Cảm biến áp suất công nghiệp: Hướng dẫn lựa chọn cho kỹ sư và nhóm mua sắm

Điều gì tạo nên cảm biến áp suất phù hợp cho thiết bị công nghiệp

Cảm biến áp suất chuyển đổi lực cơ học do khí hoặc chất lỏng tác dụng lên bộ phận cảm biến thành tín hiệu điện. Nguyên tắc làm việc rất đơn giản nhưng môi trường công nghiệp lại nâng cao tiêu chuẩn. Cảm biến được lắp trong máy sản xuất có thể phải đối mặt với nhiệt độ môi trường xung quanh từ -20°C đến 85°C, gợn sóng điện áp nguồn, nhiễu điện từ, rung và nhiều tháng hoạt động liên tục. Nó phải cung cấp các kết quả đọc lặp lại trong tất cả các điều kiện đó, không chỉ ở băng ghế hiệu chuẩn.

Cảm biến áp suất MEMS đã trở thành mặc định cho loại nhiệm vụ này. Chúng đủ nhỏ để có vỏ bọc nhỏ gọn, chúng có thể được sản xuất với số lượng lớn với quy trình kiểm soát chặt chẽ và quan trọng là chúng có thể được bù nhiệt độ và hiệu chuẩn tại nhà máy trước khi vận chuyển. Sự kết hợp giữa kích thước nhỏ, chi phí trên mỗi đơn vị thấp và khả năng cắt tỉa ở cấp độ nhà máy là lý do tại sao các bộ phận MEMS thống trị cảm biến áp suất công nghiệp hiện đại.

Máy đo, tuyệt đối hoặc vi phân: Đặt tham chiếu đo lường

Quyết định đặc điểm kỹ thuật đầu tiên không phải là độ nhạy. Đây là tham chiếu để đo áp suất. Cảm biến áp suất công nghiệp được chia thành ba nhóm và mỗi nhóm trả lời một câu hỏi khác nhau.

Cảm biến đo thông hơi ra khí quyển nên chúng có thể đọc được một cách tự nhiên mối tương quan với áp suất xung quanh. Cảm biến tuyệt đối bịt kín tham chiếu chân không ở một bên của màng ngăn và là lựa chọn phù hợp khi những thay đổi khí áp kế có thể làm hỏng phép đo. Cảm biến vi sai làm cho cả hai mặt của phần tử cảm biến chịu hai áp suất khác nhau và báo cáo sự khác biệt. Để phát hiện tắc nghẽn bộ lọc, cân bằng luồng khí và đo lưu lượng qua các hạn chế, cảm biến áp suất chênh lệch trong các ứng dụng kỹ thuật hiện đại thường là cách tiếp cận trực tiếp và đáng tin cậy nhất, vì một chênh lệch áp suất nhỏ có thể được giải quyết mà không cần trừ đi hai giá trị tuyệt đối lớn.

Đầu ra analog hoặc kỹ thuật số: Kết hợp giao diện với bộ điều khiển của bạn

Sau khi tham chiếu áp suất được cố định, câu hỏi tiếp theo là cách thức đọc kết quả trên cảm biến. Quyết định này ảnh hưởng đến phần còn lại của thiết bị điện tử nhiều hơn là ảnh hưởng đến chính phần tử cảm biến.

Đầu ra analog: Nhiều công việc front-end hơn, linh hoạt hơn

Cảm biến tương tự trả về điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với áp suất. Đầu ra millivolt không được khuếch đại trong phạm vi hàng chục milivolt yêu cầu bộ khuếch đại bên ngoài có tầng khuếch đại ổn định, giúp nhóm thiết kế có toàn quyền kiểm soát mức khuếch đại và lọc nhưng lại thêm không gian bo mạch và gánh nặng hiệu chuẩn. Đầu ra điện áp khuếch đại giúp đơn giản hóa giao diện nhưng tiêu thụ nhiều điện năng hơn. Trong môi trường nhà máy ồn ào với đường cáp dài, tín hiệu analog dễ bị nhiễu hơn, đó là lý do tại sao các hệ thống lắp đặt công nghiệp gồ ghề thường thích tín hiệu vòng lặp hiện tại ở giai đoạn máy phát.

Đầu ra kỹ thuật số: Ít điều chỉnh hơn, tích hợp rõ ràng hơn

Cảm biến áp suất kỹ thuật số tích hợp mặt trước tương tự, chuyển đổi tương tự sang số và hệ số hiệu chuẩn trực tiếp trên bộ phận. Bộ vi điều khiển nhận giá trị áp suất qua I2C hoặc SPI mà không cần lo lắng về điện áp kích thích, trở kháng tải hoặc độ lệch bộ khuếch đại. Điều này loại bỏ toàn bộ danh mục rủi ro thiết kế tương tự và giúp việc xác thực nhanh hơn vì mọi cảm biến đều trả về cùng một đầu ra kỹ thuật số cho cùng một áp suất vật lý.

Đối với các thiết bị công nghiệp điều khiển bằng bộ điều khiển cần bộ phận kỹ thuật số nhỏ gọn, Cảm biến áp suất đầu ra kỹ thuật số MCPh21 là một tùy chọn gắn trên bề mặt được thiết kế để đo chênh lệch và áp suất thấp, đồng thời nó cắm trực tiếp vào bảng điều khiển dựa trên I2C hoặc SPI. Sự cân bằng cần lưu ý là nỗ lực tích hợp: cảm biến kỹ thuật số yêu cầu hỗ trợ phần sụn cho giao thức liên lạc của chúng, vì vậy nhóm phần sụn phải tham gia vào quyết định trước khi bộ phận được chọn.

Bán buôn cảm biến áp suất MCP-H21 cho nhà cung cấp công nghiệp, nhà máy Wuxi Mems Tech Co., Ltd. Là cảm biến áp suất MCP-H21 bán buôn tại Trung Quốc dành cho các nhà cung cấp công nghiệp, nhà máy,Mô tả Dòng MCP-H21 i... Xem sản phẩm →

Phạm vi đo lường: Tại sao khoảng trống là một quyết định thiết kế

Sai lầm đắt giá nhất trong việc lựa chọn cảm biến công nghiệp là chọn phạm vi toàn diện nằm quá gần điểm vận hành thông thường. Một hệ thống hiếm khi chạy ở một áp suất ổn định. Xung bơm, búa nước, tải bộ lọc, chuyển mạch điện từ và chu kỳ nhiệt đều tạo ra các xung áp suất trên giá trị danh định. Khi những mức tăng đột biến đó vượt quá định mức tối đa của cảm biến, màng ngăn có thể bị hỏng vĩnh viễn hoặc hiệu chuẩn có thể bị thay đổi.

Một quy tắc được sử dụng rộng rãi là chọn phạm vi toàn thang đo ít nhất 1,5 đến 2 lần áp suất vận hành dự kiến. Sự đánh đổi là sự mất mát nhỏ về độ phân giải ở gần đỉnh của phạm vi, nhưng mức tăng về tỷ lệ tồn tại và độ ổn định lâu dài có giá trị hơn nhiều trong lĩnh vực này. Các nhiệm vụ công nghiệp áp suất vi mô, chẳng hạn như giám sát phòng sạch, phát hiện trạng thái luồng không khí và áp suất chênh lệch của bộ lọc, thường chạy ở mức 0-500 Pa đến 0-2 kPa. Cảm biến áp suất thấp kéo dài từ vài kPa đến khoảng 100 kPa và bao gồm lưu lượng khí và áp suất đầu bể. Các bộ phận áp suất trung bình thay thế cho khí nén và thủy lực ở phạm vi 100 kPa đến 1 MPa và cao hơn.

Đối với các nhiệm vụ công nghiệp áp suất vi mô như giám sát phòng sạch và phát hiện trạng thái luồng không khí, Cảm biến vi áp DPTR8 được thiết kế để giải quyết những thay đổi áp suất rất nhỏ, khiến nó trở thành điểm khởi đầu thực tế khi điểm vận hành nằm ở mức dưới 1 kPa.

Bán buôn cảm biến áp suất DPT-R8 cho nhà cung cấp, nhà máy công nghiệp Wuxi Mems Tech Co., Ltd. Là cảm biến áp suất DPT-R8 bán buôn của Trung Quốc dành cho các nhà cung cấp công nghiệp, nhà máy,Giới thiệuChủ đề của... Xem sản phẩm →

Kết nối đóng gói và chất lỏng: SOP vs DIP/SIP

Bao bì thường được coi là thứ cần cân nhắc lại, nhưng bao bì sẽ xác định cách gắn cảm biến trên bảng và cách nó kết nối với đường dẫn chất lỏng. Hai dòng sản phẩm thống trị thị trường cảm biến áp suất MEMS.

• Các gói gắn trên bề mặt (SOP) được tối ưu hóa cho việc lắp ráp tại chỗ và hàn nóng chảy lại. Chúng tiết kiệm không gian bo mạch và giảm chi phí lắp ráp ở khối lượng lớn, điều này khiến chúng trở nên phù hợp tự nhiên cho các sản phẩm được chuyển thẳng từ dây chuyền sản xuất.
• Các gói chèn trực tiếp (DIP/SIP) hiển thị các cổng áp suất theo các hướng xác định và dễ dàng tạo nguyên mẫu bằng tay hơn. Chúng chiếm nhiều diện tích bảng hơn nhưng có thể đơn giản hóa vòng đệm cơ khí giữa cảm biến và ống silicon hoặc ống góp cứng.

Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào dây chuyền sản xuất chứ không chỉ phụ thuộc vào bảng dữ liệu cảm biến. Nếu sản phẩm cuối cùng được lắp ráp bằng cách sắp xếp tự động thì các bộ phận SOP là con đường có chi phí thấp hơn. Nếu cảm biến nằm bên trong một hộp kín nơi cổng phải thẳng hàng với tuyến đường ống thì gói DIP/SIP có định hướng cổng rõ ràng thường dễ dàng bịt kín một cách đáng tin cậy hơn.

Năng lực của nhà cung cấp: Những điều cần kiểm tra trước khi đặt hàng

Bảng dữ liệu liệt kê độ chính xác theo tỷ lệ phần trăm, nhưng các giá trị quan trọng trong vòng đời của sản phẩm là lỗi nhiệt độ, độ lệch dài hạn và tính nhất quán giữa các lô. Một cảm biến có độ chính xác ở 25°C nhưng vượt quá phạm vi nhiệt độ định mức của nó sẽ gây ra sự cố tại hiện trường trong thiết bị công nghiệp. Bù nhiệt độ trên mỗi đơn vị là yếu tố phân biệt cảm biến hoạt động trên giấy với cảm biến hoạt động tại hiện trường.

Trước khi đặt hàng số lượng lớn, người mua nên hỏi một số câu hỏi trực tiếp:

1. Nhà máy tự tiến hành đóng gói, hàn, hiệu chuẩn hay chỉ kiểm tra khuôn mua về?
2. Hiệu chuẩn 0 và toàn thang đo có được thực hiện trên mọi thiết bị không và việc bù nhiệt độ có được áp dụng riêng lẻ không?
3. Quy trình chất lượng của nhà cung cấp bao gồm những gì, từ nguyên liệu đầu vào đến khâu kiểm tra đầu ra?
4. Nhà cung cấp có thể hỗ trợ tạo mẫu thông qua sản xuất hàng loạt, bao gồm phản hồi thiết kế về cấu hình và bố trí cổng không?

Những câu hỏi này tách biệt một nhà sản xuất cảm biến với một công ty thương mại. Nhà sản xuất có thể thắt chặt dung sai, thêm điểm hiệu chuẩn hoặc điều chỉnh chi tiết bao bì; người bán lại chỉ có thể cung cấp những gì họ có trong kho. Tại MemsTech, mỗi cảm biến chỉ rời khỏi cơ sở Vô Tích của chúng tôi sau khi hiệu chuẩn toàn bộ và bằng 0, kiểm tra độ lệch nhiệt độ và đánh giá độ ổn định lâu dài. Khu vực sản xuất rộng 2.000 mét vuông của chúng tôi xử lý việc đóng gói, hàn, bù nhiệt độ và hiệu chuẩn ngay trong nhà, đồng thời dây chuyền được xây dựng với công suất hàng năm là 60 triệu sản phẩm. Tùy thuộc vào dòng sản phẩm, độ chính xác được chỉ định đạt tới mức 0,2% của toàn thang đo. Sự tích hợp theo chiều dọc đó là điều cho phép chúng tôi duy trì chất lượng và giao hàng dưới sự kiểm soát trực tiếp thay vì dựa vào các nhà thầu phụ bên ngoài.

Kết hợp mọi thứ lại với nhau: Lựa chọn danh mục đầu tư công nghiệp

Với những điều cơ bản đã có, quá trình lựa chọn sẽ trở thành một bài tập thu hẹp. Xác định tham chiếu áp suất, sau đó là giao diện đầu ra, sau đó là phạm vi đo và gói. Để đọc chênh lệch áp suất trong giám sát quá trình, Cảm biến chênh lệch áp suất MCP5700DP bao gồm phạm vi rộng hơn về chênh lệch áp suất quy trình công nghiệp và kết hợp một cách tự nhiên với chuỗi tín hiệu tương tự được tìm thấy trong nhiều hệ thống lắp đặt dựa trên PLC.

Bán buôn cảm biến áp suất MCP5700DP cho nhà cung cấp công nghiệp, nhà máy Wuxi Mems Tech Co., Ltd. Là cảm biến áp suất MCP5700DP bán buôn của Trung Quốc dành cho các nhà cung cấp công nghiệp, nhà máy, Dòng MCP5XXXDP có... Xem sản phẩm →

Để có cái nhìn đầy đủ về những gì MemsTech cung cấp trên các khía cạnh này, hãy duyệt qua dòng cảm biến áp suất công nghiệp được tổ chức theo áp lực, đầu ra và ứng dụng. Các kỹ sư muốn có nền tảng kỹ thuật đầy đủ về cảm biến MEMS cũng có thể bắt đầu với điều này hướng dẫn về công nghệ, ứng dụng và lựa chọn cảm biến áp suất MEMS .

Nguyên tắc chung xuyên suốt mọi dự án cảm biến công nghiệp thành công đều giống nhau: bắt đầu với các yêu cầu hệ thống, cung cấp đủ khoảng trống cho cảm biến và mua từ nhà sản xuất có quy trình hiệu chuẩn và chất lượng mà bạn đã xác minh. Cảm biến áp suất là một bộ phận nhỏ nhưng trong máy công nghiệp, nó là bộ phận cho bộ điều khiển biết quy trình đang hoạt động tốt, xuống cấp hay sắp hỏng. Việc lựa chọn nó một cách có chủ ý là cách bảo hiểm rẻ nhất mà nhóm thiết kế có thể mua được.