GE Multilin 369-HI-RM-0-0 電機管理數(shù)字繼電器

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壓力傳感器用于工業(yè)市場的各種應用。不斷的改進使這些傳感器能夠實現(xiàn)新的應用，而不僅僅是在蒸汽和流體壓力檢測等傳統(tǒng)應用中的使用。 

具有更小尺寸、更集成功能、更好的經(jīng)濟性和更廣泛的工作電源電壓的新型低功耗傳感器技術的出現(xiàn)使創(chuàng)新者能夠為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應用部署傳感器。此外，這些傳感器有助于重新努力創(chuàng)造更具可持續(xù)性的產品，這些產品消耗更少的功率并嵌入額外的創(chuàng)新功能。 

在關注應用方面，本文解釋了工業(yè)應用中檢測壓力的方法和技術。我們還討論了微機電傳感器 (MEMS)技術，

 

許多現(xiàn)代壓力傳感器都使用 MEMS，我們將深入探討其全部功能。我們還回顧了每個主要屬性的優(yōu)點和局限性以及對各種工業(yè)用例的適用性。 

 

了解壓力傳感的壓力

壓力表示施加在具有給定單位面積的表面上的力。報告壓力的常用單位包括“帕斯卡”、“巴”和磅/平方英寸 (“PSI)”。傳感器類型或應用程序通常定義要使用的單位。例如，在水位應用中，巴或毫巴通常表示壓力值。在汽車輪胎壓力應用中，PSI 更為常見。

通過測量氣壓，壓力也可用于測量垂直距離或高度。以海平面高度為參考，標準海平面為 1013.25 mb（毫巴）。從海平面移動到更高或更低的高度會改變氣壓。這是因為傳感器上方的氣柱質量取決于傳感器的位置。較高的高度具有較低的空氣質量頭頂，因此較低的壓力。

傳感器還可以測量液體、氣體和固體的壓力，以測量深度、調節(jié)流量或出于許多其他原因提供反饋。 

 

壓力傳感器的類型

一般來說，工業(yè)應用中常用的壓力傳感器有三種：表壓、絕壓和差壓。

 

表壓 

表壓參考大氣壓或環(huán)境壓力的測量值，通常為 14.7 PSI 或 1013.25 mb。“正”壓力是高于環(huán)境的壓力，“負”壓力是低于環(huán)境的壓力。表壓在長時間測量壓力的應用中有用，幾乎不需要額外校準。

 

壓力 

這種類型的壓力是在真空下測量的。完全真空的壓力為零 PSI。壓力傳感器在必須檢測低于大氣壓的壓力的應用中非常有用。例如，高度計是一種壓力傳感器，用于檢測海平面以上或以下的高度。 

 

不同的壓力 

這種壓力類型是測量壓力和第二個參考壓力之間的差值。參考壓力可以是大氣壓力（表壓）或可以高于或低于被測量壓力的其他壓力。差壓傳感器在測量流量時特別有用。

 

在工業(yè)應用中使用壓力傳感器

壓力傳感器在工業(yè)應用中有許多用例，并且已經(jīng)使用了幾種已知的方法數(shù)十年。然而，趨勢是開發(fā)更小、更智能、更節(jié)能的傳感器，以使應用受益。

 

使用 MEMS 壓力傳感器進行液位檢測

當今廣泛使用的一種應用是罐中的水位或液位檢測。 

圖 2 是使用 MEMS 壓力傳感器的液位測量系統(tǒng)的框圖。 

 

This system is common in many applications, including consumer or industrial washing machines, respiratory equipment, coffee makers, and other level-detection systems. 

This MEMS-sensor approach is especially scalable to IoT applications where measurements need to be automated. For example, applications, where the liquid is inaccessible and therefore impossible to measure using a dip-stick or visual float, are well suited to these sensors. 

A MEMS pressure sensor detects water level using a single absolute (barometric) pressure sensor that is connected to a hose or gum tube inserted into the fluid. The MEMS sensor must be located above the fluid to be measured. 

The fluid partially fills the gum tube, replacing air with liquid and forcing the air toward the pressure sensor. The sensor does not need to contact the liquid and measures it from the pressure of air in the tube, which can easily be correlated to the amount of liquid in the container.  The more liquid in the container, the higher the pressure in the tube.

 

Using Absolute Pressure Sensor for Fluid Level Measurement

When a single absolute pressure sensor is used for fluid level measurement, the application software should manage the zero offset. The zero offset sets the zero-pressure reference before filling the container with the liquid.  Subsequent pressure measurements are then referenced to this zero reference.

Some applications may set the zero reference using the microcontroller unit (MCU) and a dedicated software routine. 

Smart sensors with built-in Bluetooth connectivity would typically do this to allow monitoring the sensor wirelessly.  In these systems, remote access is mandatory, and a second pressure sensor may be the reference essentially creating a differential sensor.  Figure 3 shows a second absolute pressure sensor as a zero reference effectively emulating a differential sensor.