensione e corrente, viene trasformato nel corrispondente segnale di corrente, che viene compensato dal circuito di correzione non lineare, ovvero la tensione di ingresso corrisponde linearmente a il rapporto 4 ~ 20 mA segnale di uscita standard.
Al fine di ridurre l'influenza delle variazioni di temperatura sul valore della resistenza centrale e migliorare la precisione della misurazione, i sensori di pressione adottano misure di compensazione della temperatura per mantenere un elevato livello di indicatori tecnici come deriva dello zero, sensibilità, linearità, stabilità e così via.
Sensore di pressione piezoresistivo
5.3 Sensore capacitivo di pressione
5.3.1 Definizione e principio del sensore di pressione capacitivo
Un sensore di pressione capacitivo è un sensore di pressione che utilizza la capacità come elemento sensibile per convertire la pressione misurata in una variazione del valore di capacità. Questo tipo di sensore di pressione utilizza generalmente una pellicola metallica rotonda o una pellicola placcata in metallo come elettrodo del condensatore. Quando il film viene deformato dalla pressione, la capacità formata tra il film e l'elettrodo fisso cambia. Segnali elettrici di un certo rapporto.
5.3.2 Classificazione dei sensori di pressione capacitivi
I sensori di pressione capacitivi sono sensori capacitivi con distanze polari variabili, che possono essere suddivisi in sensori di pressione capacitivi singoli e sensori di pressione capacitivi differenziali.
(1) Sensore di pressione capacitivo singolo
È costituito da una pellicola circolare e da un elettrodo fisso. La membrana si deforma sotto l'influenza della pressione, modificando così la capacità del condensatore. La sua sensibilità è approssimativamente proporzionale all'area e alla pressione della membrana e inversamente proporzionale alla tensione della membrana e alla distanza dalla membrana all'elettrodo fisso.
Un altro tipo di elettrodo fisso assume una forma sferica concava e un diaframma è un piano di tensione fissato attorno alla periferia. Il diaframma può essere realizzato placcando uno strato metallico di plastica. Questo tipo è adatto per misurare la bassa tensione e ha un'elevata capacità di sovraccarico. Un sensore di pressione a capacità singola che misura l'alta pressione può anche essere realizzato con un diaframma a polo mobile con pistone. Questa tipologia può ridurre l'area di compressione diretta del diaframma, in modo da utilizzare un diaframma più sottile per migliorare la sensibilità. È inoltre confezionato con varie parti di compensazione e protezione e circuiti amplificatori per migliorare la capacità anti-interferenza. Tali sensori sono adatti per misurare alte tensioni dinamiche e telemetria di aerei. Il sensore di pressione a capacità singola è anche di tipo microfonico (ovvero
(2) Sensore di pressione differenziale capacitivo
L'elettrodo a membrana portante della pressione del sensore di pressione capacitivo differenziale si trova tra due elettrodi fissi per formare due condensatori. Sotto l'effetto della pressione, la capacità di un condensatore aumenta e quella dell'altro diminuisce di conseguenza. Il risultato della misurazione viene emesso dal circuito differenziale. Il suo elettrodo fisso è realizzato placcando uno strato di metallo sulla superficie di vetro curvato concavo. Durante il sovraccarico, la membrana è protetta dalla superficie concava e non si rompe.
Il sensore di pressione capacitivo differenziale ha una sensibilità maggiore e una migliore linearità rispetto al tipo capacitivo singolo, ma è più difficile da elaborare (particolarmente difficile garantire la simmetria) e non può ottenere l'isolamento del gas o del liquido misurato, quindi non è adatto per lavorare in fluidi corrosivi o impuri.
Sensore di pressione capacitivo
5.4 Sensore di pressione piezoelettrico
I sensori di pressione piezoelettrici si basano principalmente sull'effetto piezoelettrico (effetto piezoelettrico), che utilizza componenti elettrici e altri macchinari per convertire la pressione da misurare in elettricità, e quindi esegue i relativi lavori di misurazione. Strumenti di precisione come molti trasmettitori di pressione e sensori di pressione.
L'effetto piezoelettrico può essere suddiviso in effetto piezoelettrico positivo ed effetto piezoelettrico inverso.
(1) Effetto piezoelettrico positivo
Quando il cristallo è sottoposto ad una forza esterna in una direzione fissa, al suo interno avviene un fenomeno di polarizzazione elettrica, e su alcune due superfici si genera una carica opposta al segno; quando la forza esterna viene rimossa, il cristallo ritorna allo stato scarico; Quando cambia, la polarità della carica cambia di conseguenza; la quantità di carica generata dalla forza del cristallo è proporzionale all'entità della forza esterna. La maggior parte dei sensori piezoelettrici sono realizzati utilizzando l'effetto piezoelettrico positivo.
(2) Effetto piezoelettrico inverso
L'effetto piezoelettrico inverso si riferisce al fenomeno dell'applicazione di un campo elettrico alternato al cristallo per provocarne la deformazione meccanica, noto anche come effetto elettrostrittivo. I trasduttori realizzati con l'effetto piezoelettrico inverso possono essere utilizzati nell'ingegneria elettroacustica e ultrasonica. Esistono cinque forme base di deformazione piezoelettrica: deformazione dello spessore, deformazione della lunghezza, deformazione del volume, taglio dello spessore e taglio piano. I cristalli piezoelettrici sono anisotropi e non tutti i cristalli possono produrre effetti piezoelettrici in questi cinque stati. Ad esempio, il cristallo di quarzo non ha alcun effetto piezoelettrico sulla deformazione del volume, ma ha un buon effetto piezoelettrico sulla deformazione dello spessore e sulla deformazione della lunghezza.
Sensore di pressione piezoelettrico
5.5 Sensore di pressione induttivo
Sensore di pressione elettromagnetico è il nome generale di una varietà di sensori che utilizzano principi elettromagnetici, tra cui principalmente un sensore di pressione induttivo, un sensore di pressione Hall, un sensore di pressione a correnti parassite e così via.
Il principio di funzionamento del sensore di pressione induttivo è dovuto ai diversi materiali magnetici e alla permeabilità. Quando la pressione agisce sulla membrana, la dimensione del traferro cambia. La variazione del traferro influisce sulla variazione dell'induttanza della bobina. L'uscita del segnale corrispondente, in modo da raggiungere lo scopo di misurare la pressione. Questo tipo di sensore di pressione può essere suddiviso in due tipologie in base alla variazione del circuito magnetico: a riluttanza variabile e a permeabilità variabile.
(1) I componenti principali del sensore di pressione a riluttanza variabile sono il nucleo di ferro e il diaframma. Il traferro tra loro forma un circuito magnetico. Quando c'è pressione, la dimensione del traferro cambia, cioè cambia la resistenza magnetica. Se viene applicata una certa tensione alla bobina con nucleo di ferro, la corrente cambierà con il cambiamento del traferro, misurando così la pressione.
(2) In caso di elevata densità di flusso magnetico, la permeabilità del materiale ferromagnetico è instabile. In questo caso, per la misurazione è possibile utilizzare un sensore di pressione a permeabilità variabile. Il sensore di pressione a permeabilità variabile sostituisce il nucleo di ferro con un elemento magnetico mobile. La variazione di pressione provoca il movimento dell'elemento magnetico e la permeabilità cambia ottenendo così il valore della pressione.
Sensore di pressione induttivo
5.6 Sensore di pressione Hall
I sensori di pressione Hall sono realizzati in base all'effetto Hall di alcuni materiali semiconduttori. L'effetto Hall si riferisce al fenomeno per cui quando un conduttore solido è posto in un campo magnetico e passa una corrente, i portatori di carica nel conduttore vengono polarizzati da un lato dalla forza di Lorentz, e quindi viene generata una tensione (tensione di Hall). La forza del campo elettrico causata dalla tensione bilancerà la forza di Lorentz. Attraverso la polarità della tensione di Hall si può verificare che la corrente all'interno del conduttore è causata dal movimento di particelle cariche negativamente (elettroni liberi).
L'applicazione di un campo magnetico perpendicolare alla direzione della corrente sul conduttore farà sì che gli elettroni nel filo vengano raccolti dalla forza di Lorentz, generando così un campo elettrico nella direzione della concentrazione degli elettroni. Questo campo elettrico farà sì che gli elettroni successivi siano bilanciati dall'elettricità. La forza di Lorentz causata dal campo magnetico consente agli elettroni successivi di passare agevolmente senza andare alla deriva. Questo è chiamato effetto Hall E. La tensione incorporata generata è chiamata tensione di Hall .
Sensore ad effetto Hall
5.7 Sensore di pressione a correnti parassite
Il sensore di pressione si basa sull'effetto delle correnti parassite . L'effetto delle correnti parassite è causato dall'intersezione di un campo magnetico in movimento e un conduttore metallico, o dall'intersezione perpendicolare di un conduttore metallico in movimento e un campo magnetico. In breve, è causato dall'effetto di induzione elettromagnetica. Questa azione produce una corrente che circola nel conduttore.
Le caratteristiche delle correnti parassite fanno sì che il rilevamento delle correnti parassite abbia una risposta in frequenza pari a zero e altre caratteristiche, quindi il sensore di pressione delle correnti parassite può essere utilizzato per il rilevamento della forza statica.
Sonde a correnti parassite
5.8 Sensore di pressione risonante
Il sensore di pressione risonante è un sensore di pressione che utilizza un elemento risonante per convertire la pressione misurata in un segnale di frequenza. Le applicazioni importanti dei sensori risonanti sono il sensore di pressione a filo vibrante, il sensore di pressione a cilindro vibrante, il sensore di pressione a membrana e il sensore di pressione risonante a cristallo di quarzo.
Quando il parametro misurato cambia, la frequenza di vibrazione naturale dell'elemento vibrante cambia di conseguenza. Attraverso il corrispondente circuito di misura si può ottenere un segnale elettrico che abbia una certa relazione con il parametro misurato.
Sensore di pressione risonante
VI Circuito di alimentazione ed elaborazione del segnale del sensore di pressione piezoresistivo
6.1 Circuito di alimentazione
Il sensore piezoresistivo può essere alimentato da una sorgente di tensione costante o da una sorgente di corrente costante. Tuttavia, rispetto alla sorgente di corrente costante, esiste il problema che l'influenza della temperatura ambiente non può essere eliminata.
Circuito di alimentazione
Supponendo che le resistenze iniziali dei quattro resistori di diffusione siano tutte uguali e R, quando c'è stress, le resistenze dei due resistori aumentano di un incremento di △R, e gli altri due resistori diminuiscono di una diminuzione di △R. A causa dell'influenza della temperatura, ogni piccolo valore di resistenza ha una variazione di △R T . Pertanto, l'output del bridge:
A pressione costante:
Si può vedere che la tensione di uscita V è correlata alla temperatura ed è non lineare, quindi quando l'alimentazione è fornita da una sorgente di tensione costante, l'influenza della temperatura non può essere eliminata. In una corrente costante V = I △ R .
Ciò dimostra che la tensione di uscita V è indipendente dalla temperatura, il che elimina l'influenza della temperatura sul segnale di uscita del sensore. Pertanto, è possibile utilizzare il circuito di alimentazione con sorgente di corrente costante come mostrato nella figura seguente, che UTILIZZA una doppia alimentazione per evitare interferenze di modo comune. La stabilità della corrente I 0 = 215/R dipende dalla stabilità della sorgente di tensione di riferimento 1403 e della resistenza R.
Circuito
6.2 Circuito di elaborazione
Il segnale di uscita a fondo scala del sensore piezoresistivo varia da 70 a 350 mV e la sua impedenza di uscita è molto elevata. Ciò richiede che il circuito dell'amplificatore abbia un'impedenza di ingresso maggiore e non assorba corrente dall'uscita del sensore per evitare di distruggere lo stato di funzionamento del sensore. Il circuito amplificatore qui presentato è mostrato di seguito.
Circuito di elaborazione
Questo circuito ha un'elevata impedenza di ingresso, un rapporto di reiezione di modo comune e un guadagno ad anello aperto elevati; la corrente di offset, la tensione, il rumore e la deriva sono piccoli. Nella figura, A 1, A 2 formano il primo stadio dell'amplificatore differenziale parallelo in fase, l'uscita amplificata di questo stadio è V 0 ′ = V 01 -V 02 = [ 1+ (R 1 + R 2 )/W ]V io , A 1 , A 2 . Il terminale di ingresso non assorbe corrente e la struttura del circuito è simmetrica. La deriva e l'offset si annullano a vicenda, il che ha la capacità di sopprimere le interferenze del segnale di modo comune; UN 3 costituisce il secondo stadio di amplificazione differenziale per aumentare il fattore di amplificazione. Per sopprimere efficacemente l'interferenza del segnale di modo comune, il circuito deve avere R 3 = R 4 = R , R 5 = R 6 =R f e l'uscita totale dell'amplificatore è
Regolare il potenziometro W per modificare il guadagno dell'amplificatore, lasciare R 1 = R 2 , quindi V 0 = - (R f /R) [1+ 2R /W ]V i .
VII Una domanda relativa al sensore di pressione
7.1 Domanda
Quale sensore misura la pressione relativa ad un vuoto perfetto?
a) Sensore di pressione assoluta
b) Sensore di pressione relativa
c) Sensore di pressione del vuoto
d) Sensore di pressione differenziale
7.2 Risposta
Risposta: a
Spiegazione: i sensori di pressione possono essere classificati in base agli intervalli di pressione che misurano, agli intervalli di temperatura di funzionamento e, soprattutto, al tipo di pressione che misurano. Un sensore di pressione assoluta è un sensore che misura la pressione relativa a un vuoto perfetto.
VIII Domande frequenti
1. Qual è il principio di un sensore di pressione?
I trasduttori di pressione hanno un elemento sensibile ad area costante e rispondono alla forza applicata a quest'area dalla pressione del fluido. La forza applicata fletterà il diaframma all'interno del trasduttore di pressione. La deflessione del diaframma interno viene misurata e convertita in un'uscita elettrica.
2. Cosa intendi per sensore di pressione?
Un sensore di pressione è un dispositivo o strumento in grado di misurare la pressione in gas o liquidi. Un sensore di pressione è costituito da un elemento sensibile alla pressione in grado di determinare la pressione applicata e da componenti per convertire l'informazione in un segnale di uscita.
3. Il sensore di pressione è analogico o digitale?
Il sensore di pressione produrrà un segnale di uscita analogico proporzionale alla quantità di pressione applicata. Questi sensori di pressione vengono utilizzati per diversi tipi di applicazioni come piastre piezoelettriche o sensori piezoelettrici utilizzati per la generazione di carica elettrica.
4. Dove verrebbe utilizzato un sensore di pressione?
I sensori di pressione vengono utilizzati per molti dispositivi automobilistici, medici, industriali, di consumo e per l'edilizia, che dipendono da misurazioni della pressione precise e stabili per funzionare in modo affidabile.
5. Come funziona un sensore di pressione statica?
Il sensore di pressione statica è un sensore di pressione differenziale progettato per monitorare la differenza di pressione tra l'interno e l'esterno di un edificio. Nei sistemi di ventilazione, la pressione statica è la pressione esercitata dall'aria all'interno di un edificio, rispetto alla pressione dell'aria esterna, quando gli aspiratori sono accesi.
6. Cosa rileva un sensore di pressione?
Un sensore di pressione è un dispositivo elettronico che rileva, regola o monitora la pressione e converte i dati fisici percepiti in un segnale elettronico.
7. Quali sono gli svantaggi dei sensori di pressione?
Gli svantaggi dei sensori di pressione capacitivi includono la sensibilità alle tensioni di scarica elettrostatica (ESD) più basse e costi più elevati dovuti ai minori volumi di produzione.
8. Qual è la differenza tra un pressostato e un sensore di pressione?
I pressostati vengono utilizzati nei sistemi per garantire la sicurezza della macchina e dei suoi operatori, mentre i sensori trasmettono semplicemente la lettura della pressione a una posizione remota.
9. Qual è la stabilità del sensore di pressione?
La stabilità a lungo termine nei sensori di pressione è definita dalla variazione massima accettabile dei valori zero e span nel corso dell'intervallo di calibrazione del sensore. In breve, affinché un sensore possa essere considerato stabile, dovrebbe mantenere una deriva molto bassa nelle sue misurazioni durante l’intervallo di calibrazione.
10. Come si utilizza un sensore di pressione?
La pressione causerà una deflessione del diaframma, sollecitando la disposizione del ponte di Wheatstone sull'altro lato del diaframma e creando un'uscita mV/V. Questo segnale in millivolt viene quindi letto da un dispositivo in grado di accettare un segnale in millivolt o da un amplificatore o condizionatore di segnale per un'ulteriore elaborazione del segnale.
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