Una breve discussione sulla selezione di nuclei di sensori di pressione nell'era dell'IoT
Nell'era dell'IoT, la misurazione dei parametri di pressione per liquidi e gas è sempre più comune in applicazioni come idranti antincendio intelligenti, contatori d'acqua intelligenti, case intelligenti,e le industrie automobilistiche e di elettrodomesticiGli ingegneri si trovano spesso di fronte a sfide nella selezione di chip per sensori di pressione a causa della varietà di principi e serie di prodotti disponibili.La mancanza di comprensione dei vantaggi e degli svantaggi può portare a prendere decisioni basate su voci diffuse.
Per aiutare nella selezione di sensori di pressione per applicazioni ingegneristiche, attingiamo alla vasta esperienza della nostra azienda in automazione e sensori IoT.Di seguito è riportata una sintetica panoramica dei principali criteri per la selezione dei diversi tipi di sensori di pressione in base all'intervallo di misura, requisiti di precisione, tipo di supporto e costo complessivo.
Diverse gamme e caratteristiche industriali determinano il tipo di sensore
La distinzione tra alta, media e bassa pressione può spesso essere ambigua.
Pressione bassa:0-100 kPa a 500 kPa
Pressione media:da 5 bar a 600 bar
Pressione elevata:Al di sopra di 600 bar
Ogni settore ha le proprie esigenze specifiche per l'uso dei sensori di pressione.mentre le applicazioni ad alta pressione come le macchine idrauliche spesso si basano su pellicole sputterQuando si seleziona un sensore, è fondamentale comunicare con i professionisti del settore per comprendere la loro logica di selezione.
Applicazioni a bassa pressione
In applicazioni a bassa pressione, come ventilatori medici, sono comunemente utilizzati MEMS e chip di sensori a silicio diffuso.o in stampanti a getto d'inchiostro che richiedono una resistenza alla corrosione, possono essere preferiti sensori capacitivi o resistivi in ceramica più grandi. Per esempio, i prodotti di E+H possono misurare entro il range di ±7 kPa per la misurazione del livello e della pressione,con un diametro del nucleo del sensore di circa 32 mm.
Applicazioni a media pressione
Per le applicazioni a media pressione, in cui le pressioni non superano il triplo della pressione di scoppio, sono spesso adeguati i sensori di pressione resistenti in ceramica concava standard.Oltre il 95% dei compressori d'aria utilizza questo tipoI recenti progressi hanno portato a sensori resistivi in ceramica a membrana piana in grado di resistere a pressioni di scoppio superiori a dieci volte l'intervallo nominale.Questi sensori sono opzioni convenienti per le misurazioni a media pressione..
Applicazioni ad alta pressione
In situazioni di alta pressione, come le macchine da costruzione e le macchine per lo stampaggio a iniezione, i sensori devono resistere a scosse idrauliche.I corpi elastici in metallo sono preferiti per la loro robustezza superiore rispetto alla ceramicaMetalli come il 17-4PH forniscono una maggiore affidabilità per quanto riguarda la pressione di scoppio.
Per le applicazioni ad alta pressione, i sensori utilizzano principalmente film sottile sputter e estensimetri come chip per sensori di pressione, generalmente emettendo segnali nell'intervallo di 1-2 mV/V.La nostra azienda sta sviluppando un sensore ad alta pressione a pellicola spessa., che segue lo stesso principio della tecnologia resistiva ceramica, con un segnale di uscita di 2-3 mV/V. Utilizzando processi avanzati come il taglio laser e la compensazione attiva della temperatura,Questi sensori supereranno i prodotti esistenti sul mercato.
Principi per la selezione della precisione di misura
Quando si seleziona la precisione, l'obiettivo non è sempre quello di scegliere la massima precisione possibile, ma piuttosto quello che si adatta all'applicazione.e molte affermazioni di alta precisione hanno limitazioni sulle loro condizioni di utilizzo- Leggi attentamente il foglio dati per evitare malintesi.
Per i segnali di uscita dei sensori nello stesso intervallo di pressione, i MEMS e i prodotti a silicio diffuso hanno in genere una potenza di uscita a scala completa di 5-20 mV/V, i sensori in ceramica a film spesso hanno una potenza di uscita di 2-4 mV/V,mentre i filtri sottili sputterizzati e i tensiometri producono 1-2 mV/VSebbene MEMS e silicio diffuso appaiano superiori, sono fortemente influenzati dalle variazioni di temperatura, che richiedono un adeguato compenso e una calibrazione della temperatura per prestazioni ottimali.
Con i progressi nei circuiti integrati, gli IC di amplificazione backend e gli ASIC offrono ora fino a 24 bit di elaborazione ADC a costi ridotti.Mentre i sensori di pressione resistiva in ceramica hanno valori di uscita leggermente inferiori rispetto ai MEMS, i segnali di uscita stabili, combinati con la conversione ADC ad alto bit, possono eguagliare o superare la precisione del silicio diffuso.Questo miglioramento facilita la graduale sostituzione dei prodotti a silicio diffuso in varie applicazioni industriali e civili.
Misurazione del mezzo e limiti di utilizzo
I mezzi misurati sono classificati in gas e liquidi, i gas sono ulteriormente suddivisi in gas puliti e quelli contenenti acqua o olio.e composizione chimicaIn generale, i MEMS e il silicio diffuso non possono entrare in contatto diretto con l'aria o i liquidi effettivi e richiedono silicio o altri gel riempiti di olio per l'isolamento.sensori di pressione resistivi in ceramica resistenti alla corrosione e non influenzati dalla costante dielettrica del mezzoA differenza dei sensori di pressione capacitivi in ceramica, che hanno difficoltà a misurare la pressione di acqua o olio con contenuto di acqua senza isolamento, i sensori di resistenza in ceramica funzionano in modo affidabile.
In alcuni campi, la velocità di risposta e la resistenza ambientale dei MEMS e del silicio diffuso limitano il loro utilizzo al di sopra dei 120 gradi Celsius.I prodotti di consumo possono subire una deriva di temperatura superiore a 80 gradiPertanto, ogni MEMS e prodotto di silicio diffuso richiede compensazione e taratura a varie temperature, aumentando i costi.sensori di pressione a pellicola spessa in ceramica aventi un coefficiente di temperatura di resistenza inferiore a 100 ppm e un coefficiente di temperatura di sensibilità inferiore a 10 ppmCon la nostra tecnologia attiva di compensazione della temperatura e regolazione laser, possono raggiungere la deriva di temperatura zero in un intervallo di precisione specifico da -40 a 125 gradi.
Costo complessivo
Nell'era dell'IoT, i sensori di pressione devono essere prodotti in serie, altamente affidabili, a basso costo e precisi per soddisfare le esigenze delle applicazioni.manutenzione, canali di approvvigionamento, sostitubilità e tempi di consegna.
In genere, MEMS e chip di silicio diffuso richiedono un riempimento e un imballaggio secondari di olio, con prezzi dei moduli che vanno da 60 a 200 yuan.Le spese di montaggio e taratura possono aumentare il prezzo di mercato a circa 300-400 yuan.
Recentemente, i nuclei capacitivi in ceramica domestici costano tra 10-20 yuan.Questi chip sono controllati principalmente da aziende come la giapponese Renesas., SENSATA e Melexis, che portano a costi totali di circa 30 yuan.ma la loro dipendenza da fonti esterne può comportare alti costi di produzione.
I nuclei di film sottile sputter sono costosi e le spese di saldatura sono elevate.rendendoli inadatti alla produzione di massa e più adatti alle applicazioni su piccola scala.
L'unico tipo di sensore di pressione che soddisfa i requisiti per la produzione in serie, alta affidabilità, basso costo,e una precisione adeguata, utilizzando i chip di condizionamento prodotti in patria, è il sensore di pressione piezorisistivo in ceramicaQuesti sensori offrono il minor costo complessivo.
La nostra azienda ha stabilito la più grande linea di produzione automatizzata di sensori di pressione piezoresistivi in ceramica del paese.Utilizziamo circuiti altamente stabili e tecniche di compensazione della temperatura attivaLa calibrazione è necessaria solo per la pressione, riducendo significativamente i costi.Possiamo ottenere autonomia e controllo sui componenti principali, consentendo una produzione a basso costo e su larga scala con prospettive di applicazione promettenti.