En la era de IoT, medir los parámetros de presión de líquidos y gases es cada vez más común en aplicaciones como hidrantes de incendios inteligentes, medidores de agua inteligentes, hogares inteligentes,y las industrias automotriz y de electrodomésticosLos ingenieros a menudo se enfrentan a desafíos a la hora de seleccionar chips de sensores de presión debido a la variedad de principios y series de productos disponibles.La falta de comprensión acerca de las ventajas y desventajas puede llevar a decisiones basadas en rumores.
Para ayudar a seleccionar sensores de presión para aplicaciones de ingeniería, nos basamos en la amplia experiencia de nuestra compañía en sensores de automatización e IoT.A continuación se ofrece una breve descripción de los criterios clave para seleccionar los diferentes tipos de sensores de presión en función del rango de medición., los requisitos de exactitud, el tipo de medio y el coste global.
Diferentes rangos y características de la industria determinan el tipo de sensor
La diferenciación entre alta, media y baja presión a menudo puede ser ambigua.
- Baja presión:0 a 100 kPa y hasta 500 kPa
- Presión media:de 5 a 600 bar
- Presión alta:Por encima de 600 bar
Cada industria tiene sus propias necesidades específicas para el uso de sensores de presión.Mientras que las aplicaciones de alta presión como la maquinaria de construcción hidráulica a menudo dependen de películas pulverizadasCuando se selecciona un sensor, es crucial comunicarse con los profesionales de la industria para comprender su lógica de selección.
Aplicaciones a baja presión
En aplicaciones de baja presión, como los ventiladores médicos, se utilizan comúnmente MEMS y chips de sensores de silicio difuso.o en impresoras de inyección de tinta que requieran resistencia a la corrosiónPor ejemplo, los productos de E+H pueden medir dentro del rango de ±7 kPa para la medición de nivel y presión,con diámetro de núcleo de sensor de alrededor de 32 mm.
Aplicaciones a presión media
Para aplicaciones de presión media, donde las presiones no superan el triple de la presión de reventón, los sensores de presión de resistencia con cerámica de menisco cóncavo estándar son a menudo adecuados.Más del 95% de los compresores de aire utilizan este tipoLos avances recientes han llevado a sensores de resistencia cerámica de membrana plana que pueden soportar presiones de explosión superiores a diez veces el rango nominal.Estos sensores son opciones rentables en mediciones de presión media..
Aplicaciones de alta presión
En escenarios de alta presión, como las máquinas de construcción y las máquinas de moldeo por inyección, los sensores deben soportar golpes hidráulicos.Los cuerpos elásticos metálicos se prefieren por su resistencia superior en comparación con la cerámicaLos metales como el 17-4PH proporcionan una mayor fiabilidad con respecto a la presión de explosión.
Para aplicaciones de alta presión, los sensores utilizan principalmente películas finas pulverizadas y estríometros como chips de sensores de presión, generalmente emiten señales en el rango de 1-2 mV / V.Nuestra compañía está desarrollando un sensor de alta presión de película gruesa de metal, que sigue el mismo principio que la tecnología cerámica resistiva, con una señal de salida de 2-3 mV/V. Utilizando procesos avanzados como el recorte láser y la compensación de temperatura activa,Estos sensores superarán a los productos existentes en el mercado.
Principios para seleccionar la exactitud de las mediciones
Cuando se selecciona la precisión, el objetivo no siempre es elegir la mayor precisión posible, sino más bien lo que se adapte a la aplicación.y muchas afirmaciones de alta precisión vienen con limitaciones en sus condiciones de usoRevise cuidadosamente la hoja de datos para evitar malentendidos.
Para las señales de salida del sensor en el mismo rango de presión, los MEMS y los productos de silicio difuso suelen tener una salida a escala completa de 5-20 mV/V, los sensores cerámicos de película gruesa de 2-4 mV/V,mientras que las películas finas pulverizadas y los estensímetros de salida 1-2 mV/VAunque los MEMS y el silicio difuso parecen superiores, se ven muy afectados por las variaciones de temperatura, lo que requiere una compensación y calibración adecuadas de la temperatura para un rendimiento óptimo.
Con los avances en los circuitos integrados, los IC de amplificación de backend y los ASIC ahora ofrecen hasta procesamiento ADC de 24 bits a costos reducidos.Mientras que los sensores de presión resistentes cerámicos tienen valores de salida ligeramente más bajos que los MEMS, las señales de salida estables, combinadas con la conversión ADC de alto bit, pueden igualar o superar la precisión del silicio difuso.Esta mejora facilita la sustitución gradual de los productos de silicio difuso en diversas aplicaciones industriales y civiles.
Medir el medio y los límites de uso
Los medios medidos se clasifican en gases y líquidos, y los gases se dividen en gases limpios y en los que contienen agua o aceite.y composición químicaEn general, los MEMS y el silicio difuso no pueden entrar en contacto directo con el aire o los líquidos reales y requieren silicio lleno de aceite u otros geles para el aislamiento.Los sensores de presión resistentes de cerámica son resistentes a la corrosión y no se ven afectados por la constante dieléctrica del medioA diferencia de los sensores de presión capacitivos de cerámica, que tienen dificultades para medir la presión de agua o aceite con contenido de agua sin aislamiento, los sensores de resistencia de cerámica funcionan de manera confiable.
En ciertos campos, la velocidad de respuesta y la resistencia ambiental de los MEMS y el silicio difuso limitan su uso por encima de los 120 grados Celsius.Los productos de consumo pueden experimentar una deriva de temperatura superior a 80 gradosPor lo tanto, cada MEMS y producto de silicio difuso requiere compensación y calibración a diferentes temperaturas, lo que aumenta los costos.Los sensores de presión de película gruesa de cerámica tienen un coeficiente de resistencia a la temperatura inferior a 100 ppm y un coeficiente de temperatura de sensibilidad inferior a 10 ppmCon nuestra compensación de temperatura activa y tecnología de ajuste láser, pueden lograr la deriva de temperatura cero dentro de un rango específico de precisión de -40 a 125 grados.
Costo global
En la era de IoT, los sensores de presión deben ser producidos en masa, altamente confiables, de bajo costo y precisos para satisfacer las necesidades de la aplicación.mantenimiento, canales de adquisición, sustitutibilidad y plazos de entrega.
Por lo general, los MEMS y los chips de silicio difuso requieren llenado y envasado secundario de aceite, con precios de módulos que oscilan entre 60 y 200 yuanes.Los gastos de montaje y calibración pueden elevar el precio de mercado a alrededor de 300-400 yuanes.
Recientemente, los núcleos capacitivos cerámicos domésticos cuestan entre 10-20 yuanes.Estos chips son controlados principalmente por compañías como Renesas de Japón, SENSATA, y Melexis, lo que lleva a costos totales de alrededor de 30 yuanes.Pero su dependencia de fuentes externas puede resultar en altos costos de producción.
Los núcleos de película delgada pulverizados son costosos y los gastos de soldadura son altos.que los hace inadecuados para la producción en serie y más adecuados para aplicaciones a pequeña escala.
El único tipo de sensor de presión que cumple con los requisitos para la producción en masa, alta fiabilidad, bajo costo,El sensor de presión piezoresistivo de cerámica es un dispositivo de control de presión que permite la obtención de una precisión adecuada y, al mismo tiempo, utiliza chips de acondicionamiento de producción nacional.Estos sensores ofrecen el coste global más bajo.
Nuestra empresa ha establecido la línea de producción automática más grande para sensores de presión piezoresistiva de cerámica en el país.Empleamos circuitos muy estables y técnicas de compensación de temperatura activaLa calibración sólo es necesaria para la presión, reduciendo significativamente los costos.Podemos lograr la autonomía y el control de los componentes centrales, lo que permite una producción a gran escala y de bajo coste con perspectivas de aplicación prometedoras.
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