Sensor de pressió

Archiu:Digital Pressure Sensor.jpg

Sensor digital de pressió d'aire

Archiu:Digital Barometer Sensor.jpg

Sensor digital de pressió baromètrica, miniaturizado

En este context, la pressió és una expressió de la força necessària per a impedir l'expansió d'un decorregut. Normalment s'expressa en térmens de força per unitat d'àrea. En general, els sensors de pressió funcionen com un transductor; és dir, generen una senyal en funció de la pressió a la que se someten. Per als propòsits d'este artícul, eixa senyal és elèctrica.

Els sensors de pressió s'utilisen en mils d'aplicacions quotidianes de control i monitorisació. També es poden utilisar per a medir de forma indirecta atres variables, com a fluix de decorreguts/gasos, velocitat, nivell d'aigua o altitut. Els sensors de pressió també poden denominar-se transductores de pressió, transmissors de pressió, registradors de pressió, indicadors de pressió, piezómetros i manómetros, entre atres noms.

Existixen moltíssimes variants de sensors de pressió sobre tecnologia, disseny, prestacions, idoneïtat d'aplicació i cost. Segons una estimació conservadora, existixen més de cinquanta tecnologies i a lo manco trescentes empreses que fabriquen sensors de pressió en tot lo món.

També existix una categoria de sensors de pressió dissenyats per a medir de modo dinàmic i detectar canvis molt ràpits de pressió. Esta classe de sensors s'ampren, per eixemple, per a medir la pressió de combustió en el cilindre d'un motor o en una turbina de gas. Este tipo de sensors es fabriquen típicament en materials piezoelèctrics com el cuarzo.

Alguns sensors de pressió actuen com presostatos i òbrin o tanquen un contacte elèctric quan s'alcança una determinada pressió. Per eixemple, una bomba d'aigua pot controlar-se per mig d'un presostato, de modo que la bomba es pose en marcha en el moment en que un sistema escomença a lliberar aigua i es registra una reducció de la pressió en un depòsit.

Tipos de medicions de pressió

Els sensors de pressió es poden classificar segons el ranc de pressions que medixen, segons el seu interval de temperatura de treball i, lo que és més important, segons el tipo de pressió que medixen. Reben distints noms depenent de la seua finalitat. Una mateixa tecnologia pot utilisar-se baix distints noms.

• Sensors de pressió absoluta

Medixen la pressió sobre el buit perfecte.

• Sensors de pressió manométrica

Medixen la pressió sobre la pressió atmosfèrica. La llectura de la pressió d'un neumàtic és un eixemple de mida de pressió manométrica: quan el manómetro indica zero, lo que vol dir és que la pressió que està medint és igual a la pressió ambiente.

• Sensors de pressió de buit o vacuómetros

Este terme es presta a confusió. Pot referir-se a un sensor que medix pressions per baix de la pressió atmosfèrica i que mostra la diferència entre una baixa pressió i la pressió atmosfèrica, pero també pot descriure un sensor que medix pressió absoluta sobre el buit.

• Sensors de pressió diferencial

Medixen la diferència entre dos pressions, cada una de les quals està conectada a un extrem del sensor. Els sensors de pressió diferencial s'utilisen per a medir numeroses propietats; per eixemple, caigudes de pressió a través d'un filtre d'oli o un filtre d'aire, nivells de decorreguts (comparant la pressió per damunt i per baix del líquit) o cabals (medint la variació de pressió abans i despuix d'una restricció). Tècnicament, la majoria dels sensors de pressió són en realitat sensors de pressió diferencial. Per eixemple, un manómetro és un sensor de pressió diferencial en un extrem obert a la pressió ambiente.

• Manómetros sagellats

Este sensor és similar a un sensor de pressió manométrica, excepto que medix la pressió sobre una pressió fixa distinta de la pressió atmosfèrica ambient (la pressió atmosfèrica varia segons l'ubicació i les condicions meteorològiques).

Tecnologia dels sensors de pressió

Archiu:Pressure sensor chip.jpg

Part davantera i atrassera d'un sensor de pressió montat en un chip de silici. Crida l'atenció la depressió gravada en la part frontal; l'àrea sensible és extremadament prima. En la part atrassera s'aprecien els circuits, ademés de les quatre superfícies rectangulars de contacte dalt i avall. Tamany: 4x4 mm.

Existixen dos categories bàsiques de sensors de pressió analògics:

Captadores de força Este tipo de sensors de pressió utilisa un dispositiu captador de força (com una membrana, un pistón, un tubo de Bourdon o una mancha) per a medir la deformació (o deflexión) que es produïx en una superfície com a resultat de l'aplicació d'una força (pressió).

Ruglons extensométricas piezorresistivas o extensómetros piezorresistivos

Utilisen l'efecte piezorresistivo d'una o vàries ruglons extensométricas pegades en adhesiu o formades en l'estructura per a detectar la deformació que es produïx com a resultat de l'aplicació de pressió. Medix la variació en la resistència a mida que la pressió deforma el material. Les tecnologies més comunes són les de silici (monocristalino), película prima de silici policristalino, làmina metàlica de soport adherida, película grossa, silici sobre safir i capa fina obtinguda per pulverización catódica. En general, els ruglons extensométricas es conecten per a formar un circuit tipo pont de Wheatstone en el que s'maximizar l'eixida del sensor i es reduïx la sensibilitat als errors. Esta és la tecnologia de detecció més comunament amprada per a aplicacions generals de mida de pressió.

Capacitivos

Consistix en utilisar una membrana i una cavitat de pressió per a crear un condensador variable, per mig del qual es detecta la deformació causada per la pressió aplicada. La capacitancia es reduïx a mida que la pressió deforma la membrana. Les tecnologies comunes usen membranes metàliques, ceràmiques i de silici.

Electromagnètics

Medixen el desplaçament d'una membrana utilisant distints principis de mida: canvis en l'inductància (reluctancia), LVDT, efecte Hall o corrents paràsites.

Piezoelèctrics

Utilisen l'efecte piezoelèctric de determinats materials, com el cuarzo, per a medir la deformació d'un element sensible originada per la pressió. Esta tecnologia s'ampra comunament per a la medició de pressions altament dinàmiques.

Ruglons extensométricas

Els sensors de pressió en tecnologia de ruglons extensométricas tenen un element de detecció de la pressió consistent en una o varis ruglons extensométricas metàliques, que es peguen en un adhesiu, o ruglons de película fina, que s'apliquen per mig de pulverización catódica. Este element de medició pot ser una membrana o, en el cas dels cossos de medició en ruglons de làmina metàlica, també es pot utilisar un element de tipo tubular. Este disseny de tipo tubular monolític té la ventaja de que una alta rigidea i la capacitat de medir pressions molt elevades (fins a 15 000 bar). La conexió elèctrica normalment s'establix a través d'un pont de Wheatstone, que proporciona un bo amplificament de la senyal i resultats de medició precisos i constants.

Òptics

Utilisen canvis físics en una fibra òptica per a medir la deformació causada per l'aplicació de pressió. Un eixemple estés d'este tipo de sensors són les fibres en reixeta de Bragg. Esta tecnologia s'utilisa en aplicacions exigents, en a on el punt de medició està molt alluntat, la temperatura és extremadament alta o resulta interessant amprar un tecnologia immune de forma inherent a les interferències electromagnètiques. Una atra tècnica analògica utilisa una película elàstica construïda en vàries capes, que produïx canvis en les llongituts d'ona reflectides proporcionals a la pressió aplicada (deformació).

Potenciométricos

Utilisen el desplaçament d'un contacte mòvil a lo llarc d'un mecanisme resistivo per a detectar la deformació causada per l'aplicació de pressió.

Atres tipos

Els tipos de sensors de pressió electrònics que s'enumeren a continuació utilisen atres propietats, com la densitat, per a derivar la pressió a la que està somés un gas o un líquit.

Resonantes

Utilisen els canvis en la freqüència de resonància d'un mecanisme sensor per a medir tensions o canvis en la densitat d'un gas causats per l'aplicació de pressió. Esta tecnologia es pot usar conjuntament en un captador de força, com els de la categoria anterior. Com a alternativa, la tecnologia de resonància també es pot utilisar exponent l'element resonante al mig; en este cas, la freqüència de resonància varia en la densitat del mig. S'han construït sensors de fils vibratorios, cilindres vibratorios, cuarzo i sistemes microelectromecánicos (MEMS) de silici. En general, es considera que esta tecnologia proporciona llectures molt estables a llarc determini.

Tèrmics

Medixen la pressió a partir dels canvis en la conductivitat tèrmica d'un gas que es produïxen com a resultat de variacions en la densitat. Un eixemple típic d'este tipo de sensors és el vacuómetro Pirani.

De ionisació

Medixen les variacions en el fluix de partícules de gas carregades (ions) causats per canvis en la densitat. Un eixemple comú d'este tipo de sensors són els transductores de càtodo calent i de càtodo fret.