압력 센서에는 여러 가지 유형의 응용 프로그램이 있기 때문에 가혹하거나 부식성 환경에 관계없이 다양한 특성을 갖춘 다양한 유형의 센서를 사용할 수 있습니다. 의료 장비 또는 모바일 장치. 압력 센서를 선택하는 것은 다음과 같은 정확한 압력 측정에 대한 여러 요구를 충족시키기 위해 다양한 기술, 패키지, 성능 수준 및 기능 중에서 선택하는 것을 의미합니다.
산업용 압축기 저장소와 같은 탱크 내부의 가스 압력
용기 바닥의 압력을 감지하여 포함 된 액체의 수준 또는 부피 측정
액체 또는 가스의 흐름을 모니터링하거나 정량화하는 수단으로 시스템의 두 지점 간의 압력 차이 측정
기압: 기상 조건 또는 고도에 따른 대기압 변화. 기상 관측소, 환경 모니터링에 유용하거나 GPS 또는 셀 삼각 측량과 함께 내비게이션 데드 계산을 지원하는 데 유용합니다.
압력은 무엇입니까?
압력 = 힘/지역
SI (MKS) 단위에서는 1 평방 미터의 면적에 적용되는 뉴턴 1 개의 힘이 평방 미터당 뉴턴 1 개 또는 파스칼 1 개의 압력을 가합니다.
임의의 종류의 압력 센서는 적용된 힘에 비례하여 반응하는 메커니즘 또는 구조를 포함한다. 힘이 가해지는 영역은 주어진 센서 구조에 대해 일정하다.
측정 할 수있는 세 가지 유형의 압력이 있습니다: 게이지, 절대 및 차동.
게이지 압력은 주위 대기압에 대해 측정된 압력이다. 대기압보다 높은 압력에 대해 양수이거나 낮은 압력에서는 음수일 수 있다. 게이지 압력 센서에는 두 개의 포트가있어 기준 압력과 압력에서 미디어를 허용합니다. 게이지 압력 센서에 대한 전형적인 응용은 정수압 및 주변 대기압의 차이를 사용하여 배기 탱크에서 수유 액체 레벨 가스 압력을 측정하는 것이다. 대부분의 산업 응용 프로그램이 게이지 압력을 사용할 수 있기 때문에 시장에 대부분의 압력 송신기는 게이지 압력을 측정합니다.
절대 압력 센서는 0 에 대한 결과를 제공합니다 (완벽한 진공). 센서는 미디어가 감지 요소에 들어가고 압력을 가하기 위해 하나의 포트를 가지며, 적용된 압력에 비례하는 크기의 출력에 양의 변화를 생성합니다.
이것은 아마도 고도를 결정하기 위해 대기압을 측정하는 응용 분야에서 유용합니다. 절대 압력 센서는 대기압이 고도에 따라 다르기 때문에 다른 고도에서 사용되는 압력 측정 응용 분야에도 사용되며 게이지 압력은 정확한 판독 값을 제공하지 않습니다. 이 유형의 센서는 타이어 성능을 최적화하기 위해 타이어 압력 모니터링 시스템에 사용됩니다.
차동 압력 센서는 게이지 센서가 작동하는 방식과 유사하게 두 지점 간의 압력 차이를 측정합니다. 그러나이 경우 기준 압력은 시스템 설계자에 의해 결정되는 시스템의 지점 중 하나입니다. 차동 출력의 변화는 더 큰 것에 따라 양수 또는 음수이다. 변화의 크기는 두 도메인 사이의 압력차에 비례한다.
예로서, 차동 센서들은 때때로 물체의 양쪽의 압력차를 검출하는데 사용된다. 차동 압력 센서는 종종 청정실, 분유 파이프, 실내 공기 압력 모니터링, 공기 필터 모니터링과 같은 HVAC 응용 프로그램의 공기 흐름을 모니터링하는 데 사용됩니다.
"압력 센서" 는 센서, 변환기 또는 송신기 일 수있는 압력 감지 장치를 설명하는 일반적인 용어입니다. 관련 전기 회로의 설계에 따라 다릅니다.
인가된 압력의 영향을 검출하고 정량화하는 것을 담당하는 감지 요소는 마이크로컨트롤러 기반 시스템과 같은 전자 회로에서 직접 사용될 수 없는 출력을 생성한다. 물리적 응답은 전기 신호로 변환될 필요가 있고, 그 후 신호 조절은 적절한 사용 가능한 신호를 생성하기 위해 요구된다.
압력 센서는 그것이 경험하는 압력에 따라 변하는 출력 전압을 생성하며, 일반적으로 압력을 물리적으로 검출하는 센서 요소를 참조한다. 설계자가 교정, 온도 보상 및 증폭을 별도로 고려해야하는 패키지 보드 마운트 압력 센서를 사용할 수 있습니다.
혼란스럽게도, "압력 센서" 라는 문구는 또한 일반적으로 트랜스듀서 및 송신기를 설명하기 위해 때때로 사용된다. 우리 엔지니어들은 센서를 칩 코어로 간주하고 측정 범위와 정확도가 더 좋은 세라믹 코어 대신 오일로 채워진 실리콘 (확산 실리콘) 코어를 더 많이 사용합니다.
압력 센서와 같은 압력 변환기는 압력에 따라 변하는 출력 전압을 생성합니다. 이러한 맥락에서 변환기는 아마도 온도 변동을 보상하기 위해 신호 조절 회로와 결합된 감지 요소이며, 가장 가능성이 높은 증폭기는 소스로부터 더 멀리 신호를 전송할 수 있다. 대부분의 응용 프로그램에서 압력 감지 요소에 사용자 정의 온도 보상을 구현하려고하기보다는 온도 보상 압력 변환기를 지정하는 이점이 있습니다. 필요한 테스트는 복잡하고 어려울 수 있습니다.
압력 송신기는 변환기와 유사하지만, 전압 신호보다는 낮은 임피던스 부하에 걸쳐 전류 신호를 생성한다. 일반적으로 출력은 4-20mA 표준 산업 생산량입니다. 그러나 현재 시장은 세 가지 이름의 혼란에 대해별로 관심이 없으며 전류, 전압 및 저항 출력이 있습니다. 휴대용 애플리케이션에서 송신기는 압력 범위의 상단에서 일관되게 사용되는 경우 배터리를 마모 할 수 있습니다.
전자 압력 센서는 적용된 압력에 대한 물리적 반응에 의존하며, 그 결과 비례 변화를 전자적으로 측정합니다. 일반적으로 사용되는 현상에는 커패시턴스의 변화, 또는 압력이 가해질 때 편향의 크기에 비례하는 스트레인 게이지 또는 압전 소자의 옴 저항의 변화가 포함됩니다.
측정 범위, 환경 적합성, 물리적 크기 및 전력 요구 사항 및 필요한 압력 측정 유형과 같은 중요한 기준은 응용 특정 솔루션을 찾는 엔지니어에게 중요한 지침 영향을 미칩니다.
용량성 압력 센서는 전극으로서 하나의 강성 플레이트와 하나의 플렉시블 멤브레인을 갖는 커패시터를 포함한다. 이 전극의 면적은 고정되어 있으며, 커패시턴스는 전극 사이의 거리에 비례합니다. 측정되는 압력은 플렉시블-멤브레인 측에 인가되고, 결과적인 편향은 전기 회로를 사용하여 측정될 수 있는 커패시턴스의 변화를 야기한다.
용량 성 압력 변환기는 멤브레인의 편향에 의해 생성 된 커패시턴스 변화에 의존하여 커패시터 기하학을 변경합니다.
스트레인 게이지 형 압력 센서에서 호일 또는 실리콘 스트레인 게이지는 Wheatstone 브리지로 배열됩니다. 변형 게이지는 압력이 가해질 때 편향되는 일종의 다이어프램에 부착됩니다. 그 후, 결과적인 신호는 다이어그램에 도시된 바와 같이 인가된 압력을 나타내는 적절한 변환기-전압 또는 송신기-전류 출력을 제공하기 위해 휘트스톤 브리지 회로에 의해 측정, 증폭 및 컨디셔닝된다.
브리지 타입 센서의 회로도
피에조 저항 감지 요소는 또한 유사한 브리지 형태로 배열될 수 있다. 아래의 다이어그램은 브리지형 압력 센서의 감지 요소가 유연한 다이어프램에 어떻게 부착되어 다이어프램 편향의 크기에 따라 저항이 변하는 지 보여줍니다. 센서의 전체 선형성은 언급된 측정 범위에 걸친 다이어프램의 안정성뿐만 아니라 스트레인 게이지 또는 압전 저항 요소의 선형성에 의존한다.
피에조 저항 압력 센서 요소는 다이어프램 반사의 크기에 따라 저항 변화를 측정합니다.
대형 장치로 압전 저항 또는 용량 성 압력 센서를 상상하기 쉽고 MEMS는 미니 유형입니다. 불행히도 LEFOO는 현재 MEMS 제품을 개발할 계획이 없습니다.
일반적으로 사용되는 센서 유형, 작동 원리 및 사용 모드 (절대, 게이지 또는 차등) 이해 엔지니어가 주어진 응용 프로그램에 대해 선택할 수있는 가장 적합한 센서를 식별 할 때 초기 선택 결정을 내릴 수 있습니다.
사용 된 재료 및 구성 유형은 측정 범위와 같은 측면에 중요한 영향을 미칠 수 있으며 센서가 노출 될 수있는 최대 생존 가능한 압력과 같은 요소를 제한합니다. 납땜 후 안정화 시간 및 의도 된 응용 프로그램의 장기 안정성.
전기 출력 특성에 대한 이해, 호스트 전자 시스템 (일반적으로 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서 기반 제어 시스템) 과 적절하게 상호 작용하는 데 필요한 회로는 압력 센서의 선택이 전자 통합 문제에 어떻게 영향을 미치는지 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다..
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