Hur fungerar en tryckgivare?

En tryckgivare har två huvudsakliga element:

1. En trycksensor
2. En applikationsspecifikt integrerat mikrochip

Trycksensorn känner av mediets tryck och omvandlar det till en elektrisk signal, medan mikrochippet är nödvändigt för att omvandla den genererade elektriska signalen till en normaliserad utsignal.

Tryckgivare med tunn film på stål cell

Trycksensorn

Trycksensorn består av en tunnfilm-på-stålcell (figur 1) där motståndsbryggor appliceras som en tunn film på ytan av ett avkänningselement av stål. Den tunna filmen är enbart några få mikrometer i tjocklek. När trycksensorn utsätts för tryck deformeras dess membran vid fördefinierade punkter. Motstånden vid dessa punkter ändrar sitt värde när de sträcks eller komprimeras. Det finns fyra töjningsmotstånd på avkänningselementet, med två motstånd som bildar varsin bana. En brygga kan bildas i mitten där spänningen kan mätas, vilket kallas för en Wheatstone-brygga.

Utan tryck så har alla motstånden samma värde, det finns ingen spänning mellan vänster och höger bana (figur 2 och 3). När trycket deformerar sensormembranet så komprimeras två motstånd och två motstånd sträcks. Detta leder till en ökning av det elektriska motståndet i de sträckta områdena samt minskning av trycket i de komprimerade områdena. Detta ändrar tillståndet för motståndsbryggan och en signal genereras.

Den uppmätta signalen från tryckgivaren är inte linjär och varierar beroende på omgivningstemperaturen eftersom temperaturen har en stark påverkan på bryggans motstånd (figur 4).

Pressure transmitter-wheatstone-pressure-signal vs temperature
Pressure transmitter-ASIC

Applikationsspecifikt mikrochip

För att få en linjär, exakt och temperatur-oberoende mätsignal från den uppmätta signalen krävs smart elektronik. Elektroniken korrigerar och förstärker mätsignalen, till exempel omvandlas en 10-millivoltssignal till en 10-voltssignal. De erhållna korrigeringsvärdena lagras i det applikationsspecifika mikrochippet (även kallat Application Specific Integrated Circuit, ASIC, figur 5). Dessa värden bestäms och lagras individuellt för varje tryckgivare.

För att fastställa korrigeringsvärdena så sker ett exakt definierat tryck på den färdigmonterade tryckgivaren och utsignalen mäts. Tryckets korrektionsvärden kan nu beräknas. Processen upprepas sedan vid olika temperaturer. Detta gör att korrektionsvärdena för temperaturkompensation kan bestämmas.

Korrektionsvärdena som bestäms på detta sätt lagras sedan i chippet och en linjär och standardiserad mätsignal genereras från avkänningselementets råsignal över hela tryck- och temperaturområdet (figur 6). Denna standardiserade mätsignal kan överföras till överordnade styrsystem.

Pressure transmitter-signals-correction values
Pressure transmitter-ASIC

Det applikationsspecifika mikrochippet (ASIC) rymmer miljontals kretsar på en yta av cirka 2,5 x 2,5 millimeter, där lödpunkterna upprättar kontakt mellan chippet och tryckgivarens elektronik (figur 7).

För att uppnå bästa mätresultat är det avgörande att noggrant matcha mätcellen och mikrochippet.
Trafag tillverkar egna mätceller och har utvecklat sin egen ASIC, vilket ger dess tryckgivare en optimal funktion som garanterar både kvalitet och tillförlitlighet.

Informationsvideo från Trafag

 

Kontakta oss så hjälper vi dig att hitta rätt tryckgivare.
Se vårt sortiment av Trafags tryckgivare.
Lär dig mer om tryckgivarteknologi.

Källa, översatt från: Trafag

Nyheter

Alla nyheter
SenseAI RSL51 Cylinder Sensor by Regal Components

Den nya plattformen SenseAI revolutionerar givarteknologin

SenseAI RSL51 cylinder sensor by Regal Components

Nyhet! SenseAI RSL51 Cylindergivare