Drucksensoren sind eine gängige Art von Druckinstrumenten und werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Bei der Verwendung von Drucksensoren ist es für Benutzer sehr wichtig, zu bestimmen, wie Mikrodruck-Drucksensoren erkannt werden. Je nach Zweck sind verschiedene Erkennungselemente nicht gleich, die Erkennungsmethode ist natürlich auch unterschiedlich. Heute möchte ich Ihnen die drei häufig verwendeten Erkennungsmethoden für Drucksensoren vorstellen und hoffe, Ihnen dabei zu helfen.
1. Druckerkennung
Überprüfen Sie die einzelne Methode wie folgt: Schließen Sie die Stromversorgung des Sensors an, blasen Sie den Drucksensor mit der Mündung der Luftleitungslöcher und verwenden Sie ein Multimeter, um die Spannungsänderung am Ausgang des Sensors zu ermitteln. Wenn die relative Empfindlichkeit des Differenzdrucksensor sehr groß ist, wird das Ausmaß der Änderung offensichtlich sein. Wenn sich überhaupt keine Änderung ergibt, muss zur Druckausübung auf eine Luftdruckquelle umgestellt werden.
Mit den oben genannten Methoden lässt sich grundsätzlich der Zustand eines Sensors erkennen. Wenn eine genaue Erkennung erforderlich ist, muss eine Standarddruckquelle verwendet werden, um Druck auf den Differenzdrucksensor auszuüben und den Sensor entsprechend der Größe des Drucks und dem Änderungsbetrag im Ausgangssignal zu kalibrieren. Und wenn es die Bedingungen zulassen, erfolgt die Temperaturerfassung der relevanten Parameter.
2. Nullpunkterkennung
Ermitteln Sie mithilfe einer Multimeter-Spannungsdatei den Nullpunktausgang des Sensors unter der Bedingung, dass kein Druck ausgeübt wird. Bei diesem Ausgang handelt es sich im Allgemeinen um eine mV-Spannung. Wenn sie die technischen Spezifikationen des Sensors überschreitet, bedeutet dies, dass die Nullpunktabweichung des Sensors außerhalb des Bereichs liegt.
3. Brückenerkennung,
Die Haupterkennung der Sensorschaltung ist korrekt, im Allgemeinen eine Wheatstone-Vollbrückenschaltung, die Verwendung von Multimeter-Ohm, die Messung der Impedanz zwischen den Eingängen sowie der Impedanz zwischen den Ausgängen, die beiden Impedanzen sind die Eingangs- und Ausgangsimpedanz der MEMS-Drucksensor. Wenn die Impedanz unendlich groß ist, ist die Brücke defekt, was darauf hinweist, dass ein Problem mit dem Sensor vorliegt oder die Definition des Pins nicht richtig beurteilt wird.
Bei den Sensordruckpunkten von All Sensors handelt es sich um Anwendungstipps, die mit mikroelektromechanischen (MEMS) Drucksensoren verwendet werden können, um das Design zu vereinfachen und häufige Fallstricke zu vermeiden.
Druckpunkt 1: MEMS-Drucksensoren – Druckmesstyp
Das Aufkommen von MEMS-Drucksensoren hat die Art und Weise, wie Systementwickler und Anwendungsingenieure Druck messen, verändert. Durch die einfache Handhabung, die geringe Größe, die geringen Kosten und die Robustheit eignen sich diese Sensoren für die Prozesssteuerung in der Automobil- und Industriebranche sowie für Anwendungen in der Medizintechnik und in tragbaren Handgeräten. Beispielsweise können hochpräzise Höhenmessungen in tragbaren Navigationsgeräten wie Smartphones mit dreiachsigen Beschleunigungsmessern, Gyroskopen und Magnetometern bis zu einem Zehntel Freiheitsgrad betragen. Durch Druckmessungen können Navigationsgeräte den genauen Boden eines Ziels lokalisieren.
MEMS-Drucksensoren messen typischerweise die Druckdifferenz über einer Siliziummembran. Wie in Abbildung 1 dargestellt, gibt es drei Typen:
Überdruck (a), eine Druckmessung, bei der der Nullpunkt ein Referenzpunkt für den lokalen Atmosphärendruck ist
Absoluter Druck (b), eine Druckmessung, deren Nullpunkt auf dem absoluten Vakuum im Wafer basiert.
Differenzdruck (c), die Differenz zwischen zwei beliebigen Drücken wird Differenzdruck (Delta P oder ΔP) genannt.
Bei diesen Designs wird die Membran mikromechanisch geätzt, was ein chemischer Ätzprozess ist. Zu den Messtechniken können kapazitive oder ohmsche Verfahren (piezoelektrisch oder piezoresistiv) gehören. Das piezoresistive Design ist in Abbildung 1 dargestellt. Ein Vakuum ist ein negativer Überdruck oder ein Wert unterhalb des Atmosphärendrucks. Bei der Spezifizierung oder Diskussion der Art der Druckmessung ist es wichtig, die Art der Messung zu identifizieren, um eine genaue Beschreibung der Messtechnik zu vermitteln. Tabelle 1 zeigt die Sensoranforderungen für mehrere gängige Messungen.
Tabelle 1. Vergleich gängiger Druckmessungen und Messarten.
Atmosphärendruck und Höhe
Als grundlegendste Druckmessung wird der atmosphärische Druck angenommen. Der Standardatmosphärendruck auf Meereshöhe beträgt 29,92 Zoll Quecksilber (Hg) (760 mm Hg (Torr) oder 14,696 psi). Der Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe ab und steigt mit abnehmender Höhe. Niedrige und hohe Wetterlagen verringern oder erhöhen den Luftdruck. Flüssigkeitslose Barometer liefern absolute Druckmessungen.
Ein Höhenmesser ist ein absolutes Druckmessgerät (Messgerät), das die Höhe über dem Meeresspiegel anzeigt. Die Umrechnung des Luftdrucks in die Höhe erfolgt häufig mithilfe eines Höhenmessers. Beispielsweise beträgt eine Höhe von 10.000 Fuß über dem Meeresspiegel 10,1 psia (69,7 kPa). Die Druckhöhe (Halt) kann mit dieser Gleichung berechnet werden:
Halt = (1-(psta/1013,25)^0,190284)x145366,45 Gl. 1
Dabei ist Halt die Höhe in Fuß und psta der Druck in Millibar (mBar) oder Hektopascal (hPa).
Höhe der Flüssigkeitssäule
Für eine Standardflüssigkeit ist der absolute Druck in der Tiefe H in der Flüssigkeit wie folgt definiert: Pabs = P + (ρ x g x H) Gl. 2
Bemerkung.
Pabs ist der absolute Druck in der Tiefe H in kg/m-s 2 (oder Pa).
P ist der äußere Druck an der Oberseite der Flüssigkeit, normalerweise der offene Atmosphärendruck.
Dichte der Flüssigkeit (z. B. 1 g/cm3 für reines Wasser, 1,025 g/cm3 für Sole bei 4 °C)
g ist die Erdbeschleunigung (g = 9,81/s2) (32,174 ft/s2))
H ist die Tiefe in Metern oder Fuß
Wassertiefe
Nach Gl. 2: Der Druckanstieg eines Unterwasserobjekts hängt von der Dichte und Tiefe der Flüssigkeit ab. Zu den gängigen Tiefenmessungen zählen Süß- und Salzwasser. Bei Süßwasser beträgt der Druckanstieg 0,43 psi pro Fuß, bei Salzwasser sogar 00,44 psi pro Fuß. Das Tauchmanometer (SPG) oder Tiefenmesser des Tauchers ist ein absoluter Druckwert. Der Tauchrechner berechnet die für einen sicheren Aufstieg erforderliche Zeit, da selbst eine Tiefe von 100 Fuß einen Druck von 400 kPa (3,951 Atmosphären oder 58,1 psi) erzeugt.
Rohrfluss
Mehrere Faktoren bestimmen den Druckabfall, der bei Flüssigkeitsströmungsanwendungen auftritt, darunter laminare versus turbulente Strömung, Geschwindigkeit, Bewegungsviskosität und Reynolds-Zahl, Rauheit im Rohr sowie Durchmesser, Länge und Formfaktoren. Blenden, Venturirohre und Düsen vereinfachen die Situation. In diesen Fällen (siehe Abb. 2) hängt die Durchflussrate mit ΔP (p1-p2) zusammen:
q = cd π/4 D22 [2(P1 – P2) / p(1 – d4)]1/2
Bemerkung.
q ist der Durchfluss in m3/s
cd ist der Durchflusskoeffizient, Flächenverhältnis = A2/A1.
P1 und P2 sind in der Einheit N/m2 angegeben.
Ρ ist die Flüssigkeitsdichte in kg/m3.
D2 ist der Öffnungs-, Venturi- oder Düsendurchmesser (m)
D1 ist der vor- und nachgelagerte Rohrdurchmesser (m)
d=D2/D1-Durchmesserverhältnis
Abbildung 2.p Flüssigkeitsmesselement.