Увод: Барометри се све више користе у паметним телефонима, таблете, и носива технологија, отварајући врата новим индустријским апликацијама као што је прецизно праћење положаја висине и предиктивно одржавање. Дакле, како да изаберете прави барометар на основу ваших захтева дизајна? На које специфичне параметре треба обратити пажњу? Које техничке детаље треба узети у обзир при одабиру производа? Које су најновије комбинације барометара? Која су нова упутства за примену барометара? Кроз овај чланак, Надам се да можете да добијете потребне информације како бисте ускладили најидеалнији барометар за ваш следећи дизајн.
Сазнајте о 3 методе мерења притиска и 4 технике израде, и изаберите онај који одговара вашем дизајну
Барометри се користе за детекцију ваздушног притиска гасова или течности. Као претварач, барометри претварају примењени ваздушни притисак у аналогне или дигиталне излазне сигнале и обично се класификују према типу мерења ваздушног притиска и технологији осетљивој на притисак.
Постоје три начина за мерење ваздушног притиска:
Апсолутни притисак: Апсолутни притисак је притисак мерен у односу на савршени вакуум. Ако поставите апсолутни барометар у ваздух, сензор ће очитати стварни ваздушни притисак на тој локацији. Стога, апсолутни барометри су под утицајем промена надморске висине и времена, итд.
Диференцијални притисак: Разлика у ваздушном притиску измерена између два извора притиска.
Гаге притисак: Када је један од извора притиска притисак амбијенталног ваздуха, измерена разлика притиска назива се манометарски притисак.
Након појашњења методе мерења притиска, такође је потребно схватити да ће различити принципи који се користе у производњи барометара директно утицати на тачност, домет, величина сензора и применљиво окружење детекције.
Следе најчешће коришћене технологије осетљиве на притисак:
■ Пиезорезистивни барометар: Користи пиезорезистивни ефекат за откривање промене отпора једног или више отпорника постављених на дијафрагму када се примени ваздушни притисак. Погодно за опште тестирање притиска које захтева Интернет ствари, индустрије и медицинске.
■ Пиезоелектрични барометар: Користи карактеристике пиезоелектричних материјала да детектује наелектрисање пропорционално ваздушном притиску примењеном на површину. Погодно за окружења са високим температурама, као што је високодинамичко мерење притиска на млазним моторима.
■ Капацитивни барометар: Измерите ваздушни притисак тако што ћете открити промену капацитивности изазвану померањем стаклене дијафрагме, керамика или силицијум. Такође погодан за општа испитивања притиска која захтева Интернет ствари, индустрије и медицинске
■ Барометар са оптичким влакнима: Користи оптички ефекат у оптичким влакнима. Погодно за оштре средине као што су нафта и гас, ваздухопловство, одбране и медицинских.
Разумевање 8 Кључни параметри барометра
Поред основних принципа барометра, такође треба да разумете значење повезаних параметара, што је такође главна референца за ваш избор барометра:
Распон или распон притиска: Опсег притисака који сензор може да мери. Толеранција надпритиска сензора, што је максимални притисак који уређај може да издржи и да и даље функционише када се барометар врати у радни опсег, такође треба узети у обзир.
Прецизност: Апсолутна тачност показује колико је излаз барометра близак стварном притиску. Изражава се као разлика између две вредности. Релативна тачност је грешка између два мерења.
Паковање: Одређено окружењем крајње апликације и ограничењима величине. Мала, водоотпорна паковања се често преферирају.
Бука: Једноставно речено, то је насумична варијација излаза сензора у вези са променама на улазу сензора.
Помак температурног коефицијента: Такође познат као температурни коефицијент нултог притиска. Представља промену офсета при нултом притиску услед температуре, па што мањи то боље.
Брзина излазних података: Брзина узорковања података.
Бандвидтх: Највиша фреквенција сигнала који се може узорковати без алиаса.
Потрошња енергије: Потрошња енергије је изузетно важна за апликације које раде на малим батеријама и оне које морају да очувају век трајања батерије што је више могуће. Потрошња енергије је уско повезана са избором ОДР и резолуцијом. РМС шум барометра је такође повезан са пропусним опсегом и резолуцијом, тако да потрошњу енергије и резолуцију треба одмерити тако да одговарају захтевима примене сензора. наравно, постоје и други параметри, као што је напон напајања, радна температура, домет, комуникациони интерфејс, итд.
Однос између атмосферског притиска и надморске висине
Ево мерних јединица за атмосферски притисак:
Пси – фунти по квадратном инчу
Цм/Хг – центиметри живе
Цм/Хг – инчи живе
Па – Паскал, СИ јединица за притисак, 1Па = 1 Н/м2
Бар – бар, јединица ваздушног притиска, 1 бар = 105Па
Мбар – милибар, 1мбар = 10-3 бар
Живимо у доњим крајевима Земљине атмосфере, где се атмосферски притисак смањује са повећањем надморске висине. Стандардни атмосферски притисак дефинишемо као 29.92 ин/Хг на нивоу мора на 59°Ф, просечна вредност на коју не утиче време већ географска локација мерне тачке, температура, и ваздушне струје.
Стога, однос конверзије између наведених јединица притиска је:
1 стандардна атмосфера = 14.7 пси = 76 цм/Хг = 29.92 ин/Хг = 1.01325 бар = 1013.25 мбар
Однос између атмосферског притиска и надморске висине може се изразити на следећи начин[1]:
Где:
П0 је стандардни атмосферски притисак, једнака 1013.25 мбар;
Надморска висина је висина у метрима.
П је ваздушни притисак у мбар на одређеној надморској висини
Слика 1 описује однос између промене атмосферског притиска и надморске висине на основу горње формуле.
Као што је приказано на слици, када висина порасте од нивоа мора до 11,000 метара надморске висине, атмосферски притисак опада од 1013.25 мбар то 230 мбар. Са слике није тешко видети да када је надморска висина испод 1,500 метара, атмосферски притисак опада скоро линеарно, са смањењем од око 11.2 мбар за 100 метара, односно, о 1.1 мбар за 10 метара. У циљу добијања прецизнијих података мерења надморске висине, може се направити табела упита за висину атмосферског притиска у циљној апликацији да би се одредила одговарајућа надморска висина на основу резултата мерења сензора притиска.
Ако апсолутни МЕМС сензор притиска са пуним опсегом од 300 мбар то 1100 користи се мбар, мерна висина може да достигне 9,165 метара надморске висине до 698 метара испод нивоа мора.
Пример примене: Одређивање нивоа пода помоћу МЕМС сензора
Резолуција мерења од 0.1 мбар (10Па) /рмс омогућава МЕМС сензори притиска да открије промене висине унутар 1 метар. Стога, у високим зградама, сензори притиска могу се користити за откривање промена у подовима.
Друго, Станице за праћење надморске висине распоређене су на више локација широм региона за мерење локалног притиска ваздуха, исправан за временске прилике и друге утицајне факторе, креирајте високо прецизно очитавање надморске висине, а затим одредити тачну висину пода уређаја, доносећи нове могућности геолокацији.
Слика 2 приказује податке сензора притиска прикупљене у СТМицроелецтроницс’ Пословна зграда Цастеллетто у Италији. Брзина узорковања је 7Хз, а време прикупљања података је око 23 минута укупно. Са фигуре, јасно видимо промене атмосферског притиска на различитим спратовима. Атмосферски притисак је највећи у подруму. Како се подови дижу, атмосферски притисак се постепено смањује.
За сложена урбана окружења са вишеспратним зградама, тренутна ГПС технологија не може да обезбеди поуздане тродимензионалне податке о положају. Али примена барометара је постала ново решење, који је пројектован на основу промене ваздушног притиска – када се човек помери на одређену висину, притисак ваздуха ће пасти.
Као што је приказано на слици испод, у овом решењу, пре свега, носиви уређај или мобилни телефон морају имати висококвалитетни сензор барометра, као што су: ВФ5803Ф, 5803Ц/ВФ280А, итд., или индустријски сензори притиска ваздуха ВФ5805Ф и 5837, са брзином узорковања од 3кХз и укупним временом прикупљања података од око 3мс.
ВФсенсорс испоручује разне пиезорезистивне барометарске сензоре са широким спектром модела производа, укључујући водоотпорне типове апсолутног притиска и водоотпорне врсте апсолутног притиска, погодан за многе терминалне паметне производе као што су мобилни телефони, дронови, носиви, сатови/наруквице, спортски сатови, итд. Користи се као висиномер, као и индикатор за временску прогнозу и праћење влажности и температуре животне средине.
Сензор апсолутног притискаВФ5803Ф 10Бар 1000кПа ИИЦ/СПИ дигитални модел Пакет сензора апсолутног притиска ЛГА8
- Сензор апсолутног притиска
ВФ5803Ф 7Бар 700кПа ИИЦ/СПИ дигитални модел Пакет сензора апсолутног притиска ЛГА8
- Сензор апсолутног притиска
ВФ5803Ф 3Бар 300кПа ИИЦ/СПИ дигитални модел Пакет сензора апсолутног притиска ЛГА8
