Рекомендации по включению датчика давления для монтажа на плате

В этой статье вы узнаете, что такое датчики давления для монтажа на плате, как они работают, их преимущества, области применения и как выбрать один для конструкции.

Датчики давления для монтажа на плате (рис. 1) уже используются в ряде приложений, включая медицинские устройства, промышленную автоматизацию и HVACR. Но почему их можно предпочесть более традиционным системам измерения давления?

Рис. 1. Примеры датчиков давления для монтажа на плате. Изображение предоставлено Honeywell

Датчики давления для монтажа на плате, как следует из названия, представляют собой датчики давления, предназначенные для монтажа на печатной плате, таким образом, становясь неотъемлемой частью электронного узла. В то время как некоторые датчики предназначены для оценки физического контактного давления между датчиком и твердым объектом, другие специально предназначены для измерения давления жидкости или газа.

Преимущества датчиков для монтажа на плате

В целом преимущества датчика давления, устанавливаемого на плату, заключаются в том, что датчики и специализированная интегральная схема (ASIC) размещены на одном кристалле, который легко разместить даже на очень переполненных печатных платах.

Такой подход:

• Снижает стоимость запчастей.
• Упрощает сложный дизайн.
• Снижает нагрузку на систему.
• Повышает гибкость конструкции при реализации датчика.

Кроме того, некоторые из этих датчиков включают калибровку, усиление и температурную компенсацию, интегрированные в единый пакет, который:

• Увеличивает время безотказной работы системы
• Облегчает замену датчиков.
• Создает более компактные и легкие места для систем измерения давления.

Еще одним преимуществом является то, как эти датчики предназначены для работы в средах с высоким уровнем влажности и / или воздействием различных жидкостей и газов. Это позволяет датчику подвергаться непосредственному воздействию измеряемой среды, что может быть чрезвычайно важно в таких приложениях, как вентиляторы или аппараты для устранения апноэ во сне (см. Рисунок 2).

Рис. 2. Пример схемы датчиков, используемых в аппарате для устранения апноэ во сне. Изображение предоставлено Honeywell

Наконец, есть определенные типы этих датчиков, которые обеспечивают чрезвычайно высокий уровень точности наряду с хорошей точностью, разрешением и воспроизводимостью, и все это может иметь решающее значение для многих устройств.

Типы давления для датчиков давления

Практически все датчики давления, устанавливаемые на плату, зависят от того или иного типа микроуровневой структуры (например, диафрагмы), которая демонстрирует изменение электрических характеристик, пропорциональное деформации, которую он испытывает при деформации.

Электрические характеристики могут включать изменение емкости, сопротивления или заряда, все из которых можно измерить и преобразовать в электрический сигнал.

Датчики давления измеряют следующие три типа давления:

• Манометрическое давление , давление относительно атмосферного.
• Дифференциальное давление , разница давлений между двумя точками
• Абсолютное давление давление относительно 0 фунтов на кв. дюйм.

В большинстве случаев датчики избыточного давления выдают выходной сигнал, пропорциональный любому отклонению от атмосферного давления, в то время как дифференциальное давление основывается на измерениях давления между двумя портами. Наконец, датчики абсолютного давления используют внутренний эталон вакуума и обычно используются для измерения изменений атмосферного давления или изменения высоты.

Области применения:медицина и промышленность

Датчики давления для монтажа на плате используются во многих различных приложениях и отраслях (рис. 3), от критически важных медицинских устройств до автоматизированного производства.

Их можно найти в HVACR, обнаруживая засоренные фильтры, помогая в мониторинге окружающей среды и IAQ (качество воздуха в помещении), а также в энергосбережении в зданиях.

Эти датчики давления также хорошо подходят для измерения статического давления в воздуховоде, определения наличия фильтров и поддержки контроля VAV (переменного объема воздуха).

Рис. 3. Два примера применения датчика этого типа:медицинские устройства (слева) и промышленные установки (справа). Изображение предоставлено Honeywell

Медицинская промышленность

В медицинской промышленности они незаменимы в различном оборудовании, в том числе:

• Вентиляторы
• наркозные аппараты
• Давление воздуха в больничной палате.
• Спирометры

Датчики давления на плате также используются в оборудовании, связанном с анализом крови, диализом, центрифугированием и распределением газов, таких как кислород и азот.

Промышленная промышленность

В промышленном контексте эти датчики используются в:

• Общее машиностроение
• Мониторинг состояния
• Устройства IIoT (промышленный Интернет вещей)
• Индустрия 4.0
• Робототехника

Эти датчики используются в промышленных условиях с:

• Пневматический контроль воздуха
• Управление процессом
• Обнаружение утечек
• Системы контроля погоды
• Вакуумные выключатели
• Высотомеры
• Барометры

Выбор датчика:технические характеристики и характеристики

Прежде чем выбрать датчик давления для монтажа на плате, важно понять некоторые ключевые характеристики и характеристики этих датчиков.

Когда дело доходит до технических характеристик датчика этого типа, они часто включают диапазон выходного сигнала и напряжение питания. Кроме того, необходимо выбрать, будет ли выходной сигнал логометрическим аналоговым VDC или цифровым I ² . C или последовательный периферийный интерфейс (SPI), который может быть напрямую связан с микропроцессором или микроконтроллером.

Аналоговый или цифровой также влияет на частоту обновления значений данных, которая обычно измеряется в кГц.

Что касается основных характеристик датчиков давления для монтажа на плате, они часто включают:

• Диапазон - минимальное и максимальное давление, которое датчик может точно определить.
• Разрешение - минимальное изменение давления, которое должно присутствовать, чтобы выходной сигнал отражал его.

Имейте в виду, что существует взаимосвязь между диапазоном и разрешением:чем выше диапазон, тем меньше возможное разрешение, и наоборот.

Помимо стандартных характеристик давления, целесообразно учитывать разрывное давление. Некоторые приложения, в том числе в области медицины, могут включать в себя процедуры очистки или санитарии, которые могут привести к временному, но значительному повышению давления. Скачки давления, которые, хотя и переходные, все же превышают предел избыточного давления для устройства.

Еще одна важная характеристика, которую следует учитывать, - это температура. Поскольку температура оказывает значительное влияние на давление, некоторые (но не все) датчики давления, устанавливаемые на плату, имеют температурную компенсацию по таким факторам, как:

• Смещение датчика
• Чувствительность
• Температурные эффекты
• Нелинейность.

Эта температурная компенсация часто достигается за счет использования встроенных ASIC.

Точность, которая показывает, насколько близко значение давления, сообщаемое датчиком, к фактическому измеряемому давлению, также имеет решающее значение.

Точность указывается в процентах от полной шкалы (FS) датчиков давления или полной шкалы диапазона (FSS). Он также может быть представлен в виде диапазона общей погрешности (TEB), который представляет точность датчика в диапазоне с температурной компенсацией.

Последняя характеристика этих датчиков включает тип среды, с которой они работают (например, жидкости, сухие газы), и то, должна ли среда соответствовать дополнительным требованиям, таким как неагрессивность или неионность.

Хотя это всего лишь несколько спецификаций и соображений, необходимо учитывать каждый из них при выборе датчика давления.

Линия продуктов Honeywell TruStability из кремниевой керамики (SSC) со стандартной точностью

В целом, эти датчики могут быть полезны для приложений, требующих небольшой занимаемой площади и прямого воздействия на среду. При правильном выборе и установке они могут оказаться очень надежными и точными в широком диапазоне давлений.

Линия продуктов Honeywell TruStability Standard Accuracy Silicon Ceramic (SSC) - это один из вариантов для неионогенных, некоррозионных газов и жидкостей, включая воздух и другие сухие газы, в широком диапазоне давления от ± 1,6 мбар до ± 10 бар (± 160 бар). Па до ± 1 МПа).

Датчики этого семейства были откалиброваны и имеют температурную компенсацию для смещения датчика, нелинейности, чувствительности, температурных эффектов (от -20 ° C до 85 ° C) с использованием встроенной ASIC, поддерживают высокое давление разрыва и соответствуют требованиям IPC / JEDEC. J-STD-020D.1 Требование уровня 1 чувствительности к влаге.

Эти датчики могут измерять манометрическое, дифференциальное и абсолютное давление и поддерживать логометрический аналог и I ² Цифровой выход C / SPI.

Кроме того, к этим датчикам относятся:

• Показания обновляются с частотой 2 кГц для цифрового и 1 кГц для аналогового.
• Общая погрешность от ± 2% FSS до ± 5% FSS, в зависимости от диапазона давления, с ведущими в отрасли уровнями точности ± 0,25% FSS BFSL.
• Поддержка спящего режима для повышения энергоэффективности.
• Широкий выбор конфигураций портов и корпусов для сокращения времени проектирования и разработки для инженеров.

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 содержания, которая позволяет отраслевым партнерам делиться полезными новостями, сообщениями и технологиями с читателями All About Circuits, что не подходит для редакционного содержания. 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.