Потребность в высокоточных датчиках сверхнизкого давления

Узнайте о преимуществах датчиков давления, устанавливаемых на плату, и о том, что следует учитывать при их выборе.

Для многих приложений требуются датчики сверхнизкого давления (рис. 1), которые могут обеспечить чрезвычайно высокую точность, включая такие разнообразные конструкции, как аппараты ИВЛ и системы управления переменным объемом воздуха (VAV) для энергосбережения в зданиях. И все больше и больше инженеров обращаются к датчикам давления на плате для решения таких распространенных проблем, как ограниченное пространство и надежность.

Рис. 1. Сверхнизкие высокоточные датчики давления доступны в виде решений для монтажа на плате, которые могут измерять абсолютное, манометрическое и дифференциальное давление. Изображение любезно предоставлено Honeywell.

Преимущества датчиков давления на плате

Датчики давления для монтажа на плате (рис. 2) стали популярным выбором для инженеров, работающих с приложениями, в которых требуются высокоточные датчики низкого давления. Эти компактные датчики могут быть легко установлены на печатной плате, что позволяет напрямую интегрировать их в блок электроники.

Их компактные размеры позволяют решить проблему нехватки места, и в них используется микроструктура, которая очень чувствительна к изменениям давления (включая абсолютное, дифференциальное и манометрическое), что позволяет получать точные показания сверхнизкого давления.

Кроме того, конструкция датчиков давления на плате означает, что они энергоэффективны.

Рис. 2. Датчики давления, устанавливаемые на плате, очень компактны и легко интегрируются в схемы и электронику. Изображение любезно предоставлено Honeywell.

Высокоточные датчики сверхнизкого давления в медицине

К медицинским приложениям, требующим высокоточных датчиков сверхнизкого давления, относятся:

• аппараты для гемодиализа
• вентиляторы
• наркозные аппараты
• аппараты для лечения апноэ во сне
• медицинская химия

В аппаратах для гемодиализа эти датчики давления регулируют давление в смесительном резервуаре, когда кровь приближается к искусственной почке и регулирует кровоток к пациенту и от него.

В качестве альтернативы в аппаратах ИВЛ они помогают контролировать дыхание пациента и определять, внезапно ли оно ухудшается, в дополнение к обнаружению наличия засоренного фильтра. Высокоточные датчики давления служат той же цели в наркозных аппаратах, поскольку они измеряют давление воздуха и кислорода как к пациенту, так и от него, чтобы гарантировать, что оно никогда не превышает безопасный уровень.

Аппараты для лечения апноэ сна (рис. 3), включая CPAP, Auto-PAP и Bilevel-PAP, используют датчики сверхнизкого давления для контроля давления, при котором воздух подается к пациенту. Они также используются для измерения артериального давления и воздуха в больничной палате.

Рис. 3. Высокоточные датчики давления низкого давления, устанавливаемые на плату, используются в аппаратах ИВЛ и анестезиологическом оборудовании. Изображение предоставлено Pixabay.

В общем, в медицинской химии высокоточные датчики давления используются в химических анализаторах. Например, датчики давления используются с пипетками для забора нужного количества жидкости, определения того, что флакон неправильно установлен, проверки того, что воздух не втягивается, и определения наличия препятствий. Дополнительные приложения включают проточную цитометрию, молекулярное тестирование и другие категории автоматизированного лабораторного оборудования для тестирования.

Другие приложения

Также существует потребность в сверхнизких высокоточных датчиках давления для энергосбережения в зданиях, таких как мониторинг давления, связанного с фильтрами, для оптимизации при их замене, а также для определения того, забит ли фильтр или отсутствует. Датчики давления высокой точности могут использоваться для изменения давления, связанного с открытым окном, так что могут быть сделаны автоматические изменения в потоке воздуха или регулировка положения окна.

Они также интегрированы в системы VAV, чтобы обеспечить сбалансированный воздушный поток по всему зданию. Датчики сверхнизкого и высокоточного давления также могут использоваться в калибраторах расхода, пневматическом управлении, измерительных приборах расхода газа, газовой хроматографии и барометрии, среди прочего.

И во всех этих приложениях можно напрямую использовать решения с датчиками давления на плате.

Рекомендации при выборе датчика давления для монтажа на плате

Выбор датчика на плате включает выбор конструкции, обычно связанной с датчиками давления (например, диапазон рабочего давления, температура окружающей среды, тип среды). Тем не менее, чтобы выбрать наиболее подходящий высокоточный датчик сверхнизкого давления из линейки продуктов для монтажа на плату, необходимо изучить более подробно.

Диапазоны давления и разрывное давление

В некоторых приложениях может существовать значительная неопределенность в отношении диапазона давления с точки зрения самого высокого давления, а также возможные проблемы с давлением разрыва. Диапазоны, которые включают высокое рабочее давление (в отличие от диапазона калиброванного давления), могут позволить датчикам сверхнизкого давления непрерывно подвергаться воздействию давления выше калиброванного диапазона без вреда. В сочетании с высоким давлением разрыва можно упростить процесс проектирования системы, сократить возможное время простоя системы и повысить общую надежность системы.

Точность

Существует три основных типа ошибок, которые могут повлиять на точность датчика давления:нелинейность давления, гистерезис и неповторяемость. Чрезвычайно высокая точность, часто измеряемая в терминах FSS BFSL (Full Scale Span, Best Fit Straight Line), может повысить эффективность системы, снизить требования к калибровке для заказчика, упростить разработку программного обеспечения и минимизировать конструкцию системы.

Суммарный диапазон ошибок

TEB (Total Error Band) учитывает ошибки, связанные с точностью, а также смещение, FSS (Full Scale Span), тепловое воздействие на смещение, тепловое влияние на диапазон и тепловой гистерезис - во всем компенсированном диапазоне температур. Чтобы высокоточный датчик давления давал точные, надежные и повторяемые показания, необходимо учитывать TEB.

Использование TEB дает и другие преимущества помимо повышения общей точности системы. Выбор устанавливаемого на плате высокоточного датчика давления с низким TEB также обеспечивает минимальное изменение точности от детали к детали, что увеличивает взаимозаменяемость датчиков. Наконец, датчики давления с небольшим TEB сокращают время производства и стоимость, поскольку каждый датчик не требует индивидуальной калибровки и тестирования.

Стабильность

Стабильность важна для общей производительности системы и помогает свести к минимуму необходимость калибровки. Он также поддерживает общее время безотказной работы системы, сводя к минимуму потребность в обслуживании или замене датчика. Это особенно актуально для критически важных приложений, например приложений, влияющих на здоровье и благополучие.

Энергоэффективность

Потребляемая мощность, связанная с датчиками давления, устанавливаемыми на плате, чрезвычайно важна по ряду причин, включая их вклад в общую производительность системы. Кроме того, многие приложения для высокоточных датчиков низкого давления должны быть портативными, а низкое энергопотребление позволяет продлить срок службы батарей. Еще лучше - линейки продуктов, которые включают опцию спящего режима для дальнейшего снижения энергопотребления.

Уровень чувствительности к влаге 1

Датчики давления, соответствующие требованиям IIPC / JEDEC J-STD-020D.1 к уровню чувствительности к влаге 1, делают установку припоя оплавлением и / или ремонт гораздо более безопасным процессом без необходимости длительной запекания. Это позволяет пользователю избежать слишком обычных механических и термических повреждений, которые часто возникают во время оплавления, и поддерживает бережливое производство, поскольку результат является стабильным и готовым к использованию очень быстро после процесса оплавления. Кроме того, соблюдение таких строгих стандартов, касающихся чувствительности к влаге, также обеспечивает неограниченный срок службы пола при правильном хранении.

Пример продукта:Honeywell TruStability HSC

Когда приложениям требуются высокоточные датчики сверхнизкого давления, варианты для монтажа на плате - отличный выбор. Серия датчиков давления Honeywell TruStability HSC (высокоточная силиконовая керамика) для монтажа на плате доступна в широком диапазоне давления, включая от ± 1,6 мбар до ± 10 бар, от ± 160 Па до ± 1 МПа и от ± 0,5 дюйма вод. Ст. До ± 150 фунтов на кв. Дюйм с опорой. для скачков давления. Они обеспечивают лучшую в отрасли точность ± 0,25% FSS BFSL, откалиброванную в диапазоне температур от 0 ° C до 50 ° C [32 ° F до 122 ° F], и имеют температурную компенсацию от ± 1% FSS до ± 3% FSS TEB .

TruStability HSC (доступны датчики сверхнизкого давления для измерения абсолютного, дифференциального и избыточного давления, все с отличной стабильностью и чрезвычайно низким энергопотреблением (обычно менее 10 мВт) с дополнительным спящим режимом, доступным по запросу.

Серия HSC от Honeywell также соответствует требованиям IIPC / JEDEC J-STD-020D.1 уровня чувствительности к влаге 1. Кроме того, эти датчики сверхнизкого давления полностью откалиброваны и имеют температурную компенсацию с учетом температурных эффектов, чувствительности, смещения датчика и нелинейности с помощью встроенной интегральной схемы для конкретного приложения (ASIC).

Sager Electronics - авторизованный дистрибьютор продукции Honeywell Sensing и IoT, предлагающий широкий спектр датчиков давления TruStability для монтажа на плате, а также другие решения для датчиков и коммутации. Щелкните здесь, чтобы узнать больше об этих датчиках, или посетите каталог Honeywell на сайте sager.com.

Отраслевые статьи - это форма контента, позволяющая отраслевым партнерам делиться полезными новостями, сообщениями и технологиями с читателями All About Circuits, что не подходит для редакционного контента. Все отраслевые статьи подлежат строгим редакционным правилам с целью предлагать читателям полезные новости, технические знания или истории. Точки зрения и мнения, выраженные в отраслевых статьях, принадлежат партнеру, а не обязательно All About Circuits или ее авторам.