Датчик давления электронный. Датчики давления: виды, принцип работы, выбор и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие бывают типы датчиков давления. Как работают основные виды датчиков давления. На что обратить внимание при выборе датчика давления. Где применяются датчики давления в промышленности и быту.

Содержание

Классификация датчиков давления

Датчики давления можно классифицировать по нескольким критериям:

По принципу действия: механические, электрические, оптические, пьезоэлектрические и др.
По виду измеряемого давления: абсолютного, избыточного, дифференциального, вакуумметрического давления.
По области применения: промышленные, лабораторные, медицинские и т.д.
По выходному сигналу: аналоговые, цифровые, комбинированные.

Принцип работы основных типов датчиков давления

Рассмотрим принцип действия наиболее распространенных типов датчиков давления:

Тензорезистивные датчики

Принцип работы тензорезистивных датчиков основан на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента при его деформации под действием давления. Чувствительный элемент представляет собой тонкую мембрану с нанесенными на нее тензорезисторами. При деформации мембраны изменяется сопротивление тензорезисторов, что позволяет определить величину давления.

Емкостные датчики

В емкостных датчиках давления используется принцип изменения емкости конденсатора при изменении расстояния между его обкладками. Одна из обкладок является подвижной мембраной, которая деформируется под действием давления. Изменение емкости преобразуется в электрический сигнал.

Пьезоэлектрические датчики

Принцип действия пьезоэлектрических датчиков основан на прямом пьезоэффекте — возникновении электрического заряда на поверхности некоторых кристаллов при их деформации. Под действием давления происходит деформация пьезоэлемента, что приводит к появлению электрического сигнала.

Как выбрать датчик давления?

При выборе датчика давления необходимо учитывать следующие факторы:

Диапазон измеряемого давления

Тип измеряемого давления (абсолютное, избыточное и т.д.)
Требуемая точность измерений
Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
Совместимость с измеряемой средой
Тип выходного сигнала
Наличие дополнительных функций (индикация, сигнализация)

Области применения датчиков давления

Датчики давления широко применяются в различных отраслях промышленности и в быту:

Нефтегазовая промышленность: контроль давления в трубопроводах и резервуарах
Энергетика: контроль давления пара в котлах и турбинах
Химическая промышленность: контроль давления в реакторах и емкостях
Пищевая промышленность: контроль давления в технологических процессах
Автомобильная промышленность: системы контроля давления в шинах
Медицина: измерение кровяного давления, контроль давления в медицинском оборудовании

Метеорология: измерение атмосферного давления

Преимущества и недостатки различных типов датчиков давления

Каждый тип датчиков давления имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим особенности наиболее распространенных типов:

Тензорезистивные датчики

Преимущества:

Высокая точность измерений
Широкий диапазон измеряемых давлений
Хорошая температурная стабильность

Недостатки:

Чувствительность к механическим воздействиям
Необходимость температурной компенсации

Емкостные датчики

Преимущества:

Высокая чувствительность
Малая температурная погрешность
Простота конструкции

Недостатки:

Чувствительность к электромагнитным помехам
Ограниченный диапазон измерений

Пьезоэлектрические датчики

Преимущества:

Высокое быстродействие
Широкий динамический диапазон
Высокая надежность

Недостатки:

Невозможность измерения статического давления
Чувствительность к температурным изменениям

Тенденции развития датчиков давления

Современные тенденции в развитии датчиков давления включают:

Миниатюризация: создание все более компактных датчиков
Повышение точности и стабильности измерений
Расширение диапазона измеряемых давлений
Интеграция интеллектуальных функций: самодиагностика, автокалибровка
Развитие беспроводных технологий для передачи данных
Использование новых материалов для повышения надежности и долговечности

Калибровка и обслуживание датчиков давления

Для обеспечения точности измерений датчики давления требуют периодической калибровки и обслуживания. Основные этапы включают:

Проверка калибровки с использованием эталонных средств измерений
Настройка и регулировка датчика при необходимости
Очистка чувствительного элемента и других компонентов
Проверка герметичности соединений

Замена изношенных или поврежденных частей

Периодичность калибровки и обслуживания зависит от типа датчика, условий эксплуатации и требований к точности измерений.

Цифровой датчик давления — CPH6300

Цифровой датчик давления имеет широкие возможности применения
Для модели CPH6300 поставляются датчики давления из нержавеющей стали с диапазоном измерения до 1000 бар (14500 psi). Прочная влагостойкая конструкция позволяет использовать цифровой датчик давления модель CPH6300 в неблагоприятных условиях окружающей среды. Цифровой индикатор автоматически определяет диапазон измерения подключенного датчика давления и обеспечивает высокую точность измерения давления.

Цифровой датчик давления выполняет следующие функции

Модель СРН6300 цифровой датчик давления

может использоваться для измерения как избыточного, так и абсолютного давления. Измерение дифференциального давления производится при использовании 2-канальной версии СРН6300-S2 с двумя подключенными эталонными датчиками давления. Можно выбрать проведение измерений в следующих единицах: бар, мбар, psi, Па, кПа, МПа, мм рт.ст., дюйм рт.ст., м вод.ст. и одна пользовательская единица измерения.

Цифровой датчик давления CPH6300В можно успешно использовать в самых разных применениях благодаря встроенному регистратору данных и другим функциям, таким как Минимум, Максимум, Удержание, Тарирование, настройка нулевой точки, сигналы тревоги, выключение питания, определение пикового значения (до 1000 измерений/с), усредняющий фильтр и т.д. Цифровой датчик давления СPH6300 имеет большой индикатор с подсветкой, а также отличается длительным временем автономной работы от батареи.

Программное обеспечение

В дополнение к программному обеспечению регистратора данных GSoft, позволяющему представить зарегистрированные данные в табличном и графическом виде, имеется калибровочное программное обеспечение WIKA-Cal для выполнения процедуры калибровки.Кроме того, WIKA-CAL также позволяет выполнять калибровку с ПК, управлять калибровкой и данными прибора в базе данных SQL. Для передачи данных используется интерфейс USB.

Датчики и преобразователи давления промышленные

Каталог электронных промышленных датчиков — преобразователей давления с аналоговыми 4-20 мА / 0-10 В и дискретными выходными сигналами PNP/NPN на различные диапазоны измерения, как для общепромышленного применения, так и для пищевой промышленности. Представлены высококачественные компактные датчики давления IFM Electronic, Balluff BSP, JUMO, Turck, SICK.

дополнительная информация

Электронные датчики давления

или, как их еще называют, преобразователи давления с аналоговым выходом 4-20 мА или 0-10 В широко применятся как в промышленности, так и в коммунальном хозяйстве. Как следует из названия, прибор преобразует давление среды (жидкости или газа) с внешней стороны своей мембраны в электрический сигнал — унифицированный линейный 4-20мА или 0-10 В для дальнейшей передачи в ПЛК. В нашем каталоге имеются высококачественные аналоговые датчики давления IFM Electronic, Balluff, JUMO, Turck, SICK с мембраной из нержавеющей стали и более дорогие преобразователи давления с керамической мембраной. В недорогих вариантах используется тензометрический принцип измерения со стальной мембраной, однако, датчики давления ИФМ Электроник, Баллуфф, ЮМО, Турк благодаря конструкции, обеспечивают высокую надежность даже в сложных условиях эксплуатации с ударами и вибрациями. В промышленных преобразователях давления 4-20 мА и 0-10 В компании IFM Electronic с керамической измерительной ячейкой используется специальная демпферная система, поэтому на измерительный элемент может приводиться нагрузка вплоть до значений в 600 бар. Современные электронные датчики давления 0-10 В и 4-20 мА с керамическим измерительным элементом имеют максимальную прочность относительно механических воздействий, при этом отсутствует усталость металла и механический износ, в отличие от тензометрических датчиков давления со стальной мембраной. Таким образом, промышленные датчики давления IFM Electronic серий P, Balluff серии BSP с керамической измерительной ячейкой обладают огромным рабочим ресурсом и обеспечивают стабильные, точные измерения даже после ста миллионов рабочих циклов.

В таких ответственных и требовательных отраслях промышленности как пищевое, фармацевтическое производство (с повышенными требованиями гигиене) получили широкое распространение именно преобразователи давления 4-20 мА и 0-10 В с керамической мембраной. Измерительные приборы в пищевом исполнении, к которым относятся и датчики давления, должны использовать в своей конструкции определенные материалы (керамику, специальную нержавеющую сталь с полировкой, специальные пластики), обязаны выдерживать процессы CIP-мойки, повышенную температуру и иметь возможность монтироваться заподлицо с внутренней поверхностью емкости с измеряемой средой. Всеми данными требованиями обладают датчики давления IFM в гигиеническом исполнении. Высокое качество приборов этого производителя из Германии подтвержается тем, что многие известные мировые производители установок, линий, гомогенизаторов используют измерители давления IFM Electronic в своем оборудовании на протяжении нескольких десятков лет.

Если на месте требуется индикация текущего значения или настройка, масштабирование сигнала, доступны датчики давления 4-20 мА или 0-10 В с цифровыми дисплеями и с кнопками на корпусе. В последние годы большую популярность получили компактные электронные реле давления с транзисторными выходами PNP или NPN с функциями NO/NC. Подобные приборы имеют высочайшую надежность, ресурс и скорость срабатывания, простоту интеграции в системы автоматики на производстве, что является весомыми преимуществами перед классическими реле давления. Настройка одной или двух точек переключения осуществляется кнопками на корпусе или, как реализовано на датчиках реле давления IFM Electronic серии PK, — удобными поворотными кольцами со шкалами. Так же в каталоге присутствуют электронные реле давления Balluff, IFM Electronic, Turck, SICK с яркими, символьными дисплеями для удобства отображения информации и измеренных величин. Интересное решение от компании IFM реализовано в преобразователях давления серии PG: основной дисплей исполнен в виде аналоговой шкалы со стрелкой, что придает сходство с манометром, при этом информация так же дублируется на небольшом цифровом дисплее. Кроме аналоговых выходов, во многих комбинированных моделях доступны дискретные, пороговые PNP или NPN для установки и контроля точех переключения пороговых значений. В нашем каталоге Вы можете подобрать и купить промышленный датчик- преобразователь давления с аналоговым 4-20 мА/0-10В или дискретным выходом PNP/NPN, с интерейсом IO-Link, по параметрам, необходимый для решения именно Вашей задачи. Некоторые модели внесены в Госреестр СИ могут быть поставлены с сертификатом первичной поверки.

Датчики избыточного давления промышленные для сигнализации и измерения.

Тип датчика	Рабочий диапазон давлений	Виды измеряемого давления	Тепература среды	Особенности
PSQ	от -1 до 10 бар	избыточное	-10…+50^oC	Датчик давления с двумя дисплеями. Для воздуха, некоррозионных газов, жидкостей и масляных составов.
IFM	от -0,005 до 2,5 бар	избыточное	от -25 до +125°C	Для работы в газообразных и жидких средах, вязких и с включениями твердых частиц, а также в гигиенических системах
APZ 1120	от 0…0,4 до 0…600 бар	избыточное абсолютное вакуумметрич.	-40…+125°С	Высокоточный датчик давления с малым энергопотреблением. Exia – опция.
APZ 2410	от 0…1 до 0…160 бар	избыточное	-25…+135°С	Бюджетный многодиапазонный датчик давления OEM серии.
APZ 2410a	от 0…1 до 0…40 бар	избыточное	-25…+135°С	Малогабаритный датчик давления OEM серии с возможностью калибровки нуля.
APZ 2412	от 0…1,6 до 0…400 бар	избыточное	-25…+135°С	Бюджетный многодиапазонный датчик давления OEM серии.
APZ 2422	от 0…6 до 0…600 бар	избыточное вакуумметрич.	-40…+125°С	Бюджетный OEM датчик давления для холодильной техники.
APZ 2422a	от 0…6 до 0…600 бар	избыточное	-40…+125°С	Экономичный многодиапазонный датчик давления OEM серии.
APZ 3230	от 0,006 до 0…1 бар	избыточное вакуумметрич.	-40…+90°С	Датчик низких давлений и разрежений неагрессивных газов. Exia – опция
APZ 3240	от 0…0,04 до 0…10 бар	избыточное абсолютное	-40…+125°С	Цифровой датчик давления для агрессивных сред. Основная погрешность 0,20% ДИ (для корпуса из стали).
APZ 3240k	от 0…0,04 до 0…10 бар	избыточное абсолютное	-40…+125°С	Датчик давления агрессивных сред для судостроения. Основная погрешность 0,20% ДИ (для корпуса из стали).
APZ 3410	от 0…0,6 до 0…600 бар	избыточное абсолютное вакуумметрич.	-25…+135°С	Датчик давления для агрессивных сред. Exia – опция.
APZ 3410k	от 0…0,6 до 0…600 бар	избыточное абсолютное вакуумметрич.	-25…+135°С	Датчик давления агрессивных сред для судостроения. Exia – опция.
APZ 3420	от 0…0,04 до 0…600 бар	избыточное абсолютное вакуумметрич.	-40…+125°С	Общепромышленный датчик давления. Exia – опция
APZ 3420k	от 0…0,04 до 0…600 бар	избыточное абсолютное вакуумметрич.	-40…+125°С	Датчик давления для судостроения. Exia – опция
APZ 3420m	от 0…0,1 до 0…600 бар	избыточное абсолютное	-40…+125°С; опционально -20…+125/150°С, -40…+150°С, 0…+300°С	Датчик давления с разделителем сред. Exia – опция
APZ 3420s	от 0…0,1 до 0…40 бар	избыточное абсолютное	-40…+125°С; опционально -20…+125/150°С, -40…+150°С, 0…+300°С	Датчик давления с разделителем сред. Exia – опция
APZ 3421	от 0…0,04 до 0…600 бар	избыточное абсолютное вакуумметрич.	-40…+125°С	Высокоточный датчик давления. Exia – опция.
DMP 331	от 0…0,04 до 0…40 бар; -1…0 бар	абсолютное избыточное разрежение	-40…+125°C	Датчик давления общего назначения
DMP 331i	от 0…0,04 до 0…40 бар; разряжение -1…10 бар	абсолютное избыточное разрежение	-40…+125°C	Датчик давления малогабаритный
DMP 331K	от 0…0,1 до 0…600 бар	абсолютное избыточное разрежение	-40…+125°C	Высокоточный датчик давления, опция — полевой корпус
DMP 331P	от 0…0,1 до 0…600 бар	абсолютное избыточное разрежение	-25…+300°C	Универсальный датчик с разными пищевыми присоединениями
DMP 333	от 0…60 до 0…600 бар	абсолютное избыточное	-40…+125°C	Для процессов под высоким давлением. Ex-исполнение опционально.
DMP 333i	от 0…60 до 0…600 бар	абсолютное избыточное	-40…+125°C	Датчик давления малогабаритный для процессов под высоким давлением
DMP 334	от 0…600 до 0…2200 бар	избыточное	-40…+140°C	Датчик давления малогабаритный для процессов под высоким давлением. Ex-исполнение опционально
DMP 330H	от 0…1 до 0…160 бар	избыточное	-25…+125°C	Может работать в условиях пятикратной перегрузки по давлению газов, жидкостей и пара
DMP 330F	от 0…1 до 0…400 бар	избыточное	-25…+125°C	Для объектов ЖКХ и теплоэнергетики, где требуется широкая доступность
DMP 330M	от 0…1 бар до 0…160 бар	избыточное	-25…+125°C	Общепромышленное назначение
DMP 330S	0…1 до 0…25; от -1…6 до -1…25 бар	избыточное разрежение	-40…+125°C	Варианты одно-, двух- и трехдиапазонного измерения
DMK 331	от 0…0,04 до 0…600 бар; разряжение -1…0 бар	абсолютное избыточное разрежение	-25…+135°C	Датчик с керамическим сенсором для агрессивных сред
DMK 456	от 0…0,04 до 0…20 бар	абсолютное избыточное	-25…+125°C	Для судов и морских платформ. Ex-исполнение опционально
DMK 458	от 0…0,04 до 0…20 бар	абсолютное избыточное	-40…+125°C	Для морских условий работы. Ex-исполнение опционально
DS 6	от 0…2 до 0…400 бар	абсолютное избыточное разрежение	-25…+85°C	Программируемый датчик – реле давления для жидких и газообразных сред
DS 200	от 0…0,04 до 0…600 бар	абсолютное избыточное разрежение	-40…+125°C	Многофункциональный датчик давления, сочетает функции индикатора давления, программируемого реле-сигнализатора и точного измерительного манометра. Опция — Ex – исполнение.
DS 201	от 0…0,04 до 0…600 бар	абсолютное избыточное разрежение	-25…+125°C	Многофункциональный датчик давления, сочетает функции индикатора давления, программируемого реле-сигнализатора и точного измерительного манометра. Опция — Ex – исполнение.
DS 200P	от 0…0,1 до 0…40 бар	абсолютное избыточное разрежение	-25…+300°C	Датчик — реле давления. Опция — Ex-исполнение.
DS 200M	от 0,1 до 600 бар	абсолютное избыточное	-25…+85°C	Цифровой манометр со штуцерным механическим присоединением
X\|ACT i	от 0…0,4 до 0…40 бар	абсолютное избыточное разрежение	-40…+125°C	Датчик давления с высокой точностью для жидких и газообразных рабочих сред, нагретых до 300°C
X\|ACT ci	от 0…0,06 до 0…20 бар	избыточное разрежение	-40…+125°C	Гигиенический датчик давления для химически агрессивных или вязких сред с температурой до 300°C в пищевом производстве
HMP 331	от 0…0,4 до 0…600 бар	абсолютное избыточное разрежение	-40…+125°C	Высокоточный гигиенический датчик давления с открытой мембраной. Взрывозащита: 0ExiaIICT4/1ExdIICT5. Опционально до 300°C.
HMP 331-A-S	0…0,5 до 0…250 бар	избыточное разрежение	-40…+100°C	Высокоточный интеллектуальный датчик избыточного давления. Взрывозащита: 0ExiaIICT4/1ExdIICT5.
DMD	от 0…0,01 бар до 0…1000 бар	разрежение, дифференциальное	-40…+125°C	Наличие моделей во взрывозащищенном исполнении. Различные типы присоединений к технологическому процессу. Модели с компактными габаритными размерами. Модели с поворотным цифровым дисплеем. Исполнения для химически агрессивных сред
DPS 300	от 0…0,0016 до 0…1 бар	избыточное дифференц. разрежение	0…+50°C	Датчик давления воздуха и неагрессивных газов
TPS20	от 0-0,2 кгс/см² до 0-350 кгс/см²	смешанное манометрическое абсолютное	-10…+70^oC	Датчик (преобразователь) давления для пара, газа, жидкости, текучих сред
TPS30	-0,1…66 МПа	манометрическое абсолютное	-40…+125^oC	Датчик (преобразователь) давления для газа, жидкости, текучих сред
PSS	-101,3…1000 кПа	абсолютное избыточное	0…+50^oC	Датчик давления для воздуха, газа
MPM/MDM	от -1 бар до 1600 бар	абсолютное избыточное	-40…+150^oC	Пьезорезистивные аналоговые датчики давления
Nipress D	от -1 до 2000 бар	абсолютное избыточное вакуумное	-40…+140^oC	Для измерения давления в воде, в т.ч. питьевой, сточной, в топливе, масле, агрессивных средах и газах
Nipress DK	от -1 до 600 бар	абсолютное избыточное	-40…+125^oC	Для измерения давления как чистых, так и вязких, илистых или сильно загрязненных жидкостей, газов, а также пара

Датчики давления. Виды и работа. Как выбрать и применение

Датчики давления являются устройством, выдающим сигналы на выходе, зависящие от давления измеряемой среды. Сегодня не обходятся без точных датчиков определения давления. Они применяются в автоматизированных системах всех отраслей промышленности.

Классификация и принцип работы

Многие датчики давления функционируют на преобразовании давления в движение механической части. Кроме механических элементов (трубчатые пружины, мембраны) для замеров используются тепловые и электрические системы. Электронные элементы дают возможность осуществить производство датчиков давления на электронных элементах.

Датчик давления состоит из:

Первоначальный преобразователь вместе с чувствительным элементом.
Корпус датчика, имеющий разные конструкции.
Электрическая схема.

Волоконно-оптические

Этот тип датчиков считается самым точным в работе, которая не имеет большой зависимости от изменений температуры. Элементом точной чувствительности действует оптический волновод. Давление в волоконно-оптических приборах определяется путем поляризации света, прошедшего по элементу чувствительности, и колебаниям амплитуды.

Оптоэлектронные датчики давления

Датчики давления состоит из нескольких слоев, через которые проходит свет. Один слой меняет свойства от величины давления среды. Меняются 2 параметра: величина преломления и размер слоя. Методы изображены на рисунках.

При изменении свойств будет изменяться характеристика света, проходящего через слои. Фотоэлемент производит регистрацию изменений. Преимуществом оптоэлектронных приборов стала высокая точность.

Датчики легко определяют давление, имеют повышенное разрешение, чувствительность, стабильны к действию температуры. Перспективность оптоэлектронных приборов обуславливается работой на интерференции света, использованием интерферометра для замера малых перемещений. Основные составляющие элементы датчика – кристалл оптического анализатора с диафрагмой, фотодиод и детектор. Детектор составляют три светодиода.

К 2-м фотодиодам прикреплены оптические фильтры, которые имеют отличия по толщине. Фильтры состоят из кремниевых зеркал, имеющих отражение от лицевой части поверхности, которые имеют слой оксида кремния. Поверхность напылена слоем алюминия малой толщины.

Световой преобразователь подобен емкостному датчику. Его диафрагма смоделирована способом травления, которая покрыта металлическим тонким слоем. Стеклянная пластина снизу покрыта металлическим слоем. Между подложкой и стеклом есть промежуток, образованный двумя прокладками.

Два металлических слоя образуют интерферометр с изменяемым воздушным промежутком. В его состав вошли: зеркало на стекле стационарного вида и меняющее положение зеркало на мембране.

На подобной основе изготавливают чувствительные датчики размером 0,55 мм. Они легко проходят через ушко иглы.

Оптическое волокно взаимосвязано с сенсором. В нем с помощью управления микропроцессора подключается монохроматический свет, который вводится в волокно. Делается замер интенсивности обратного света, по калибровке рассчитывается наружное давление и результат показывается на экране. Сенсоры используют в медицине для проверки давления внутри черепа, измерения кровяного давления в артериях легких. Другими методами в легкие добраться невозможно.

Магнитные

Магнитные датчики давления еще называют индуктивными. Элементом чувствительности служит Е-пластина, в центре расположена катушка, и проводящая мембрана. Она расположена на малом расстоянии от конца пластины. При подсоединении обмотки образуется магнитный поток, он идет через пластину, промежуток воздуха и мембрану.

Магнитная проницаемость воздуха в зазоре в 1000 раз слабее мембраны и пластины. Малое изменение параметра зазора приводит к значительному изменению индуктивности.

При воздействии давления мембрана изгибается, сопротивление катушки меняется. Преобразователь переводит изменение в сигнал тока. Измерительный рабочий элемент преобразователя сделан по схеме моста, обмотка включена в плечо. АЦП подает сигнал от элемента измерения в виде сигнала от давления.

Емкостные

Датчики давления самой простой конструкции, состоящий из плоских электродов (2 шт.) с зазором. Электрод сделан мембраной, на нее давит измеряемое давление. Меняется размер зазора. Такой вид датчика образует конденсатор с меняющимся зазором. Величина емкости конденсатора меняется при изменении промежутка от пластин или от электродов в данном случае.

Для определения очень небольших изменений давления приборы наиболее применимы и эффективны. Они дают возможность произвести замеры избыточного давления в различной среде. На предприятиях при выполнении технологических процессов, в которых задействованы системы воздушного и гидравлического оборудования, в насосах, компрессорах, на станках емкостные датчики нашли широкое применение. Датчик емкостного вида имеет конструкцию, которая имеет стойкость к вибрациям, скачкам температуры, защищена от химической и электромагнитной среды.

Ртутные

Также простая конструкция прибора. Действует по закону о сообщающихся сосудах. На одну емкость давит давление, которое нужно измерить. По величине другого сосуда – определяется давление.

Пьезоэлектрические

Элементом чувствительности в этом датчике служит пьезоэлемент. Это вещество, создающее электрический сигнал во время деформации. Такое свойство называется прямым пьезоэффектом. В измеряемой области находится пьезоэлемент, который образует ток, прямо зависящий от значения давления. Сигнал в датчике из пьезоматериала образуется только при деформации. При неизменном давлении нет деформации, поэтому датчик годен только для проведения замеров среды с быстро изменяемым давлением.

Если давление не будет изменяться, то не будет деформации, пьезоэлектрик не сгенерирует сигнал.

Пьезоэлектрики нашли использование в первичных преобразователях потока водяных вихревых счетчиков, и других сред. Их устанавливают парами в трубу с проходом в несколько сотен мм за предметом обтекания. Фиксируют вихри. Количество и частота вихрей прямо зависят от скорости потока и расхода по объему.

Пьезорезонансные датчики давления

В отличие от вышеописанного вида датчика здесь применяется обратный пьезоэффект, то есть, форма материала пьезоэлемента изменяется от тока подачи. Применяется резонатор в виде пластины из пьезоматериала. На пластину с двух сторон нанесены электроды. На них подключается по очереди напряжение питания с разным знаком, пластина производит изгиб в обе стороны в зависимости от полярности поданного напряжения и частоты.

Если воздействовать на пластину силой, чувствительной мембраной к давлению, то резонатор изменит частоту колебаний. Частота резонатора укажет значение давления на мембрану, которая оказывает давление на резонатор.

На рисунке изображен пьезорезонансный датчик с абсолютным давлением, который сделан герметичной камерой 1. Она достигается корпусом 2, основанием 6, мембраной 10. Мембрана крепится на электронную сварку к корпусу. Держатели закреплены на основании перемычками. Силочувствительный резонатор удерживает держатель.

Мембрана 10 давит на втулку 13 и шарик 6, который закреплен в держателе. Шарик давит на чувствительный резонатор 5. Проводка закреплена на основании 6, необходима для слияния резонаторов с генераторами. Сигнал на выходе абсолютного давления образуется по схеме путем разности генераторных частот. Датчик находится в активном термостате 18 с неизменной температурой 40 градусов. Давления для измерения поступает через штуцер 12.

Резистивные датчики давления

Другим названием этот датчик называется тензорезистор. Это элемент, который меняет собственное сопротивление при деформации. Такие тензорезисторы монтируют на мембрану, которая чувствительна к изменяющемуся давлению. В результате при приложении силы на мембрану происходит ее изгиб, из-за этого изгибаются тензорезисторы, которые на ней закреплены. На тензорезисторах меняется сопротивление и значение тока цепи.

Растяжение элементов из проводников на каждом тензорезисторе ведет к увеличению длины и снижению сечения. В итоге сопротивление повышается. При сжатии процесс происходит наоборот. Изменения сопротивления незначительные, поэтому для обработки сигнала применяются усилители. Деформация переделывается в изменение сопротивления проводника или полупроводника, а затем в сигнал тока.

Тензорезисторы выполнены в виде проводящего зигзагообразного элемента, или из полупроводника, который расположен на гибкой подложке, приклеенной к мембране. Подложка сделана из слюды, полимерной пленки или бумаги. Элемент проводника – из полупроводника, тонкой проволоки или фольги, напыленных на металл в вакуумном состоянии. Чувствительный элемент соединяют с цепью измерения выводами из проволоки или площадками контактов. Тензорезисторы чаще имеют размер площади до 10 мм². Они более подходят для замера давления, веса, силы нажатия.

Как выбрать

Тип давления. Важно определить, что вы будете измерять. Есть несколько типов давления: барометрическое, избыточное, вакуумное, относительное, абсолютное.
Интервал разбега давления.
Класс защиты датчика. Для разных условий работы определены свои степени защиты от пыли и влаги.
Термокомпенсация. Эффекты температуры: например, расширение предметов, создают значительные помехи на результат измерения датчика. Если температура всегда изменяется в среде, то нужна термокомпенсация. Про границы температур тоже нельзя забывать.
Вид материала. Свойства материала играют значительную роль для агрессивных условий.
Тип сигнала выхода. Бывают цифровой вид и аналоговый. Нужно также учесть интервалы выхода сигнала, количество проводов.

разновидности, способ подключения, принцип работы

В настоящее время, на современном рынке существует конструктивное многообразие измерительных устройств – датчиков давления воздуха, отвечающих за изменение такого параметра, как давление воздуха в системе. Они представляют собой элемент, физические свойства которого, показывают разное значение при изменении давления среды, которую измеряет датчик (в нашем случае воздух). Среди линейки видов данных устройств, порой сложно правильно выбрать нужную модель. Попробуем помочь разобраться с этим вопросом.

Описание и назначение

Датчики давления воздуха могут измерять изменение атмосферного давления и давление в конструктивной схеме какой — либо установки. Устройства контроля давления воздуха предназначены для непрерывного измерения и преобразования давления воздушной среды в выходной сигнал в виде напряжения или тока.

Для замеров могут использоваться механические, тепловые и электронные рабочие элементы. Последние дают более точные показания и, все чаще, находят применение в современных реалиях.

Сферы применения

Одной из сфер применения датчиков является измерение колебаний атмосферного давления. Эти данные необходимы для метеорологических служб, в медицинских целях, при наблюдении за метеозависимыми больными. Замеры атмосферного давления метеорологами позволяют установить направление ветров и движение циклонных областей. Атмосферные датчики отличаются по виду рабочего элемента – ртутные и электронные.

Также, широкое применение данные устройства получили для замера давления воздуха и других газов в автомобилестроении, строительстве, химической и легкой промышленности. Любой автоматизированный промышленный процесс, зачастую, не обходится без датчиков давления.

Классификация, конструкция и принцип действия

В конструкцию любого датчика давления входят такие составляющие:

Преобразователь физической величины (давления) с рабочим элементом.
Электронная схема для обработки и усиления выходного сигнала.
Защитное покрытие (корпус).

Рассмотрим классификацию датчиков по принципу действия.

Волоконно-оптический

Представляет собой устройство, рабочим элементом которого служит нить из прозрачного материала, являющаяся переносчиком световых волн методом их отражения от стенок волокна. Данный тип устройств дает довольно точные измерения давления и не имеет зависимости от температуры окружающей среды. Диэлектрический корпус устраняет влияние электромагнитных полей на работу преобразователя. Современные оптические волокна изготавливаются из кварца.

Работа датчика основана на изменении амплитуды и направления электромагнитного поля (поляризации) световой волны, которая движется по рабочему элементу. При изменении давления, действующего на рабочий элемент, его диаметр уменьшается, а длина увеличивается на величину, измеряемую в нанометрах (нм). Деформация приводит к изменению свойств светового луча, проходящего по оптоволокну, что дает разницу в показаниях до и после приложения силы к чувствительному элементу.

Сигнал от волокно-оптического устройства поступает в специальный усилитель, который может принимать сигналы от нескольких датчиков и находиться на расстоянии от них.

Данные устройства обладают преимуществами перед другими видами:

Возможность работы на расстоянии от объекта измерения.
Передача по одному каналу большего количества информации за больший промежуток времени (мультиплексирование).
Отсутствие воздействия электромагнитных помех.
Нет необходимости в подаче электричества в зону замеров.
Большой срок службы в стабильном состоянии.

К датчикам, применяющим в своей работе световые волны, можно отнести и оптоэлектронные системы. В них используются прозрачные многослойные плоскости, изменяющие свойства света под действием давления. Световая волна фиксируется фотоэлементом, который передает сигнал на электронную схему.

Магнитный

Устройство состоит из Е- образной плоскости с индуктивной катушкой и проводящей мембраны, на которую воздействует давление. Работа датчика основана на изменении электромагнитной индукции катушки при изменении зазора между плоскостью и мембраной.

Недостатки данных преобразователей:

Функционирование на переменном токе.
Зависимость точности показаний от равномерности частоты напряжения питания.
Погрешность показаний при изменении температуры.
Влияние электромагнитных полей на показания.
Погрешность при изнашивании (старении) рабочих элементов.

Магнитные датчики производятся в двух исполнениях – по одинарной и дифференциальной схеме. Последняя имеет преимущества. В дифференциальном способе применяются 2 контура, которые фиксируют изменение величины электромагнитной индукции с противоположным знаком полярности. Во второй конструкции рабочий элемент с катушкой может иметь разную форму (Е- образную и цилиндрическую).

Емкостной

Данное устройство преобразует давление в изменение емкости конденсатора, выступающего в роли рабочего элемента. Специальная развязка (мультивибратор с компаратором) преобразует изменение величины емкости на рабочем элементе в выходной сигнал.

Емкостные устройства изготавливают с одним и двумя конденсаторами. Первые более подвержены воздействию окружающей среды (влажность и температура воздуха), вторые немного сложнее в конструкции, однако делают более точные замеры.

Преобразователи имеют конструкцию с одним либо двумя электродами, расположенными в корпусе и, изолированными от него. Между камерами с электродами расположена тонкая металлическая пластина, которая, совместно с электродами, дает емкость переменного значения, подключенную в схему измерения физического параметра. При подаче воздуха с одной стороны датчика, пластина смещается, изменяется значение емкости и устройство показывает величину избыточного давления.

Ртутный

Одним из простейших способов измерения давления воздуха либо другого газа является ртутный датчик, напоминающий формой английскую букву U. Принцип его действия основан на всем известном свойстве сообщающихся сосудов.

Через трубку вышеуказанной формы протягивается проводник, подключенный в мостовую схему, не выдающую сигнала при равнозначных сопротивлениях на обеих ветвях проводника, подключенных в схему. Половина трубки заполняется ртутью. При увеличении давления на одну из сторон трубки, с этой стороны ртуть опускается, а с обратной – поднимается. После данного физического воздействия ртутью появляется разность сопротивлений провода в одной и другой ветви, что провоцирует включение мостовой схемы и выходного сигнала.

К недостаткам данного устройства относится плохая защита от механических воздействий и большие габариты.

Еще один вид ртутного датчика – чашечный барометр. Состоит из запаянной трубки, присоединенной к емкости со ртутью. При изменении атмосферного давления, увеличивается или уменьшается давление на емкость и столбик ртути в трубке.

Пьезоэлектрический

Название устройства говорит о том, что его работа основана на преобразовании энергии механического воздействия в электрическую при помощи кристаллических материалов. При давлении на такой материал, между его сторонами появляется разность потенциалов. Этот способ измерения давления удобен только при быстром изменении его величины, так как при длительном приложении постоянной силы к пьезоэлектрику, его выходной сигнал постепенно гаснет.

К достоинствам устройства относятся:

Простота конструкции.
Дешевизна.
Отсутствие необходимости в подаче питания.

Датчик состоит из двух пластин из пьезоматериала, между которыми находится металлический электрод, соединенный с выходной проводкой. Пластины изолированы от корпуса, служащего «массой». Гайка из диэлектрического материала отделяет выходной провод от корпуса.

Пьезорезонансный

Принцип действия похож на предыдущий, но в качестве рабочего элемента применяются кристаллы кварца. Кристалл крепится к рабочей пластине, передающей давление. При деформации плоскости, изменяется частота колебаний кристалла. Данные свойства дают несомненные преимущества этому виду преобразователей:

Точность измерений.
Долговечность.
Работа с широкой разницей температур.
Возможность управления сигналом микропроцессором.

Пьезорезонансные элементы получили большую популярность для точной калибровки измеряемой физической величины, применяются в газовых скважинах, барометрах.

Резистивный

Эти преобразователи недорогие и простые по конструкции. Недостатком таких датчиков служит пониженная точность измерения давления. Принцип действия заключается в изменении сопротивления резистора при надавливании на рабочий элемент.

В его состав входит пленка из полупроводникового материала, проводник со связанными электродами, пластина, создающая пространство между проводником и полупроводником, слои из диэлектриков.

При приложении силы на полупроводниковую пленку, она начинает контактировать с электродами проводника через пластину, сохраняющую зазор, датчик начинает выдавать сигнал. Эти приборы не точные, их можно применять скорее для регистрации давления, но не для его измерения.

Советы по выбору и применению

При выборе датчика для своих потребностей нужно учитывать такие факторы:

Наличие воздействий на оборудование извне (электромагнитные поля, вибрации, агрессивная среда).
Диапазон измеряемой величины.
Температурные показатели измеряемого воздуха и окружающей среды.
Точность требуемых замеров.
Целесообразный тип выходного сигнала.
Влажность помещения, где будет установлен прибор.

Также, необходимо учесть вид измеряемого давления, его разброс, класс защиты прибора и материал корпуса.

Датчик давления электронный EDS16 (аналог Y04CM29.00, 4936001693, 4936001673)

Датчик EDS 16 имеет встроенный чувствительный элемент относительной величины давления, для прямого монтажа внутри или снаружи устройства.

Датчик давления EDS 16 преобразует воздействующее давление в постоянный ток пропорциональной величины. Различные электронные системы управления, например, воздушного винтового компрессора — используют датчики давления EDS с целью выявления фактического значения давления сжатого воздуха.

Рабочее напряжение 11 — 30 В постоянного тока.

Удобство электрического подключения прибора обеспечивается применением штекера согласно стандарту DIN 43650-А со степенью защиты IP 65.

Технические характеристики датчиков давления EDS

Модель датчика	EDS 16
Диапазон измерений	0 — 16 бар
Допустимая температура окружающей среды и температура рабочей среды	15°С — +80°С
Допустимая влажность воздуха (относительная, неконденсирующаяся)	10 – 90%
Аналоговый сигнал	0 – 20 мА
Потребляемая энергия	макс. 1 ВА
Коэффициент использования	100%
Максимальная погрешность при 25°C	2,5%
Класс защиты	max IP 65
Рабочее положение	Произвольное
Присоединительная резьба	G 1/4″
Вес	150 г

Дополнительное оборудование (поставляется по заказу): EDS-ST — соединительный штекер DIN 43650-A; вес 110 г

Схема электрическая EDS

ВНИМАНИЕ!

Установка, сборка и обслуживание электрического оборудования должны осуществляться только квалифицированным персоналом.

Серия микроэлектронных датчиков давления МИДА

В последние годы ускоренное развитие получили микроэлектронные датчики различных физических величин, что связано, в первую очередь, с непрерывно растущими потребностями промышленности в точных измерениях. Микроэлектронная технология, совершившая переворот в развитии средств обработки информации, позволяет обеспечить массовое производство и средств получения информации — датчиков.

Большими достоинствами с точки зрения стабильности и точности при работе в жестких условиях эксплуатации (высокие и низкие температуры, ионизирующие излучения и др.) обладают тензорезисторные чувствительные элементы на основе структур «кремний на сапфире» (КНС). На базе этих чувствительных элементов разработаны и выпускаются ряд датчиков (прежде всего давления) в России и за рубежом.

В настоящей работе приведены характеристики ряда преобразователей давления и датчиков давления на основе структур КНС, разработанных и выпускаемых промышленной группой «Микроэлектронные датчики» (МИДА). Оптимизация характеристик исходного материала, конструкции упругого элемента, топологии тензочувствительной схемы, параметров электронного преобразователя, технологии изготовления и методов коррекции температурных погрешностей позволяют получать датчики давления с высокими метрологическими характеристиками при относительно низких затратах на их производство. Датчики МИДА более десяти лет успешно работают в различных отраслях энергетики, промышленности, коммунального хозяйства, в том числе в системах автоматизации и управления газотранспортными магистралями и атомными электростанциями. Часть приборов МИДА специально разработана для экспорта (в США, Чехию, Китай).

Примечание: В статье приводятся данные по ряду преобразователей и датчиков давления (в частности, серии МИДА-01П), которые в 2003 году были сняты с производства и заменены более совершенными датчиками серии МИДА-13П. В тексте есть ссылки на современные аналоги упомянутых датчиков, перейдя по которым вы можете ознакомиться с их подробными характеристиками, подобрать необходимую комплектацию.

Конструкция преобразователей и датчиков давления МИДА

Тензорезисторные преобразователи давления (ТП) МИДА выполнены в виде одномембранных или двухмембранных устройств, в которых на круглую металлическую (титановый сплав) мембрану, выполненную заодно с корпусом, напаян твердым припоем чувствительный элемент в виде сапфировой пластины с нанесенной на ней гетероэпитаксиальной тензочувствительной мостовой схемой. Измеряемое давление подается либо непосредственно на измерительную мембрану с чувствительным элементом (рис.1а), либо на воспринимающую мембрану, соединенную с измерительной мембраной жестким штоком (рис.1б). В датчике абсолютного давления МИДА-ДА-04П сапфировая пластина, соединенная с керамическим основанием стеклоприпоем, играет роль упругого элемента, преобразующего давление в деформацию тензорезисторов (рис.1в).

Рис. 1. Основные конструктивные схемы тензопреобразователей давления: одномембранный (а) и двухмембранный (б) двухслойные ТП избыточного давления и однослойный ТП абсолютного давления (в). 1 – полупроводниковый чувствительный элемент на основе КНС; 2 – металлическая измерительная мембрана; 3 – коллектор; 4 – металлическая воспринимающая мембрана; 5 – шток; 6 – керамическое основание.

Конструкция с двухслойной измерительной мембраной (рис.1а,б) выгодно отличается от датчиков, в которых сапфировый чувствительный элемент одновременно является воспринимающей давление мембраной. Во-первых, в датчиках на различные диапазоны давлений используется один типоразмер чувствительного элемента, что значительно упрощает производство. Во-вторых, металлическая мембрана позволяет выдерживать значительные (до 10 раз) перегрузки без разрушения датчика, что особенно важно при измерениях во взрывоопасных условиях.

Двухмембранная конструкция (рис.1б) значительно расширяет возможности преобразователей давления. В этой конструкции достаточно просто реализуются датчики с открытой мембраной, позволяющие проводить измерения без подмембранной полости МИДА-ДИ-07П (МИДА-ДИ-12П-072-Ех-К-200, МИДА-ДИ-12П-072-К-200, МИДА-ДИ-12П-072-К-150, МИДА-ДИ-12П-072-Ех-К-150), МИДА-ДИ-08П (МИДА-ДИ-12П-081-К, МИДА-ДИ-12П-081-Ех-К, МИДА-ДИ-12П-082-К, МИДА-ДИ-12П-082-Ех-К), МИДА-ДИ-13П-ОМ20. Такие датчики необходимы для измерения давления сред, засоряющих импульсные трубки и подмембранные полости (например, вязких или кристаллизующихся жидкостей, газовых взвесей твердых частиц), а также для измерения давления в пищевой промышленности. Двухмембранная конструкция позволяет также реализовать ТП давления высокотемпературных (до 600 °С) сред, например, для измерения давления газов в цилиндрах двигателей — МИДА-ДИ-55П (МИДА-ПИ-55). Наконец, такая конструкция позволяет создавать высоконадежные датчики абсолютного давления.

Электронная схема датчика обеспечивает питание тензочувствительной мостовой схемы ТП и преобразование сигнала разбаланса тензомоста в унифицированный выходной сигнал датчика (0-5, 4-20 мА или 0-5 В). Особенность датчиков МИДА заключается в отсутствии элементов коррекции погрешностей ТП в электронной схеме; коррекция погрешностей (в первую очередь, температурных) осуществляется непосредственно в преобразователях. Единственным исключением является высокоточные датчики МИДА-ДИ-13П-К и МИДА-ДА-13П-К, в котором коррекция всех погрешностей производится встроенным микропроцессором. Конструктивно электронная схема, выполненная печатным монтажом, либо объединена в одном корпусе с ТП (для датчиков на диапазон рабочих температур –40…+80 °С), либо вынесена в отдельный корпус (для высокотемпературных датчиков давления).

Оптимизация характеристик тензопреобразователей

Основными требованиями, предъявляемыми к современным общепромышленным датчикам, являются: высокая стабильность характеристик во времени, высокая надежность, работоспособность в жестких условиях эксплуатации, высокая точность (малые основная и дополнительная — в основном, температурная — погрешности), минимальная трудоемкость производства. Поскольку эти требования, вообще говоря, противоречивы, при разработке датчиков приходится идти на компромисс, выбирая оптимальное сочетание параметров. Это оптимальное сочетание обеспечивается разработанной конструкцией, используемой технологией и электронной схемой датчика. В датчиках давления МИДА использованы как различные методы физико-конструктивной и физико-технологической оптимизации ТП, использующие особенности структур КНС, так и схемотехнические методы.

Стабильность характеристик. Стабильность характеристик ТП достигается комплексом конструктивно-технологических решений [9]. В качестве материала металлической упругой мембраны преобразователя используются дисперсионно-твердеющие титановые сплавы, имеющие высокие упругие характеристики в различных областях рабочих температур (до 600 °С в зависимости от состава). Соединение сапфировой подложки тензочувствительного элемента с мембраной осуществляется высокотемпературной (~850 °С) пайкой серебросодержащим припоем, что обеспечивает практически безгистерезисную передачу деформации от воспринимающей давление металлической мембраны через монокристаллическую сапфировую подложку к кремниевым тензорезисторам. В датчиках МИДА используется топологически замкнутая мостовая тензосхема. Это позволяет значительно уменьшить влияние переходного сопротивления контактов на выходной сигнал тензопреобразователя при питании моста постоянным напряжением и полностью исключить это влияние при питании моста постоянным током, что также повышает стабильность характеристик тензопреобразователя. Гетероэпитаксиальные кремниевые тензорезисторы на диэлектрической подложке не имеют необходимого для диффузионных чувствительных элементов изолирующего p-n-перехода и дополнительно защищены слоем двуокиси кремния, что обеспечивает высокую стабильность сопротивления. Для дополнительной защиты от влияния окружающей среды на тензосхему корпус датчиков делается герметичным, а связь с атмосферой в датчиках избыточного давления осуществляется через пористый металлический фильтр. В результате даже после многочисленных термоциклов изменение основной погрешности датчиков не превышает 0,2-0,5% (рис.2).

Основная погрешность преобразования. Линейность выходной характеристики ТП определяется как механическим преобразованием (давления в деформацию тензорезисторов), так и механо-электрическим преобразованием (деформации в изменение сопротивления тензорезисторов). Специфические особенности гетероэпитаксиальных кремниевых тензорезисторов на сапфире позволяют обеспечить высокую линейность механо-электрического преобразования, что вместе с оптимальной формой упругой мембраны, воспринимающей давление, определяет малую погрешность нелинейности ТП давления (рис.3а). Как уже упоминалось, дисперсионная структура титанового сплава и высокотемпературное паяное соединение сапфира с металлом обеспечивает практическое отсутствие вариации ТП (рис.3б). Высокая повторяемость характеристик достигается технологической приработкой ТП. Поскольку электронная схема обработки сигнала имеет высокую линейность, то нелинейность выходного сигнала датчиков практически совпадает с нелинейностью ТП.

Рис. 3. Нелинейность (а) и вариация (б) ТП давления МИДА-ДИ-61П (20 МПа, данные по 470 шт.) и МИДА-ДИ-01П (1 МПа, 630 шт.). На рисунках указаны средние значения нелинейности и вариации.

Температурная погрешность преобразования. В датчиках давления МИДА используется физико-технологическая и пассивная схемотехническая коррекция температурной погрешности ТП. При этом, как уже упоминалось, электронная схема обработки сигнала ТП не участвует в компенсации температурной погрешности, что уменьшает трудоемкость настройки датчика в целом.

К сожалению, значительная разница в коэффициентах теплового расширения сапфира и титана приводит к деформации чувствительного элемента при остывании после пайки и, как следствие, к температурной зависимости начального выходного сигнала тензопреобразователя. Для коррекции этой температурной зависимости в датчиках МИДА используются два различных метода. При питании тензомоста от источника тока с помощью элементов балансировки моста, включенных в топологию тензосхемы, устанавливается определенное расчетное значение начального выходного сигнала, которое уже практически не зависит от температуры. Включение элементов балансировки тензомоста непосредственно в его топологическую схему, во-первых, возможно лишь благодаря твердой диэлектрической подложке в структуре КНС и легко осуществляется перерезанием кремниевых перемычек. Во-вторых, при этом не меняются температурные коэффициенты сопротивления тензорезисторов, что позволяет более точно корректировать температурный дрейф начального сигнала ТП по сравнению с обычно используемой балансировкой диффузионных кремниевых тензосхем с помощью постоянных резисторов. При питании тензомоста от источника напряжения параллельно с одним плечом включается постоянный резистор, а с помощью элементов балансировки тензомоста начальный сигнал устанавливается близким к нулю. Типичные значения зоны температурной погрешности начального сигнала датчиков показаны на рис. 4а.

Температурная зависимость чувствительности тензопреобразователей определяется, в основном, характеристиками кремниевого слоя. Как показано в, в гетероэпитаксиальных тензорезисторах из КНС имеет место явление дифференциальной инвариантности пьезосопротивления (ДТИП), что позволяет при определенной оптимальной степени легирования кремния и питании тензосхемы постоянным током обеспечить постоянство чувствительности тензопреобразователя давления в широком диапазоне температур. Однако, в реальном производстве, во-первых, практически невозможно изготовление структур КНС с точно заданным уровнем легирования (для использования явления ДТИП необходимо отклонение от оптимального уровня легирования не более 1-2%), а, во-вторых, сам оптимальный уровень легирования зависит от конструкции тензопреобразователя, которая определяется диапазоном измерения. Поэтому используются структуры КНС с практически достижимым разбросом степени легирования (~5-7%) с уровнем легирования несколько выше оптимального, а возникающая при этом небольшая температурная зависимость чувствительности компенсируется подключением параллельно питающей диагонали моста постоянного резистора.

При питании тензомоста от источника напряжения используются структуры КНС с более высокой степенью легирования, обеспечивающие меньшую температурную зависимость чувствительности тензопреобразователя. Дополнительная компенсация температурной погрешности чувствительности ТП обеспечивается включением постоянного резистора последовательно с тензомостом.

Типичные значения зоны температурной погрешности чувствительности для общепромышленных датчиков показаны на рис. 4б.

Рис. 4. Зона температурной погрешности начального выходного сигнала (а) и диапазона изменения выходного сигнала (б) датчиков МИДА-ДИ-01П (1 МПа, 450 шт.) в диапазоне температур –40…+80 °С.

Работоспособность в жестких условиях эксплуатации. Использование металлической мембраны и тензочувствительных элементов на основе структур КНС позволяет создавать датчики давления для работы в широком диапазоне жестких условий эксплуатации. Ранее были разработаны ТП давления криогенных сред, работающие с высокой точностью до температур ~ 2 К, а также показана работоспособность высокотемпературных ТП давления вплоть до 320 °С. Если для высокоточных преобразователей давления криогенных сред достаточно оптимизации уровня легирования слоя кремния тензочувствительного элемента, то создание высокотемпературных датчиков давления требует комплекса физико-конструктивных и технологических решений. Отсутствие p-n-перехода в тензосхеме и высокие упругие и диэлектрические свойства сапфира ограничивают рабочую температуру тензочувствительных элементов величиной ~ 600 °С, при которой начинается заметная пластическая деформация кремния. Однако, на практике создание датчика давления, работающего при такой температуре с хорошей точностью, связано с преодолением ряда трудностей. Кроме выбора оптимальной степени легирования кремния, необходимо использовать титановый сплав, имеющий высокие упругие характеристики при высоких температурах. В настоящее время такие сплавы уверенно работают до температур порядка 500 °С. Большой проблемой являются омические контакты к кремнию, стойкие при высокой температуре. В высокотемпературных датчиках МИДА используются алюминиевые фольговые контакты, прикрепляемые непосредственно к кремниевым контактным площадкам ультразвуковой сваркой без использования переходного слоя. Такие контакты показали хорошую стабильность и высокую механическую прочность до температур ~ 400 °С. В качестве материала коллектора в высокотемпературных датчиках МИДА используется специальная пластмасса, устойчивая до ~ 500 °С, и никелевые выводы, а в качестве проводников — никелевый провод в стеклоизоляции. Хорошие возможности для создания датчиков давления высокотемпературных сред представляет двухмембранная конструкция: в этом случае температура воспринимающей давление мембраны может быть значительно выше температуры мембраны, на которой закреплен чувствительный элемент. В результате разработаны ТП давления для судовых дизелей (МИДА-ПИ-55) с температурой измеряемых газов свыше 500 °С, тогда как температура чувствительного элемента ТП не превышает 300 С.

Технические характеристики преобразователей давления

Промышленная группа МИДА выпускает тензорезисторные преобразователи избыточного (ДИ) и абсолютного (ДА) давления для общепромышленных и специальных применений.

Диапазоны измеряемых давлений ТП составляют от 0-0,04 МПа до 0-160 МПа (ДИ) и от 0-0,04 МПа до 0-4 МПа (ДА). Для зарубежных поставок (МИДА-ДИ(ДА)-61/62П) диапазоны измерения нормируются в psi (1 psi = 6,8948 кПа). Все ТП имеют нормированный выходной сигнал: при питании тензомоста постоянным напряжением (до 15 В) начальный выходной сигнал составляет +0,1 мВ/В питания, а диапазон изменения выходного сигнала (7+0,1) мВ/В и (10+0,1) мВ/В (в зависимости от диапазона измерения). Точность преобразования определяется как корень квадратный из суммы квадратов нелинейности, вариации и повторяемости в нормальных условиях; для высокотемпературных ТП нормальными условиями является температура, соответствующая середине диапазона температурной компенсации.

Рабочий диапазон температур ТП составляет от -65 до +150 °С (МИДА-ДИ(ДА)-51/61П) или от +10 до +350 °С (МИДА-ДИ-52/62П). Температурная компенсация погрешностей осуществлена либо в диапазоне температур от -40 до +80 °С (МИДА-ДИ(ДА)-51/61П), либо в любом стоградусном интервале из рабочего диапазона температур для МИДА-ДИ-52/62П. При этом нормируется максимальная зона изменения выходного сигнала в компенсированном диапазоне температур. По специальному заказу температурная компенсация ТП может быть осуществлена и в другом интервале температур (например, 0…+120 °С). Нормирование характеристик высокотемпературных ТП не при комнатной температуре, а при фактическом значении температуры измеряемой среды, и температурная компенсация выходного сигнала ТП вокруг этой температуры повышает точность измерения давления высокотемпературных сред.

Штуцеры ТП имеют метрическую резьбу М20х1,5 или М12х1,5 для применения в России, странах СНГ, Чехии и Китае (МИДА-ДИ(ДА)-51/52П) или коническую (1/4-18 NPT), дюймовую (7/16-20 UNJ), а также другие типы резьбы для поставок в США (МИДА-ДИ(ДА)-61/62П). Электрическое соединение осуществляется через кабельный ввод, разъем или колодку с сальниковым уплотнением. В высокотемпературных ТП для измерения давления жидких и газообразных сред с температурой свыше 150 °С электрический вывод выполнен высокотемпературным проводом через трубку из нержавеющей стали длиной 150 мм. ТП для измерения давления газов в цилиндрах двигателей (МИДА-ДИ-55П) выполнен в виде модуля, который можно вставлять в датчики, используемые в системах контроля двигателей.

Кроме преобразователей давления общепромышленного назначения МИДА-ДИ(ДА)-51/61П разработан и выпускается преобразователь абсолютного давления (МИДА-ДА-53П) для систем управления двигателем автомобиля, в котором тензочувствительный элемент из КНС вакуумноплотно припаян к керамическому корпусу и служит одновременно воспринимающей давление мембраной. Измеряемое давление подается в ТП со стороны тензочувствительной схемы, что позволяет получать ТП с малой нелинейностью преобразования при достаточно высокой чувствительности. ТП имеет пластмассовый корпус и торцевые выводы, позволяющие монтировать его на печатной плате.

и на рис. 3,4.

Технические характеристики датчиков давления

Промышленной группой МИДА разработаны ряд общепромышленных и специальных датчиков давления. Общепромышленные датчики МИДА-ДИ-01П, МИДА-ДИ-13П и МИДА-ДА-13П имеют диапазоны измерения от 0-0,04 до 0-160 МПа и выпускаются с основной погрешностью 0,25 и 0,5%. Они работают в рабочем диапазоне температур от –40 до +80 °С; зона дополнительной температурной погрешности составляет не более 3% для датчиков с основной погрешностью 0,25% и 4% для датчиков с основной погрешностью 0,5%. Датчики МИДА-ДИ-13П-К и МИДА-ДА-13П-К с микропроцессорной обработкой выходного сигнала ТП имеет суммарную погрешность измерения в рабочем диапазоне температур 0,25 или 0,5%. Выходной сигнал датчиков 0-5 или 4-20 мА или 0-5 В. Датчики выпускаются также во взрывобезопасном варианте (исполнения типа «искробезопасная цепь» или «взрывонепроницаемая оболочка»). Разработан датчик для судов, характеристики которого согласованы с Морским регистром РФ. Датчики МИДА-ДИ-01П и МИДА-ДИ(ДА)-13П разрешены для применения в атомной энергетике.

Датчики МИДА-ДИ-12П (МИДА-ДИ-12П-12) имеют те же пределы измерения, но предназначены для измерения избыточного давления газообразных или жидких сред с высокой (до 350 °С) температурой. Поэтому первичный преобразователь и электронный блок таких датчиков выполнены отдельно и соединяются либо высокотемпературным кабелем (при температуре измеряемой среды до 150 °С), либо высокотемпературным проводом в трубке из нержавеющей стали (при температуре до 350 °С). Датчики имеют основную погрешность (определяемую при заданной рабочей температуре) 0,5% и зону дополнительной температурной погрешности 4% в диапазоне температур 100 °С вокруг рабочей температуры.

Для измерения давления расплавов и других вязких сред с температурой до 300 °С разработаны и выпускаются датчики МИДА-ДИ-06П (МИДА-ДИ-12П-06-К) и МИДА-ДИ-07П (МИДА-ДИ-12П-081-К) с открытой приемной мембраной. Датчики МИДА-ДИ-07П по установочным размерам эквивалентны обычно используемым зарубежным датчикам расплавов полимеров, но в отличие от последних не содержат ртути, передающей давление из горячей зоны в холодную. По метрологическим характеристикам эти датчики аналогичны высокотемпературным датчикам МИДА-ДИ-12П.

Датчики МИДА-ДИ-08П (МИДА-ДИ-12П-05-К-200, МИДА-ДИ-12П-05-К-150) с открытой мембраной разработаны для измерения давления газов и жидкостей, содержащих твердые взвеси, которые забивают входные отверстия отводных трубок с обычными датчиками. Диапазон измеряемых избыточных давлений составляет от 0-4кПа до 0-1 МПа, рабочий диапазон температур измеряемой среды –40…+200 °С. Основная погрешность 0,5 и 1,0%, зона дополнительной температурной погрешности от 4 до 6 % в 100-градусном интервале.

Датчики МИДА-ДА-04П разработаны для систем контроля работы двигателя в автомобиле на базе ТП МИДА-ДА-53П. По своим параметрам они являются аналогами соответствующих датчиков фирм Bosch и General Motors.

Таким образом, использование структур КНС и двухслойной и двухмембранной конструкций преобразователя давления позволило создать ряд датчиков давления МИДА общепромышленного и специального назначения, обеспечивающих текущие и перспективные потребности различных отраслей промышленности, транспорта, энергетики и коммунального хозяйства. Успешный экспорт преобразователей давления и датчиков давления МИДА в развитые страны доказывает их высокую конкурентоспособность на мировом рынке.

Роль датчиков давления

в электронном измерении давления

Дом
Знания
Решения для измерений
Датчики, преобразователи и преобразователи давления

В электронном измерении давления датчики давления — это устройства, которые преобразуют физическое давление, приложенное к датчику, в электронный сигнал.Этот электронный сигнал пропорционален приложенному давлению. Например, датчики давления контролируют количество воздуха для дыхания в резервуарах автономных дыхательных аппаратов (SCBA) пожарных, чтобы гарантировать, что они могут продолжать спасательные работы.

Применение датчиков давления

Датчики давления

состоят из датчика, а также технологических и электрических соединений и выдают выходные сигналы в диапазоне от 2 мВ / В до 0–100 мВ. Датчики давления идеально подходят для приложений, где пространство ограничено, например, в электронных устройствах или в приложениях с батарейным питанием, где маломощный сигнал не влияет на срок службы батареи.Кроме того, датчики давления без усилителей часто покупаются производителями, которые создают свою собственную электронику и включают датчик в свою продукцию. Датчики давления, продаваемые без усилителей, часто называют «голыми» датчиками или датчиками давления.

Выбор датчиков давления

Чтобы выбрать подходящий электронный прибор для измерения давления, будь то датчик давления или датчик давления, вы должны сначала рассмотреть выходной сигнал.Это 0-5 В, 0-10 В, 4-20 мА? Вы также должны учитывать такие критерии выбора, как диапазон давления и штуцер давления. Имейте в виду, что между производителями часто возникают противоречия, которые могут усложнить процесс выбора. Если вам нужна техническая помощь, обратитесь в службу поддержки клиентов WIKA. Они помогут вам получить нужную деталь.

Что такое датчик давления?

Датчик давления , часто называемый датчиком давления , представляет собой датчик, который преобразует давление в аналоговый электрический сигнал.Несмотря на то, что существуют различные типы датчиков давления, одним из наиболее распространенных является базовый датчик тензодатчика.

Преобразование давления в электрический сигнал достигается за счет физической деформации тензодатчиков, которые прикреплены к диафрагме датчика давления и соединены проводом в виде моста Уитстона. Давление, приложенное к датчику давления, вызывает отклонение диафрагмы, что приводит к деформации датчиков. Напряжение приведет к изменению электрического сопротивления, пропорциональному давлению.

Электрический выход датчиков давления

Датчики давления обычно выпускаются с тремя типами электрического выхода; милливольт, усиленное напряжение и 4-20мА. В этой статье объясняется, как подключать различные типы датчиков давления в зависимости от их выходного сигнала.

После этого необходимо преобразовать электрическую мощность в технические единицы, такие как фунты на квадратный дюйм или бар.

Ниже приводится сводка выходных данных и когда их лучше всего использовать.

Преобразователи давления на выходе в милливольтах

Преобразователи давления в милливольтах
обычно являются наиболее экономичными преобразователями давления.Выходной сигнал преобразователя милливольт номинально составляет около 30 мВ. Фактический выходной сигнал прямо пропорционален входной мощности или возбуждению датчика давления.

Если возбуждение колеблется, выходной сигнал также изменится. Из-за этой зависимости от уровня возбуждения, регулируемые источники питания рекомендуется использовать с преобразователями милливольт. Поскольку выходной сигнал очень низкий, датчик не следует размещать в среде с электрическими помехами.

Расстояния между датчиком и считывающим прибором также должны быть относительно небольшими.

Преобразователи давления с выходным напряжением

Преобразователи с выходным напряжением
имеют встроенную систему преобразования сигнала, которая обеспечивает гораздо более высокий выходной сигнал, чем преобразователь милливольт. На выходе обычно 0-5 В постоянного тока или 0-10 В постоянного тока.

Хотя это и зависит от модели, выходной сигнал преобразователя обычно не является прямой функцией возбуждения. Это означает, что нерегулируемых источников питания часто бывает достаточно, если они находятся в пределах указанного диапазона мощности.

Поскольку они имеют более высокий выходной уровень, эти преобразователи не так восприимчивы к электрическим шумам, как преобразователи милливольт, и поэтому могут использоваться в гораздо более промышленных условиях.

Преобразователи давления с выходом 4–20 мА

Преобразователи этого типа также известны как преобразователи давления. Поскольку на сигнал 4–20 мА меньше всего влияют электрические помехи и сопротивление в сигнальных проводах, эти преобразователи лучше всего использовать, когда сигнал должен передаваться на большие расстояния.

Нередко эти преобразователи используются в приложениях, где длина подводящего провода должна составлять 1000 футов или более.

Типы датчиков давления

Существуют различные типы датчиков давления в зависимости от их конструкции.Эти датчики могут быть разных форм и размеров, но внутренняя технология также может отличаться.

Существует 4 основных типа датчиков давления, основанных на этом:

Датчики тензометрического давления
Емкостные преобразователи давления
Потенциометрические преобразователи давления
Резонансные проволочные преобразователи давления

В этой статье объясняются различия между этими типами датчиков давления и объясняется принцип работы датчика давления.

Выбор датчика давления

Все еще не знаете, как решить, какой тип датчика давления или датчика давления вам нужен?

Чтобы узнать больше о критериях, которые следует учитывать при принятии решения, эта статья «Практические соображения при выборе датчика давления» поможет вам выбрать правильное устройство для вашего приложения.

Сколько стоит датчик давления?

На цену датчика давления влияет ряд факторов.Самым большим отличием является то, можете ли вы использовать стандартный датчик давления, имеющийся в наличии, или вам нужен индивидуальный датчик давления.

Для стандартного датчика давления цена датчика давления будет больше всего зависеть от уровня точности, необходимого для вашего приложения. Чем точнее, как правило, тем дороже датчик давления.

Чтобы узнать больше о ценах на специальные датчики давления, щелкните здесь.

Выберите датчик давления, подходящий для вашего применения

Датчики давления, устанавливаемые на печатной плате Датчики давления, устанавливаемые на печатной плате
, как правило, представляют собой компактные и экономичные датчики давления, предназначенные для установки на электрическую печатную плату и встраивания в другие изделия.

Учить больше

Измерительные преобразователи общего назначения Измерительные преобразователи давления общего назначения
являются наиболее распространенными, поскольку они предназначены для использования в самом широком спектре приложений.

Учить больше

Преобразователи давления для тяжелых условий эксплуатации / промышленного назначения Преобразователи давления для тяжелых условий эксплуатации / промышленного назначения
имеют гораздо более прочный корпус, чем другие преобразователи. Они предназначены для использования в тяжелых промышленных условиях.Они также часто имеют масштабируемый выход 4–20 мА, который обеспечивает гораздо большую устойчивость к электрическим помехам, что не редкость в промышленных условиях.

Учить больше

Преобразователи давления с высокой стабильностью и точностью
Большинство преобразователей давления имеют точность 0,25% от полной шкалы или выше. Преобразователи давления с высокой стабильностью и точностью могут давать погрешности до 0,05% от полной шкалы, в зависимости от модели. Хотя они более дорогие, чем преобразователи общего назначения, они могут быть единственным вариантом, если требуется высокая точность.

Учить больше

Датчики давления с промывочной мембраной
В датчиках давления с промывочной мембраной мембрана устанавливается заподлицо с технологическим процессом. Это устраняет полость над диафрагмой, которая могла бы собирать жидкие вещества из процесса. В некоторых приложениях это может быть очень нежелательно. Эти приложения включают мониторинг давления пищевых продуктов или жидкостей с очень высокой вязкостью.

Учить больше

Преобразователи специального назначения
OMEGA предлагает широкий выбор преобразователей давления со специальными характеристиками.К ним относятся преобразователи давления, предназначенные для измерения давления при очень высоких или низких температурах, погружные преобразователи давления, преобразователи атмосферного давления и преобразователи давления с цифровым выходом связи или беспроводными выходами.

Учить больше

История датчиков давления

Еще при Галилео Галилее ученые пытались измерить давление. В течение почти следующих трехсот лет ученые делали открытия, которые помогли им понять, как измерять давление.Однако только в 1930 году, когда Рой Карлсон, инженер-строитель, изобрел тензодатчик без склеивания, добился больших успехов в технологии датчиков давления.

1930: Рой Карлсон разработал первый тензодатчик из несвязанной проволоки для измерения деформации внутри бетонной конструкции.

1938: Артур Руге, Массачусетский технологический институт, и Эдвард Симмонс, Калифорнийский технологический институт, независимо, но одновременно, разрабатывают процесс для тензодатчика со склеенной проволокой.В итоге двое мужчин подали заявку на патент вместе.

1952: Фольговые тензодатчики были изобретены Питером Джорджем Скоттом Джексоном из Saunders-Roe Ltd. Фольговые тензодатчики обладали преимуществами по сравнению со склеенными проволочными калибрами, включая лучшее рассеивание тепла, лучшую термическую стабильность, лучшую воспроизводимость и более низкие производственные затраты.

1954: Емкостной датчик давления был разработан Карлом Сполдингом. Эти датчики позволяют с достаточной точностью измерять очень малые давления.

1960-е годы : Разработаны первые тонкопленочные преобразователи с хорошей стабильностью и низким гистерезисом. Эта технология используется и сегодня для измерения высокого давления. Между тем, в конце 1960-х годов Артом Зиасом и Джоном Иганом из исследовательского центра Honeywell были разработаны патенты на кремниевую диафрагму и кремниевый сенсор.

1973: Уильям Поли из Bendix Corporation разработал емкостной преобразователь с использованием кварца. Это позволило измерить более низкие диапазоны давления.

1979: Роберт Белл из Kavlico разработал технологию емкостного преобразователя, чтобы заменить кварцевый корпус на керамический. Этот дизайн широко используется и сегодня.

Читать далее: Как работает датчик давления? заявка Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе Типы датчиков давления

— Руководство

Датчики давления

— это инструменты или устройства, которые преобразуют величину физического давления, оказываемого на датчик, в выходной сигнал, который можно использовать для определения количественного значения давления.Доступно множество различных типов датчиков давления, которые работают одинаково, но основаны на различных базовых технологиях для перевода между давлением и выходным сигналом. В этой статье будут рассмотрены наиболее распространенные типы датчиков давления, описаны принципы работы датчиков давления, рассмотрены общие спецификации, связанные с датчиками давления, и представлены примеры приложений.

Следует отметить одно отличие: датчики давления отличаются от манометров.Манометры по своей конструкции обеспечивают прямое считывание значения давления, называемого манометрическим давлением. Это может быть аналоговый (механический) дисплей с использованием стрелки и градуированной шкалы или прямой цифровой дисплей показаний давления. Датчики давления, с другой стороны, напрямую не обеспечивают считываемый выходной сигнал давления, а вместо этого генерируют значение выходного сигнала, которое пропорционально показанию давления, но которое сначала необходимо подготовить и обработать, чтобы преобразовать уровень выходного сигнала в калиброванное считывание давления.

Чтобы узнать больше о других типах датчиков, см. Наши соответствующие руководства, которые охватывают различные типы датчиков или использование датчиков для расширения возможностей Интернета вещей (IoT). Чтобы узнать больше о других устройствах для измерения давления, см. Наши соответствующие руководства по манометрам и цифровым манометрам.

Датчики давления, преобразователи давления и преобразователи давления

Есть несколько общих терминов, связанных с устройствами для измерения давления, которые часто используются как взаимозаменяемые.Эти термины — датчики давления, датчики давления и датчики давления. Производители и поставщики этих устройств могут использовать один или несколько из этих терминов для описания своих продуктовых предложений. Как правило, основное различие между этими терминами связано с генерируемым электрическим выходным сигналом и выходным интерфейсом устройства. Имейте в виду, что у разных поставщиков есть различия в том, как классифицируются их устройства.

Один из способов понять разницу между датчиками давления и датчиками давления.Датчики давления и датчики давления не имеют встроенной электроники, обеспечивающей формирование сигнала и усиленный выходной сигнал, в отличие от двух других.

Датчики давления, хотя и используются как общий термин для всех этих трех типов устройств, обычно вырабатывают выходной сигнал в милливольтах. Относительно низкое выходное напряжение в сочетании с потерями сопротивления, которые происходят с проводкой, подразумевает, что длина проводов должна быть небольшой, что ограничивает использование устройств примерно 10-20 футами от электроники, прежде чем возникнут слишком большие потери сигнала.Выходной сигнал будет пропорционален напряжению питания, используемому с датчиком. Так, например, датчик, который генерирует выходной сигнал 10 мВ / В, используемый с источником питания 5 В постоянного тока, будет производить выходной сигнал в диапазоне от 0 до 50 мВ по величине. Милливольтные выходы позволяют инженеру спроектировать преобразование сигнала в соответствии с требованиями приложения и помогают снизить как стоимость, так и размер корпуса датчика. Ограничения этих устройств заключаются в том, что необходимо использовать регулируемые источники питания, так как выходная мощность во всем диапазоне пропорциональна напряжению питания.Кроме того, низкий выходной сигнал означает, что эти устройства менее подходят для использования в электрически зашумленной среде. Иллюстрация полумостовой схемы с выходным напряжением в милливольтах показана на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. Датчик давления с тензометрическим датчиком с использованием моста Уитстона

Изображение предоставлено: https://www.avnet.com/wps/portal/abacus/solutions/technologies/sensors/pressure-sensors/output-signals

Датчики давления

генерируют более высокий уровень выходного напряжения или частоты за счет наличия дополнительных встроенных возможностей усиления сигнала для увеличения амплитуды выходного сигнала, скажем, до 5 В или 10 В, и частотного выхода до 1-6 кГц.Повышенная мощность сигнала позволяет использовать датчики давления на большем расстоянии от электроники, скажем, на расстоянии 20 футов. Эти устройства используют более высокий уровень напряжения питания, например 8–28 В постоянного тока. Более высокое выходное напряжение снижает потребление тока, что позволяет использовать датчики давления в приложениях, где оборудование работает от батарей.

В то время как датчики давления и преобразователи давления генерируют выходной сигнал напряжения, датчики давления выдают выходной ток с низким сопротивлением, обычно используемый в качестве аналоговых сигналов 4–20 мА в 2-проводной или 4-проводной конфигурации.Датчики давления обладают хорошей устойчивостью к электрическим помехам (EMI / RFI) и поэтому подходят для приложений, где необходимо передавать сигналы на большие расстояния. Эти устройства не требуют регулируемых источников питания, но более высокий выходной ток и потребляемая мощность делают их непригодными для приложений с батарейным питанием, когда устройства работают при полном или близком к нему давлении.

Для простоты в этой статье мы будем использовать общий термин датчики давления, а не делать четкие представления датчиков давления и датчиков давления.

Терминология по давлению

В этом разделе представлена ключевая терминология, относящаяся к датчикам давления.

Манометрическое давление — это измерение давления относительно давления окружающей среды. Типичным примером этого является использование манометра для измерения давления воздуха в автомобильной шине. Если манометр показывает 35 фунтов на квадратный дюйм, это означает, что давление в шинах на 35 фунтов на квадратный дюйм выше местного давления окружающей среды.
Абсолютное давление — это измерение, производимое относительно чистого вакуума, например космического вакуума.Этот тип измерения давления важен в аэрокосмической технике, поскольку давление воздуха изменяется с высотой.
Дифференциальное давление — это измерение разности давлений между двумя значениями давления, следовательно, измерение того, насколько они отличаются друг от друга, а не их величины относительно атмосферного давления или другого эталонного давления.
Вакуумное давление — это измерение давления, значение которого находится в отрицательном направлении по отношению к атмосферному давлению.

На рисунке 2 ниже эти термины показаны на диаграмме, показывающей относительные отношения между каждым из них.

Рисунок 2: Взаимосвязь различных измерений давления

Изображение предоставлено: https://www.engineeringtoolbox.com

Технологии измерения давления

Для измерения давления используются шесть основных датчиков давления. Это:

Потенциометрические датчики давления
Индуктивные датчики давления
Датчики давления емкостные
Пьезоэлектрические датчики давления
Тензометрические датчики давления
Датчики давления с переменным сопротивлением

Потенциометрические датчики давления используют трубку Бурдона, капсулу или сильфон, которые приводят в движение рычаг стеклоочистителя, обеспечивая относительно нормальные измерения давления.

Индуктивные датчики давления используют линейный регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT) для изменения степени индуктивной связи, которая возникает между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Емкостные датчики давления используют диафрагму, которая отклоняется под действием приложенного давления, что приводит к изменению значения емкости, которая затем может быть откалибрована для получения показаний давления.

Пьезоэлектрические датчики давления основаны на способности таких материалов, как керамика или металлизированный кварц, генерировать электрический потенциал, когда материал подвергается механической нагрузке.

Тензометрические датчики давления основаны на измерении изменения сопротивления, которое происходит в таком материале, как кремний, когда он подвергается механическому воздействию, известному как пьезорезистивный эффект.

Датчики давления с переменным сопротивлением используют диафрагму, которая находится в магнитной цепи. Когда к датчику прикладывается давление, отклонение диафрагмы вызывает изменение сопротивления контура, и это изменение можно измерить и использовать в качестве индикатора приложенного давления.

Типы датчиков давления

С помощью датчика давления можно выполнять измерения давления для определения диапазона различных значений и различных типов давления в зависимости от того, выполняется ли измерение давления относительно атмосферы, условий вакуума или других эталонных уровней давления. Датчики давления — это инструменты, которые могут быть спроектированы и настроены для определения давления по этим переменным. Датчики абсолютного давления предназначены для измерения давления относительно вакуума, и они разработаны с эталонным вакуумом, заключенным внутри самого датчика.Эти датчики также могут измерять атмосферное давление. Точно так же датчик избыточного давления определяет значения, относящиеся к атмосферному давлению, и часть устройства обычно находится в условиях окружающей среды. Это устройство можно использовать для измерения артериального давления.

Важным аспектом промышленных процессов определения давления является сравнение нескольких уровней давления. Датчики перепада давления используются для этих приложений, которые могут быть сложными из-за наличия как минимум двух различных давлений на одной механической конструкции.Датчики перепада давления имеют относительно сложную конструкцию, поскольку они часто необходимы для измерения мельчайших перепадов давления при больших статических давлениях. Принципы трансдукции и механического измерения давления являются общими для большинства стандартных датчиков давления, независимо от их категории как приборы дифференциального, абсолютного или манометрического давления. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенный тип датчиков давления.

Датчики барометра-анероида

Барометр-анероид состоит из полого металлического корпуса с гибкими поверхностями сверху и снизу.Каков принцип работы датчика атмосферного давления? Изменения атмосферного давления заставляют этот металлический корпус изменять форму, а механические рычаги усиливают деформацию, чтобы обеспечить более заметные результаты. Уровень деформации также можно повысить, изготовив датчик в сильфонной конструкции. Рычаги обычно прикреплены к циферблату со стрелкой, который переводит деформацию под давлением в масштабированные измерения или на барограф, который регистрирует изменение давления во времени. Датчики-анероидные барометры компактны и долговечны, в их работе не используется жидкость.Однако масса элементов измерения давления ограничивает скорость отклика устройства, что делает его менее эффективным для проектов измерения динамического давления.

Датчики манометра

Манометр — это датчик давления жидкости, имеющий относительно простую конструкцию и более высокий уровень точности, чем у большинства барометров-анероидов. Он выполняет измерения, регистрируя влияние давления на столб жидкости. Наиболее распространенной формой манометра является U-образная модель, в которой давление прикладывается к одной стороне трубки, вытесняя жидкость и вызывая падение уровня жидкости на одном конце и соответствующее повышение на другом.Уровень давления обозначается разницей в высоте между двумя концами трубки, и измерения производятся по шкале, встроенной в устройство.

Точность считывания можно повысить, наклонив одну из ножек манометра. Также можно прикрепить резервуар для жидкости, чтобы сделать уменьшение высоты одной из ножек незначительным. Манометры могут быть эффективными в качестве манометрических датчиков, если одна ветвь U-образной трубки выходит в атмосферу, и они могут функционировать как дифференциальные датчики, когда давление прикладывается к обеим ногам.Однако они эффективны только в определенном диапазоне давления и, как и барометры-анероиды, имеют низкую скорость отклика, что неадекватно для измерения динамического давления.

Датчики давления с трубкой Бурдона

Хотя они работают в соответствии с теми же основными принципами, что и анероидные барометры, в трубках Бурдона вместо полой капсулы используется спиральный или С-образный чувствительный элемент. Один конец трубки Бурдона зафиксирован в соединении с давлением, а другой конец закрыт.Каждая трубка имеет эллиптическое поперечное сечение, которое заставляет трубку выпрямляться при приложении большего давления. Инструмент будет продолжать выпрямляться до тех пор, пока давление жидкости не сравняется с упругим сопротивлением трубки. По этой причине разные материалы трубок связаны с разными диапазонами давления. Зубчатый механизм прикреплен к закрытому концу трубки и перемещает указатель по шкале с градуировкой для получения показаний. Устройства с трубкой Бурдона обычно используются в качестве датчиков избыточного давления и дифференциальных датчиков, когда две трубки соединены с одним указателем.Как правило, спиральная трубка более компактна и обеспечивает более надежную работу, чем С-образный чувствительный элемент.

Вакуумные датчики давления

Давление вакуума ниже атмосферного, и его может быть сложно обнаружить механическими методами. Датчики Пирани обычно используются для измерений в диапазоне низкого вакуума. Эти датчики основаны на нагретом проводе, электрическое сопротивление которого зависит от температуры. Когда вакуумное давление увеличивается, конвекция уменьшается, а температура проволоки повышается.Электрическое сопротивление увеличивается пропорционально и калибруется по давлению, чтобы обеспечить эффективное измерение вакуума.

Ионные датчики или датчики с холодным катодом обычно используются для приложений с более высоким диапазоном вакуума. Эти инструменты основаны на нити накала, которая генерирует эмиссию электронов. Электроны переходят на сетку, где они могут сталкиваться с молекулами газа, тем самым вызывая их ионизацию. Устройство для сбора заряженных частиц притягивает заряженные ионы, и количество накапливаемых им ионов напрямую соответствует количеству молекул в вакууме, таким образом обеспечивая точное считывание давления в вакууме.

Герметичные датчики давления

Герметичные датчики давления используются, когда необходимо получить измерение давления относительно эталонного значения (например, атмосферного давления на уровне моря), но когда невозможно открыть датчик непосредственно для этого эталонного давления. Например, на подводных транспортных средствах герметичный датчик давления может использоваться для определения глубины транспортного средства путем измерения давления окружающей среды и сравнения его с атмосферным давлением, имеющимся в герметичном устройстве.

Характеристики датчика давления

Датчики давления обычно имеют размер и характеристики по нескольким общим параметрам, которые показаны ниже. Обратите внимание, что спецификации для этих устройств могут отличаться от производителя к производителю, а также обратите внимание, что характеристики могут отличаться в зависимости от конкретного типа датчика давления, полученного от источника. Базовое понимание этих спецификаций упростит процесс поиска или определения одного из этих датчиков.

Тип датчика — отражает тип давления, на которое рассчитан датчик. Это может включать абсолютное давление, сложное давление, дифференциальное давление, манометрическое давление или вакуумное давление.
Диапазон рабочего давления — обеспечивает диапазон давлений, в котором датчик может работать и генерировать выходной сигнал.
Максимальное давление — абсолютное максимальное значение давления, при котором устройство может надежно работать без повреждения датчика.Превышение максимального давления может привести к отказу устройства или неточному выходному сигналу.
Полная шкала — это разница между максимальным давлением, которое может измерять датчик, и нулевым давлением.
Тип выхода — описывает общий характер характеристик выходного сигнала датчика давления. Примеры включают аналоговый ток, аналоговое напряжение, частоту или другие форматы.
Выходной уровень — диапазон выходного сигнала, например 0-25 мВ, связанный с датчиком давления в пределах его рабочего диапазона.Для выходных электрических сигналов это обычно будет диапазон милливольт или вольт или диапазон выходного тока в миллиамперах.
Точность — мера отклонения измерения между уровнем давления, определенным выходным сигналом датчика, и истинным значением давления. Точность часто выражается в виде диапазона единиц давления +/- (например, фунт / кв. Дюйм или миллибар) или ошибки +/- в процентах. Точность датчиков давления обычно определяется по прямой, наилучшим образом подходящей для значений выходных сигналов, по отношению к различным показаниям приложенного давления.
Разрешение — представляет собой наименьшую разницу выходного сигнала, которую может различить датчик.
Дрейф — мера постепенного изменения откалиброванного состояния датчика с течением времени.
Напряжение питания — величина источника напряжения, необходимого для питания датчика давления, измеряется в вольтах, чаще всего выражается как допустимый диапазон входного напряжения.
Диапазон рабочих температур — крайние значения температуры (высокие и низкие), при которых датчик рассчитан на надежную работу и выдачу выходного сигнала.

Применение датчиков давления

Датчики давления

находят широкое применение в различных сферах, включая медицину, общепромышленность, автомобилестроение, HVAC и энергетику, и это лишь некоторые из них. Важно понимать, что, хотя эти устройства измеряют давление, их можно использовать для выполнения других важных измерений, поскольку существует взаимосвязь между зарегистрированным давлением и значениями этих других параметров.

Некоторые примеры использования датчика давления приведены ниже:

В автомобильных тормозных системах датчики давления могут использоваться для обнаружения неисправностей в гидравлических тормозах, которые могут повлиять на их работоспособность.
В автомобильных двигателях используются датчики давления для оптимизации топливно-воздушной смеси при изменении условий движения и для контроля уровня давления масла в работающем двигателе.
Датчики давления в автомобилях могут использоваться для обнаружения столкновений и активации устройств безопасности, таких как подушки безопасности.
В аппаратах ИВЛ датчики давления используются для контроля давления кислорода и для помощи в управлении смесью воздуха и кислорода, подаваемой пациенту.
Гипербарические камеры используют датчики давления для отслеживания и контроля давления, применяемого в процессе лечения.
Датчики давления используются в приборах спирометрии, измеряющих объем легких пациентов.
Автоматические системы доставки лекарств, которые вводят лекарство пациенту в виде жидкости для внутривенного вливания, используют датчики давления для доставки нужной дозы в нужное время суток.
В системах HVAC датчики давления могут использоваться для контроля состояния воздушных фильтров. Поскольку фильтры забиваются твердыми частицами, перепад давления на фильтре возрастает и может быть обнаружен.
Скорость воздушного потока можно контролировать с помощью датчиков давления, поскольку скорость воздушного потока пропорциональна разности давлений.
В промышленных процессах датчики давления могут обнаруживать засорение фильтра в технологическом потоке, оценивая разницу между давлением на входе и выходе.
Уровни жидкости в баке можно эффективно контролировать с помощью датчиков давления, размещенных на дне бака. По мере того, как уровень жидкости в резервуаре уменьшается, давление напора (вызванное весом объема жидкости над датчиком) также уменьшается.Это измерение является прямым индикатором количества жидкости в резервуаре и не зависит от формы резервуара, а зависит исключительно от высоты жидкости. Здесь датчики давления представляют собой альтернативу другим формам датчиков уровня жидкости.
Улучшенное местоположение GPS обеспечивается датчиками давления. Измерение высоты может быть сделано путем определения барометрического давления из-за взаимосвязи между барометрическим давлением и высотой в атмосфере.
В высокоэффективных стиральных машинах могут использоваться датчики давления для определения объема воды, которую следует добавить для очистки партии грязной одежды, что позволяет максимально эффективно использовать природные ресурсы.
Датчики давления используются в носимых устройствах для наблюдения за пациентами и пожилыми людьми в условиях ухода за больными, определения того, когда могло произойти падение, и уведомления персонала или члена семьи. Измеряя небольшие изменения давления воздуха порядка 2 миллибар, эти датчики могут обнаруживать изменение высоты на расстоянии порядка 10 см.

Сводка

В этой статье представлен обзор датчиков давления, включая их описание, типы, основные характеристики и примеры применения.Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Источники:

https://www.avnet.com/
https://www.variohm.com/news-media/technical-blog-archive/working-principle-of-a-pressure-sensor
https://www.hbm.com/
https://www.te.com/usa-en/products/sensors/pressure-sensors/pressure-transducers/pressure-sensor-vs-transducer-vs-transmitter.html
https://allsensors.com/applications/medical-pressure-sensor-applications
https://meritsensor.com/applications/

Датчики прочие изделия

Прочие «виды» изделий

Больше от Instruments & Controls

Датчики, преобразователи | Датчики, преобразователи давления

МОДУЛЬ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ДАТЧИКА

$ 32.69000

730 — Немедленно

Sensirion AG

Sensirion

1649-1080-1-ND

1649-1080-6-ND

Выступ SMD (SMT) — немедленное

Sensirion AG Sensirion AG немедленно

KP236XTMA1DKR

, A60-Q18,

TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

0

$ 14389 2,310 — Немедленно

-301 53450 Крыло чайки TE Connectivity Measurement Specialities

0

6 $ 25,39 0 — Немедленно

9045 (3000 кПа) Активная трубка 4 900 Монтаж на плате

151

00808 20 INh3O / 5000PA PRESSURE SENSO

HV 9040 $ 42,00 — Немедленно

Активный массив 904SC

TruStability 904SC 904

SDP3x

Лента и катушка (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Активный

Монтаж на плате

Дифференциал

-0.07PSI ~ 0,07PSI (-0,5 кПа ~ 0,5 кПа)

I²C

16 b

± 3%

3,3 В

Наружная — 0,08 дюйма (2,00 мм), трубка, двойная

Без зазубрин

Температурная компенсация

14,5 фунтов на квадратный дюйм (100 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

Модуль 16-SMD

16-SMD

$ 32,69000

Sensirion AG

1649-1074-ND

SDP800

Лоток

Активный

Крепление на плате

Дифференциал07PSI ~ 0,07PSI (-0,5 кПа ~ 0,5 кПа)

I²C

16 b

± 3%

3 В ~ 5,5 В

Наружная — трубка 0,2 дюйма (5,2 мм), двойная

С зазубринами

Температурная компенсация

—

14,5 фунтов на квадратный дюйм (100 кПа)

-20 ° C ~ 85 ° C

Модуль

—

$ 32,69000

476

1649-1073-ND

SDP800

Лоток

Активный

Крепление на плате

Дифференциал

± 0.018PSI (± 0,125 кПа)

I²C

16 b

± 3%

3 В ~ 5,5 В

Наружная — трубка 0,2 дюйма (5,2 мм), двойная

Колючая

Температурная компенсация

—

PSI (100 кПа)

-20 ° C ~ 85 ° C

Модуль

—

ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ ДАТЧИКА 3SIP

$ 44,53000

18179

18172

1649-1039-ND

SDP600

Лоток

Не для новых конструкций

Крепление для платы

Дифференциал

± 0.072PSI (± 0,5 кПа)

I²C

16 b

± 3%

3 В ~ 3,6 В

Наружная — трубка 0,2 дюйма (5,2 мм), двойная

С зазубринами

С температурной компенсацией

Штифт для ПК ± 14,5 фунтов на квадратный дюйм (± 100 кПа)

-20 ° C ~ 80 ° C

Модуль 3-SIP

3-SIP

ДАТЧИК БАРОМЕТРИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

$ 4,950007

TE Специальности измерения связности

223-1198-2-ND

223-1198-1-ND

223-1198-6-ND

—

Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Board Mount

Absolute

0.15 фунтов на квадратный дюйм ~ 17,4 фунтов на квадратный дюйм (1 кПа ~ 120 кПа)

I²C, SPI

24 б ) Выступ

87,02PSI (600 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

8-SMD

IC ANLG BAROMETRIC $ SNSR DSOF8-16

4260 — Немедленно

Infineon Technologies

KP236XTMA1TR-ND

KP236XTMA1CT-ND

KP236XTMA1DKR

Active

Крепление на плате

Absolute

5.8PSI ~ 16,68PSI (40 кПа ~ 115 кПа)

Аналоговое напряжение

0,5 ~ 4,5 В

± 0,29PSI (± 2 кПа)

4,5 В ~ 5,5 В

—

Без порта

Выход с усилением, температурная компенсация

SMD (SMT) Tab

—

-40 ° C ~ 125 ° C

Модуль 8-SMD

—

ДАТЧИК PRES 100PSIA SO8 SMD

Датчики Amphenol Advanced

Датчик Amphenol Nova

235-1678-2-ND

235-1678-1-ND

235-1678-6-ND

NP

Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Крепление на плате

Absolute

100PSI (689.48 кПа)

Мост Уитстона

0 мВ ~ 60 мВ (3 В)

± 0,2%

3 В ~ 10 В

—

Без порта

—

Крыло чайки

300PSkI4 40 ° C ~ 125 ° C

8-SOIC (0,154 дюйма, ширина 3,90 мм)

—

ДАВЛЕНИЕ ДАТЧИКА 0-5PSI 2-37KPI

$ 6,63000

Немедленно 2,763

Omron Electronics Inc-EMC Div

Z3059-ND

2SMPP

Трубка

Актив

Крепление на плате 5.37PSI (37 кПа)

Аналоговое напряжение

0 мВ ~ 31 мВ

± 0,8%

—

Наружная — трубка 0,1 дюйма (2,59 мм)

Без зазубрин

—

7,6 кПа )

0 ° C ~ 50 ° C

Модуль 6-SMD

—

МИНИАТЮРНЫЙ МОДУЛЬ ВЫСОТОМАТЕЛЯ

$ 12.98000

5,561

223-1624-5-ND

—

Трубка

Активная

Крепление на плате

Абсолютное

4.35PSI ~ 15.95PSI (30kPa ~ 110kPa)

I²C, SPI

24 b

± 0.022PSI (± 0.15kPa)

1.8V ~ 3.6V

—

Без порта

— 90D ) Выступ

145,04PSI (1000 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

Модуль 8-SMD

—

МОДУЛЬ 14 БАР ДАВЛЕНИЕ MINI SNSR

TE Специальности измерения связности

223-1099-2-ND

223-1099-1-ND

223-1099-6-ND

—

Лента и катушка (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Крепление на плате

Absolute

203.05PSI (1400 кПа)

Цифровой

16 b

± 0,232PSI (± 1,6 кПа)

2,2 В ~ 3,6 В

—

Без порта

Температурная компенсация

SMD (SMT) Tab

-40 ° C ~ 85 ° C

Модуль 8-SMD

—

$ 16.51000

4333 — Немедленное

Honeywell Sensing and Productivity Solutions Решения для измерения и повышения производительности

480-TBPDANN150PGUCV-ND

TBP

Трубка

Active

Крепление на плате

Манометр с вентиляцией

150.21 кПа)

Мост Уитстона

0 мВ ~ 45,75 мВ (5 В)

± 0,15%

1,5 В ~ 12 В

Наружная — трубка 0,11 дюйма (2,74 мм)

Колючая

PC с температурной компенсацией

245PSI (1689,22 кПа)

-40 ° C ~ 125 ° C

4-DIP (0,453 дюйма, 11,50 мм), верхний порт

4-DIP

МИНИАТЮРНЫЙ МОДУЛЬ ВЫСОТОМЕТРА

$ 16,72000

0 — Немедленно

TE Специальные возможности измерения подключений

223-1623-5-ND

—

Absolute

0.15 фунтов на квадратный дюйм ~ 18,85 фунтов на квадратный дюйм (1 кПа ~ 130 кПа)

I²C, SPI

24 b

± 0,022 фунтов на квадратный дюйм (± 0,15 кПа)

1,8 В ~ 3,6 В

—

Без порта

— 90D ) Выступ

145,04PSI (1000 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

Модуль 8-SMD

8-SMD

$ 16,87000

336 Honeywell Sensing and Productivity Solutions

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

480-6249-ND

ABP

Tray

Active

.47 кПа)

I²C

12 b

± 0,25%

3,3 В

Наружная — трубка 0,08 дюйма (1,93 мм)

Зубчатый

Усиленный выход, температурная компенсация

PC Pin

-40 ° C ~ 85 ° C

6-DIP-модуль

6-DIP

МОДУЛЬ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ДАТЧИКА

$ 32,69000

151

Sensirion AG

1649-1078-2-ND

1649-1078-1-ND

1649-1078-6-ND

SDP3x

Лента и катушка (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Крепление на плате

Дифференциал

-0.001PSI ~ 0,013PSI (-0,005 кПа ~ 0,125 кПа)

Аналоговое напряжение

100 мВ ~ 900 мВ (3,3 В)

± 3%

3 В ~ 3,6 В

Штыревой — трубка 0,08 дюйма (2,00 мм), Двойной

Без зазубрин

Температурная компенсация

Вкладка SMD (SMT)

± 14,5 фунтов / кв. Дюйм (± 100 кПа)

-20 ° C ~ 85 ° C

Модуль 16-SMD

16-SMD

МОДУЛЬ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ДАТЧИКА

$ 32,69 000

593 — Немедленно

Sensirion AG

1649-1017-2-ND ND

1649-1081-6-ND

SDP3x

Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Крепление на плате

Дифференциал

— 0.07PSI ~ 0,07PSI (-0,5 кПа ~ 0,5 кПа)

Аналоговое напряжение

100 мВ ~ 900 мВ (3,3 В)

± 3%

3 В ~ 3,6 В

Наружный — трубка 0,08 дюйма (2,00 мм), Двойной

Без зазубрин

Температурная компенсация

Вкладка SMD (SMT)

14,5 фунтов на квадратный дюйм (100 кПа)

-20 ° C ~ 85 ° C

Модуль 16-SMD

16-SMD

$ 33,55 000

268 — Немедленно

Superior Sensor Technology, Inc.

2232-HV120-SM02-RTR-ND

2232-HV120-SM02-RCT-ND

2232-HV120-SM02-RDKR-ND

Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

—

Дифференциальный

± 0,09PSI ~ ± 0,72PSI (± 0,62 кПа ~ ± 5 кПа)

I²C, SPI

16 b

± 0,1%

2.8 В ~ 3,5 В

Наружная — трубка 0,08 дюйма (2,13 мм), двойная

Без зазубрин

Температурная компенсация

Выступ SMD (SMT)

± 1,45 фунтов на квадратный дюйм (± 9,97 кПа)

-20 ° C ~ 85 ° C

11-SMD, без вывода, верхний порт

—

SENSOR PRES 1PSI DIFF SMD

$ 22.17000

526 — Немедленное подключение

TE 9038 Измерение подключения TE

Особенности измерения

223-1707-5-ND

MS5525DSO

Трубка

Активный

Монтаж на плате

Дифференциал

1PSI (6.89 кПа)

I²C, SPI

24 b

± 0,25%

1,8 В ~ 3,6 В

Наружная — трубка 0,12 дюйма (3 мм), двойная

С зазубринами

Температурная компенсация

Крыло чайки 20389 137,9 кПа)

-40 ° C ~ 125 ° C

Модуль 14-SMD

$ 27,27000

2,042 Решения для повышения производительности — немедленное

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

480-2505-ND

24PC

Tray

Active

Board Mount

Compound

± 0.5 фунтов на квадратный дюйм (± 3,45 кПа)

Мост Уитстона

0 мВ ~ 35 мВ (10 В)

± 1%

10 В ~ 12 В

Штыревой — трубка 5 мм (0,2 дюйма)

Без зазубрин

—

ПК

± 20PSI (± 137.9 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

Модуль 4-SIP

—

ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ 1PSI DIFF SMD

Amphenol Advanced Sensors

Amphenol NovaSensor

45-NPA-500B-001DTR-ND

45-NPA-500B-001DCT-ND

45-NPAD-ND

45-NPAD ND

NPA-500

Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Крепление на плате

Дифференциал

1PSI (6.89 кПа)

Аналоговое напряжение

0,5 В ~ 4,5 В

± 1,5%

4,75 В ~ 5,25 В

Штыревой — трубка 0,12 дюйма (3 мм), двойная

Колючая

Усиленный выход, температурная компенсация

Gull Крыло

35PSI (241,32 кПа)

-40 ° C ~ 125 ° C

Модуль 14-SOIC, верхний порт

—

РАЗМЕР ДАВЛЕНИЯ ДАТЧИКА $ 10 «ч3O 14SMD

553 — Немедленно

Датчики Amphenol Advanced

Амфенол NovaSensor

45-NPA-300B-10WDTR-ND

45-NPA-300B-10W17- ND 900 300B-10WDDKR-ND

NPA-300

Tape & Reel (TR)

Cut Tape (CT)

Digi-Reel®

Active

Крепление на плате

Дифференциал

0.36PSI (2,49 кПа)

Аналоговое напряжение

0,5 В ~ 3 В

± 1,5%

3,135 В ~ 3,465 В

Наружная — трубка 0,12 дюйма (3 мм), двойная

Колючая

Усиленный выход, с температурной компенсацией

Крыло чайки

35PSI (241,32 кПа)

-40 ° C ~ 125 ° C

Модуль 14-SOIC, верхний порт

—

СРЕДА ИЗОЛИРОВАННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

1,153 — Немедленно

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

480-MIPAN1XX100PSAAX-ND

MIP

Герметичный манометр

100 фунтов на квадратный дюйм (689.48 кПа)

Аналоговое напряжение

0,5 В ~ 4,5 В

± 0,15%

4,75 В ~ 5,25 В

Наружный — 1/4 дюйма (6,35 мм) NPT

Резьбовой

Температурная компенсация

Разъем

348.09PSI (2400kPa)

-40 ° C ~ 125 ° C

Цилиндр, резьбовой

—

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 100PSI ДАТЧИК 5V DIP

Непосредственно

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

480-5394-5-ND

TruStability® SSC

Bulk

Active

ge Board Mount

100 фунтов на квадратный дюйм (689.48 кПа)

Аналоговое напряжение

0,5 В ~ 4,5 В

± 0,25%

4,75 В ~ 5,25 В

Штыревой — трубка 0,19 дюйма (4,93 мм)

Шип

Выход с усилением, температурная компенсация

Контакт ПК

250PSI (1723,69 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

8-DIP (0,524 дюйма, 13,30 мм), верхний порт

8-DIP

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 1PSI DIFF 5V

$ 35,74000

1027 — Немедленно

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

480-5496-ND

Активный

Монтаж на плате

Дифференциал

± 1PSI (± 6.89 кПа)

I²C

12 b

± 0,25%

4,75 В ~ 5,25 В

Наружная — трубка 0,08 дюйма (1,93 мм), двойная

С зазубринами

Усиленный выход, с температурной компенсацией

Штифт для ПК ± 10PSI (± 68.95kPa)

-40 ° C ~ 85 ° C

8-DIP (0,524 дюйма, 13,30 мм), два порта, на той же стороне

8-DIP

ДАВЛЕНИЕ ДАТЧИКА 15PSI ABSOL 5V DIP

$ 35,74000

975 — Немедленно

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

480-5395-5-ND 904 SSC

Трубка

Активный

Монтаж на плате

Абсолютный

15PSI (103.42 кПа)

Аналоговое напряжение

0,5 В ~ 4,5 В

± 0,25%

4,75 В ~ 5,25 В

Штыревой — трубка 0,08 дюйма (1,93 мм)

Колючая

Выход с усилением, температурная компенсация

Штырь ПК

30PSI (206,84 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

8-DIP (0,524 дюйма, 13,30 мм), боковой порт

8-DIP

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 15PSI DIFF 5V

$ 35,74000

967 — Немедленно

Honeywell Sensing and Productivity Solutions

SSCDANN015PD2A165-NDSC4

9018

Активный

Монтаж на плате

Дифференциальный

± 15PSI (± 103.42 кПа)

I²C

12 b

± 0,25%

4,75 В ~ 5,25 В

Наружная — трубка 0,19 дюйма (4,93 мм)

С зазубринами

Усиленный выход, температурная компенсация 45

PC Pin

PC (± 413,69 кПа)

-40 ° C ~ 85 ° C

8-DIP (0,524 дюйма, 13,30 мм), верхний порт

8-DIP

4 основных типа датчиков давления, которые вы должны знать

Датчик давления преобразует данные давления в электрический ток.Затем анализатор данных считывает этот ток для вашей системы. Итак, давайте поговорим о четырех типах датчиков давления, которые вам нужно знать.

Датчик давления с керамической ячейкой

Прежде всего, у нас есть керамический датчик давления в ячейке. Он имеет проводящую поверхность, которая заряжает конденсатор. Когда сила прикладывает давление, заряд увеличивается или уменьшается. И это зависит от приложенного давления. Закрытые ячейки измеряют абсолютное давление, а открытые ячейки измеряют манометрическое давление.

Ceraphant PTC31B Реле абсолютного и избыточного давления с безмасляным керамическим сенсором для измерения в газах и жидкостях

Датчик давления с тензодатчиком

Кроме того, вы можете использовать датчики давления с тензодатчиками.Они измеряют гидростатическое давление в резервуарах с помощью моста Уитстона. Это означает, что под давлением тензодатчик деформируется. Это опять же вызывает изменение сопротивления.

Датчик давления с металлической диафрагмой

У нас также есть датчики давления с металлическими диафрагмами. Они используют полупроводники для определения изменений сопротивления в зависимости от изменения давления в камере для отбора проб.

Ceraphant PTP33B

Реле давления для абсолютного и манометрического давления в гигиенических применениях

Кремниевый резонансный датчик давления

Наконец, в кремниевых резонансных датчиках давления Yokogawa используется технология микроэлектромеханических систем (MEMS).Здесь два резонатора улавливают сдвиги частоты при растяжении или сжатии. Затем этот датчик подключается к камере для отбора проб передатчика.

Кроме того, различные соединения и первичные элементы связывают технологическую среду и фактические датчики. Датчики Coplanar ™ от Emerson могут подключаться к коллекторам нескольких типов. Кроме того, его можно подключать к клапанам без изменения настройки.

Чтобы узнать больше о датчиках давления, спросите наших инженеров!

Как создать подушку датчика давления

Подушечки датчика давления — это электронные устройства, которые фиксируют физический силовой контакт, чтобы вызвать какую-то реакцию.Существует поистине бесконечное количество приложений для подушек датчиков давления, начиная от механизма ввода в человеко-машинном интерфейсе (HMI), и заканчивая методом захвата злоумышленников в чувствительной к силе системе безопасности и не только.

Независимо от того, разработано ли оно как одноточечное сенсорное устройство или как массив из нескольких чувствительных к давлению элементов, подкладки сенсора давления могут быть созданы для выполнения множества различных типов функций, в том числе:

Обнаружение и измерение относительного изменения силы или приложенной нагрузки
Обнаружение и измерение скорости изменения приложенной нагрузки
Определение пороговых значений силы для срабатывания соответствующей реакции
Обнаружение контакта и / или касания

Как устроены колодки датчика давления?

Большинство площадок для датчиков давления обычно создаются из четырех исходных компонентов:

Датчик силы (или датчик давления)

Весоизмерительные ячейки, тензодатчики, микроэлектромеханические системы (MEM) и силочувствительные резисторы (FSR)

Схема интерфейса (он же макет или микроконтроллер)
Способ захвата или отображения обратной связи от сенсорной площадки
Блок питания

Конечно, эти элементы усложняются в зависимости от потребностей приложения.В зависимости от рабочей среды также могут потребоваться интерфейсные материалы или защитные крышки.

В этой статье мы покажем вам, как создать простую одноточечную площадку для датчика давления с помощью ультратонкого датчика силы.

Вот с чем мы работаем с

Шаг 1. Подключение компонентов подкладки датчика давления

Сначала вставьте два провода датчика силы в точки подключения интерфейсной электроники, а затем подключите батарею 9 В к зажиму батареи.На большинстве интерфейсных электронных плат есть небольшая лампочка, которая загорается при успешном подключении источника питания.
Затем подключите черный и красный зажимы мультиметра к соединительным проводам интерфейсной платы. Черный зонд должен быть прикреплен к проводу с надписью «земля» или «GND».
Как только все будет подключено, включите мультиметр.В этом упражнении мы установим шкалу мультиметра на постоянное напряжение (постоянное напряжение). Этот параметр позволяет регистрировать необработанные показания силы. Нажмите на датчик, чтобы проверить соединения и отслеживать обратную связь на мультиметре.
Примечание: Этот этап процесса — хорошее время, чтобы попробовать проверить различные материалы интерфейса на вашем датчике силы. Например, если вы планируете встраивать этот датчик в портативное устройство — e.g., пульт дистанционного управления — вы определяете, какие материалы обеспечат наилучшие результаты с точки зрения чувствительности.

Шаг 2: Регулировка чувствительности прокладки датчика давления

Независимо от того, что вы планируете использовать для прокладки датчика давления, всегда идеально выбрать схему интерфейса, которая включает регулируемые компоненты. Плата FlexiForce Quickstart Board, которую мы используем в этом примере, включает регулируемый потенциометр, который позволяет пользователю регулировать чувствительность своего датчика.В этой статье объясняется, как пользователи FlexiForce могут получить максимальную отдачу от своих датчиков с возможностью регулировки диапазонов усилия.

Чтобы отрегулировать чувствительность, используйте небольшую отвертку, чтобы затянуть или ослабить потенциометр (маленький синий блок с винтом).

Поворот влево увеличивает чувствительность (требуется меньшее усилие для получения отклика), а поворот вправо снижает чувствительность (требуется большее усилие для получения отклика).

Ваша прокладка датчика давления готова!

Это всего лишь один из способов сделать простую и недорогую подушку для датчика давления. Существует несколько различных видов интерфейсной электроники (например, микроконтроллеры Arduino, макеты и т. Д.) Или методов преобразования необработанного аналогового сигнала силы в цифровой отклик.

Если вы решите, что датчики FlexiForce могут хорошо подходить для вашего устройства с подушечкой датчика давления, комплект для прототипирования FlexiForce — отличный способ получить данные, подтверждающие правильность концепции, без значительных предварительных вложений.

Посмотрите это видео, объясняющее эти шаги по созданию прокладки датчика давления:

Хотите опробовать датчики FlexiForce? Просмотрите наш интернет-магазин стандартных датчиков и комплектов, чтобы найти лучшие продукты для вас!

Датчики давления для аэрокосмической промышленности | Технологии датчиков давления

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Примечание. Представленное изображение продукта представляет собой лишь один из множества вариантов конвертов, которые мы можем предложить.Мы можем разработать индивидуальный конверт в соответствии с вашими потребностями.

Эксплуатация
Система до	Диапазон от 1 до 30 000 фунтов на квадратный дюйм
Подтверждение по	2X полной шкалы (предел 45000 фунтов на квадратный дюйм)
Разрыв	Минимум 3X полной шкалы
Электрооборудование	Усиленный от 0,5 до 4,5 В постоянного тока с возбуждением от 7 до 36 В или без усиления от 0 до 100 мВ, выбираемое сопротивление моста от 1 кОм до 5 кОм, токовый выход 4-20 мА
Окружающая среда	Условия окружающей среды
Температура	от -67 ° F (-55 ° C) до 257 ° F (135 ° C) с опциями для 302 ° F (150 ° C), среды до 250 ° C
Вибрация	от 5 до 2000 Гц до 20 g
Амортизатор	100 г
Срок службы	10 миллионов циклов давления минимум
Масса	5 унций.(приблизительно)
EMI / Lightning	DO-160, MIL-STD-461 с расширенным режимом работы и HIRF

Описание

В датчике манометра используется уникальный, высокоточный чувствительный элемент, который исключает распространенные точки отказа, такие как проволочные соединения, гибкие диафрагмы и маслонаполненные коллекторы, сохраняя при этом преимущества полностью сварной и герметичной сборки из нержавеющей стали. Эталонные порты с фильтрующим датчиком или полностью герметичные корпуса являются стандартными вариантами.Все схемы усиления и кондиционирования изолированы от среды под давлением и защищены от воздействия вредных газов и жидкостей в окружающей среде.

Для измерения давления

используется сбалансированный, полностью активный резистивный мост с уникальной запатентованной системой кондиционирования, обеспечивающей высокоточный сигнал с низким уровнем шума. Благодаря специальным конструктивным особенностям диапазон ошибок остается плоским во всем диапазоне рабочих температур и давлений. Эффекты ЭМС, ЭМИ и непреднамеренного неправильного подключения исключаются за счет упрощенной конструкции и специальных защитных элементов схемы.Специализированная настройка сигналов для симметричного выхода, выбираемого входного и выходного импеданса, синфазного напряжения (мост без усиления) и постоянной времени реакции настраивается просто.

ДАТЧИК АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ расширенного обслуживания

Примечание. Представленное изображение продукта представляет собой лишь один из множества вариантов конвертов, которые мы можем предложить. Мы можем разработать индивидуальный конверт в соответствии с вашими потребностями.

Эксплуатация
Система до	Диапазон от 1 до 30 000 фунтов на квадратный дюйм
Подтверждение по	(предел 45000 фунтов на квадратный дюйм) 2X полной шкалы
Разрыв	Минимум 3X полной шкалы
Электрооборудование	Усиленный 0.От 5 до 4,5 В постоянного тока с возбуждением от 7 до 36 В или без усиления от 0 до 100 мВ, Импеданс моста от 1 до 5 кОм, токовый выход 4-20 мА
Окружающая среда	Условия окружающей среды
Температура	от -67 ° F (-55 ° C) до 275 ° F (150 ° C) с опциями до 302 ° F (150 ° C), среды до 250 ° C
Вибрация	от 5 до 2000 Гц до 20 g
Амортизатор	100 г
Срок службы	10 миллионов циклов давления минимум
Масса	3-5 унций.(приблизительно)

Описание

Абсолютный датчик использует уникальный, высокоточный изолированный чувствительный элемент из тонкой пленки, в полностью сварной и герметичной сборке. Измерительные элементы обеспечивают измерение без необходимости использования изолирующей диафрагмы. Изоляционный изгиб «консервного типа» обеспечивает разделение измерительных и регулирующих цепей от среды, находящейся под давлением. Внутренние компоненты защищены от воздействия вредных газов и жидкостей в окружающей среде посредством герметичного корпуса и разъема.

Измерение давления происходит в сбалансированном, полностью активном резистивном мосте с согласованием с помощью уникальной электронной схемы для получения высокоточного сигнала с низким уровнем шума. Устойчивость к внешним электрическим воздействиям и непреднамеренному неправильному подключению обеспечивается за счет упрощенной конструкции и специальных защитных элементов схемы.

Запатентованная схема формирования сигнала обеспечивает высокоточную работу во всем диапазоне рабочих температур. Точность и тепловая погрешность при самых высоких и самых низких температурах такие же, как и при комнатной температуре.Доступны варианты как с усилением, так и с выходом в милливольтах.

Агрегаты

доступны с широким ассортиментом приварных соединителей. Доступны интерфейсы давления, использующие стандартные G1 / 4, NPT, конические и другие, а также полностью индивидуализированные. Размер тела обычно составляет 1 дюйм, а общий вес — менее 4 унций.

ДАТЧИК ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

Примечание. Представленное изображение продукта представляет собой лишь один из множества вариантов конвертов, которые мы можем предложить. Мы можем разработать индивидуальный конверт в соответствии с вашими потребностями.

Эксплуатация
Система до	Давление в трубопроводе: от 1 до 30 000 фунтов на кв. Дюйм
Подтверждение по	45,000 фунтов на квадратный дюйм
Разрыв	Минимум 3X полной шкалы
Электрооборудование	Усиленный от 0,5 до 4,5 В постоянного тока с возбуждением от 7 до 36 В или без усиления от 0 до 100 мВ, Импеданс моста от 1 до 5 кОм по выбору, токовый выход 4-20 мА
Окружающая среда	Условия окружающей среды
Температура	от -67 ° F (-55 ° C) до 257 ° F (135 ° C) с опциями до 302 ° F (150 ° C), среды до 250 ° C
Вибрация	от 5 до 2000 Гц до 20 g
Амортизатор	100 г
Срок службы	10 миллионов циклов давления минимум
Масса	6-8 унций.(приблизительно)
EMI / Lightning	DO-160, MIL-STD-461 с расширенным режимом работы и HIRF

Описание

Дифференциальный датчик доступен с несколькими сенсорными технологиями. Для диапазонов низкого давления в чистом воздухе чувствительный элемент PRT с золотым или «защитным покрытием» обеспечивает показания дифференциального давления. В устройствах высокого давления и в устройствах с жидкостями используется либо система PRT, заполненная маслом, либо двойной тонкопленочный датчик.

При использовании любой из опций считывания измерение давления происходит в сбалансированном, полностью активном резистивном мосту с кондиционированием через уникальную электронную схему. Устойчивость к внешним электрическим воздействиям и непреднамеренному неправильному подключению обеспечивается за счет упрощенной конструкции и специальных защитных элементов схемы.

Агрегаты

доступны с широким ассортиментом приварных соединителей. Доступны интерфейсы давления, использующие стандартные G1 / 4, NPT, конические и другие, а также полностью индивидуализированные. Размер и форма корпуса подходят для приложений с вариантами от 1 дюйма круглой, прямоугольной или квадратной.

Датчик перепада давления ВЫСОКОГО ЛИНИИ ДАВЛЕНИЯ

Эксплуатация
Система до	Давление в трубопроводе: от 1 до 30 000 фунтов на кв. Дюйм \| Дифференциальное давление: от 10% до полного линейного давления
Подтверждение по	45,000 фунтов на квадратный дюйм
Разрыв	Минимум 3X полной шкалы
Электрооборудование	Усиленный 0.От 5 до 4,5 В постоянного тока с возбуждением от 7 до 36 В или без усиления от 0 до 100 мВ, Импеданс моста от 1 до 5 кОм, токовый выход 4-20 мА
Окружающая среда	Условия окружающей среды
Температура	от -67 ° F (-55 ° C) до 257 ° F (135 ° C) с опциями до 302 ° F (150 ° C), среды до 250 ° C
Вибрация	от 5 до 2000 Гц до 20 g
Амортизатор	100 г
Срок службы	10 миллионов циклов давления минимум
Масса	6-8 унций.(приблизительно)
EMI / Lightning	DO-160, MIL-STD-461 с расширенным режимом работы и HIRF

Описание

Распространение показаний дифференциального давления на приложения, где максимальная разница составляет небольшую часть от полного линейного давления. Сохраняйте надежную способность к выживанию, даже когда на стороне высокого или низкого давления достигается полная степень давления до доказательства. Если процент дифференциального показания составляет небольшую долю от полной шкалы, можно достичь значительной точности даже в полных пределах линейного давления.

Измерение давления происходит в сбалансированном, полностью активном резистивном мосте с согласованием через уникальную электронную схему. Устойчивость к внешним электрическим воздействиям и непреднамеренному неправильному подключению обеспечивается за счет упрощенной конструкции и специальных защитных элементов схемы.

Агрегаты

доступны с широким ассортиментом приварных соединителей.

Классификация датчиков давления

Принцип работы основных типов датчиков давления

Тензорезистивные датчики

Емкостные датчики

Пьезоэлектрические датчики

Как выбрать датчик давления?

Области применения датчиков давления

Преимущества и недостатки различных типов датчиков давления

Тензорезистивные датчики

Емкостные датчики

Пьезоэлектрические датчики

Тенденции развития датчиков давления

Калибровка и обслуживание датчиков давления

Цифровой датчик давления — CPH6300

Датчики и преобразователи давления промышленные

Датчики избыточного давления промышленные для сигнализации и измерения.

Датчики давления. Виды и работа. Как выбрать и применение

Классификация и принцип работы

Датчик давления состоит из:

Похожие темы:

разновидности, способ подключения, принцип работы

Описание и назначение

Сферы применения

Классификация, конструкция и принцип действия

Волоконно-оптический

Магнитный

Емкостной

Ртутный

Пьезоэлектрический

Пьезорезонансный

Резистивный

Советы по выбору и применению

Датчик давления электронный EDS16 (аналог Y04CM29.00, 4936001693, 4936001673)

Серия микроэлектронных датчиков давления МИДА

Конструкция преобразователей и датчиков давления МИДА

Оптимизация характеристик тензопреобразователей

Технические характеристики преобразователей давления

Технические характеристики датчиков давления

в электронном измерении давления

Применение датчиков давления

Выбор датчиков давления

Что такое датчик давления?

Электрический выход датчиков давления

Преобразователи давления с выходом 4–20 мА

Типы датчиков давления

Выбор датчика давления

Сколько стоит датчик давления?

Выберите датчик давления, подходящий для вашего применения

История датчиков давления

— Руководство

Датчики давления, преобразователи давления и преобразователи давления

Рисунок 1. Датчик давления с тензометрическим датчиком с использованием моста Уитстона

Терминология по давлению

Рисунок 2: Взаимосвязь различных измерений давления

Технологии измерения давления

Типы датчиков давления

Датчики барометра-анероида

Датчики манометра

Датчики давления с трубкой Бурдона

Вакуумные датчики давления

Герметичные датчики давления

Характеристики датчика давления

Применение датчиков давления

Сводка

Источники:

Датчики прочие изделия

Прочие «виды» изделий

Больше от Instruments & Controls

Датчики, преобразователи | Датчики, преобразователи давления

0

NP

0

4 основных типа датчиков давления, которые вы должны знать

Датчик давления с керамической ячейкой

Датчик давления с тензодатчиком

Датчик давления с металлической диафрагмой

Кремниевый резонансный датчик давления

Как создать подушку датчика давления

Как устроены колодки датчика давления?

Вот с чем мы работаем с