یک بحث کوتاه در مورد انتخاب هسته های سنسور فشار در عصر IoT

در عصر اینترنت اشیا، اندازه گیری پارامترهای فشار برای مایعات و گاز ها به طور فزاینده ای در برنامه های کاربردی مانند هیدرانت های آتش هوشمند، مترهای آب هوشمند، خانه های هوشمند،و صنایع خودرو و لوازم خانگیمهندسان اغلب در هنگام انتخاب تراشه های سنسور فشار با چالش هایی روبرو می شوند، زیرا اصول و سری های مختلف محصول در دسترس هستند.عدم درک مزایا و معایب می تواند منجر به تصمیم گیری بر اساس شایعات شود.

برای کمک به انتخاب سنسورهای فشار برای کاربردهای مهندسی، ما از تجربه گسترده شرکت ما در اتوماسیون و سنسورهای IoT استفاده می کنیم.در زیر خلاصه ای از معیارهای کلیدی برای انتخاب انواع مختلف سنسورهای فشار بر اساس محدوده اندازه گیری ارائه شده است.، الزامات دقت، نوع رسانه و هزینه کلی.

محدوده های مختلف و ویژگی های صنعت نوع سنسور را تعیین می کنند

تمایز بین فشار بالا، متوسط و پایین اغلب می تواند مبهم باشد. در بخش صنعتی، طبقه بندی های زیر رایج است:

• فشار پایین:از 0-100 kPa تا 500 kPa
• فشار متوسط:5 بار تا 600 بار
• فشار بالا:بالاتر از 600 بار

هر صنعت نیازهای خاص خود را برای استفاده از سنسور فشار دارد. به عنوان مثال، سنسورهای فشار سرامیکی به طور گسترده ای در صنعت خودرو استفاده می شود.در حالی که کاربردهای با فشار بالا مانند ماشین آلات هیدرولیکی اغلب به فیلم های اسپتر شده تکیه می کنندهنگام انتخاب یک سنسور، ارتباط با متخصصان صنعت برای درک منطق انتخاب آنها بسیار مهم است.

استفاده از فشار پایین

در کاربردهای با فشار پایین، مانند دستگاه های تنفس پزشکی، MEMS و تراشه های سنسور سیلیکون منتشر شده به طور معمول استفاده می شوند.یا در چاپگرهای جوهر افشان که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارندبرای مثال محصولات E+H می توانند در محدوده ±7 kPa برای اندازه گیری سطح و فشار اندازه گیری کنند.با قطر هسته سنسور حدود 32 میلی متر.

کاربرد در فشار متوسط

برای کاربردهای فشار متوسط، که در آن فشارها بیش از سه برابر فشار شکستن نیستند، سنسورهای فشار مقاوم سرامیکی کانکاو استاندارد اغلب کافی هستند.بیش از 95 درصد کمپرسورهای هوا از این نوع استفاده می کنندپیشرفت های اخیر منجر به سنسورهای مقاوم کرامیک غشای مسطح شده است که می توانند با فشارهای انفجار بیش از ده برابر محدوده نامی مقاومت کنند. با دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی،این سنسورها گزینه های مقرون به صرفه در اندازه گیری فشار متوسط هستند.

کاربردهای فشار بالا

در سناریوهای فشار بالا، مانند ماشین آلات ساختمانی و ماشین آلات تزریق، سنسورها باید در برابر شوک های هیدرولیکی مقاومت کنند.اجسام لاستیکی فلزی به دلیل سختی برتر آنها در مقایسه با سرامیک ترجیح داده می شودفلزات مانند 17-4PH اطمینان بیشتری در مورد فشار انفجار فراهم می کنند.

برای کاربردهای فشار بالا، سنسورها عمدتاً از فیلم نازک اسپتر شده و اندازه گیری کشش به عنوان تراشه های سنسور فشار استفاده می کنند و به طور معمول سیگنال های در محدوده 1-2 mV / V را تولید می کنند.شرکت ما در حال توسعه یک سنسور فشار بالا فلزی با فیلم ضخیم است، که از همان اصل تکنولوژی مقاومت سرامیکی پیروی می کند، با سیگنال خروجی 2-3 mV / V. با استفاده از فرآیندهای پیشرفته مانند برش لیزر و جبران دمای فعال،این سنسورها از محصولات موجود در بازار بهتر عمل خواهند کرد..

اصول انتخاب دقت اندازه گیری

در هنگام انتخاب دقت، هدف همیشه انتخاب بالاترین دقت ممکن نیست، بلکه آنچه که برای کاربرد مناسب است. سنسورهای فشار با دقت بالا می توانند گران باشند.و بسیاری از ادعاهای دقت بالا با محدودیت در شرایط استفاده از آنها همراه استبرای جلوگیری از سوء تفاهم، به دقت صفحه اطلاعات را مرور کنید.

برای سیگنال های خروجی سنسور در همان محدوده فشار، MEMS و محصولات سیلیکون پخش شده به طور معمول دارای خروجی در مقیاس کامل 5-20 mV/V، سنسورهای سرامیکی فیلم ضخیم خروجی 2-4 mV/V،در حالی که فیلم نازک اسپتر شده و اندازه گیری فشار 1-2 mV/Vاگرچه MEMS و سیلیکون منتشر شده برتر به نظر می رسند، آنها به شدت تحت تاثیر تغییرات دمایی قرار می گیرند و نیاز به جبران و کالیبراسیون دمای مناسب برای عملکرد بهینه دارند.

با پیشرفت در مدارهای یکپارچه، IC های تقویت کننده پس زمینه و ASIC ها اکنون تا پردازش ADC 24 بیتی را با هزینه های کاهش یافته ارائه می دهند.در حالی که سنسورهای فشار مقاوم سرامیکی دارای مقادیر خروجی کمی پایین تر از MEMS هستند، سیگنال های خروجی پایدار، همراه با تبدیل ADC با بیت بالا، می توانند با دقت سیلیکون پخش شده مطابقت داشته باشند یا از آن فراتر روند.این پیشرفت، جایگزینی تدریجی محصولات سیلیکون منتشر شده در کاربردهای مختلف صنعتی و غیرنظامی را تسهیل می کند..

اندازه گیری میانگین و محدودیت های استفاده

رسانه های اندازه گیری شده به گازها و مایعات طبقه بندی می شوند، و گازها به گاز های تمیز و آنهایی که حاوی آب یا روغن هستند، تقسیم می شوند. تفاوت های اصلی در هدایت، ثابت دی الکتریک،و ترکیب شیمیاییبه طور کلی، MEMS و سیلیکون منتشر شده نمی توانند به طور مستقیم با هوا یا مایعات واقعی در تماس باشند و نیاز به سیلیکون پر از روغن یا ژل های دیگر برای انزوا دارند.سنسورهای فشار مقاوم سرامیکی مقاوم در برابر خوردگی هستند و توسط ثابت دی الکتریک محیط تحت تاثیر قرار نمی گیرند.برخلاف سنسورهای فشار ظرفیت سرامیکی، که برای اندازه گیری فشار آب یا روغن با محتوای آب بدون عایق سازی تلاش می کنند، سنسورهای مقاوم سرامیکی عملکرد قابل اعتماد دارند.

در برخی زمینه ها، سرعت پاسخ و مقاومت محیط زیست MEMS و سیلیکون پخش شده استفاده از آنها را بالاتر از 120 درجه سانتیگراد محدود می کند.محصولات مصرفی ممکن است درجه حرارت بیش از 80 درجه را تجربه کنندبنابراین هر MEMS و سیلیکون منتشر شده محصول نیاز به جبران و کالیبراسیون در دمای مختلف، افزایش هزینه ها.سنسورهای فشار فلمی ضخیم سرامیکی دارای ضریب دمایی مقاومت کمتر از 100 ppm و ضریب دمایی حساسیت کمتر از 10 ppm هستند.با استفاده از تکنولوژی تعویض دمای فعال و تنظیم لیزر ما، می توانند در محدوده دقت مشخصی از -40 تا 125 درجه، حرکت دمای صفر را به دست آورند.

هزینه کلی

در عصر اینترنت اشیا، سنسورهای فشار باید به صورت انبوه تولید شوند، بسیار قابل اعتماد، کم هزینه و دقیق باشند تا نیازهای کاربردی را برآورده کنند. ملاحظات هزینه شامل هزینه های مواد، هزینه های کالیبراسیون،نگهداری، کانال های خرید، قابل تعویض و زمان تحویل.

به طور معمول، MEMS و تراشه های سیلیکون منتشر شده نیاز به پر کردن روغن ثانویه و بسته بندی دارند، با قیمت های ماژول بین 60 تا 200 یوآن.هزینه های مونتاژ و کالیبراسیون می تواند قیمت بازار را به حدود 300-400 یوآن افزایش دهد.

اخیراً، هسته های ظرفیت دار سرامیکی داخلی بین 10-20 یوآن هزینه دارند. در حالی که مقرون به صرفه است، ASIC برای پردازش مدار ظرفیت دار پشتی می تواند گران باشد.این تراشه ها عمدتا توسط شرکت هایی مانند Renesas ژاپن کنترل می شوند، سنساتا و ملیکسیس، که منجر به هزینه های کلی حدود 30 یوآن می شود. آنها معمولا در سنسورهای فشار خودرو و تهویه مطبوع استفاده می شوند،اما وابستگی آنها به منابع خارجی می تواند منجر به هزینه های تولید بالا شود.

هسته های فیلم نازک اسپتر شده گران هستند و هزینه های جوش بسیار زیاد است. محصولات کشش سنج با هزینه های چسبندگی بالا و عدم ثبات مواجه هستند.که آنها را برای تولید انبوه مناسب نمی کند و برای کاربردهای کوچک مناسب تر می کند.

تنها نوع سنسور فشار که به الزامات تولید انبوه، قابلیت اطمینان بالا، هزینه کم،و دقت کافی در حالی که با استفاده از تراشه های تهویه تولید شده در کشور استاین سنسورها کمترین هزینه را ارائه می دهند

شرکت ما بزرگترین خط تولید خودکار برای سنسورهای فشار پیزورسیستوی سرامیکی در کشور را ایجاد کرده است.ما از مدارهای بسیار پایدار و تکنیک های جبران دمای فعال استفاده می کنیمبا ادغام تراشه های تهویه مطبوع داخلی از شرکت هایی مانند جیوهاو الکترونیک و ناکسون میکرو الکترونیکما می توانیم به استقلال و کنترل بر روی اجزای اصلی برسیم، تولید کم هزینه و در مقیاس بزرگ با چشم انداز کاربرد امیدوار کننده را امکان پذیر می کند.