A necessidade de sensores de ultra-baixa pressão de alta precisão

Saiba mais sobre os benefícios dos sensores de pressão montados na placa e as considerações ao selecioná-los.

Muitas aplicações exigem sensores de pressão ultrabaixa (Figura 1) que podem fornecer precisão extremamente alta, incluindo projetos tão diversos quanto ventiladores médicos e sistemas de controle de volume de ar variável (VAV) para a conservação de energia em edifícios. E cada vez mais engenheiros estão se voltando para sensores de pressão montados em placas para resolver problemas comuns, como espaço limitado e confiabilidade.

Figura 1. Sensores de pressão ultrabaixa e de alta precisão estão disponíveis como soluções montadas em placa que podem medir pressão absoluta, manométrica e diferencial. Imagem usada cortesia da Honeywell.

Benefícios dos sensores de pressão montados na placa

Sensores de pressão de montagem em placa (Figura 2) tornaram-se uma escolha popular para engenheiros que trabalham com aplicações que requerem sensores de baixa pressão e alta precisão. Esses sensores compactos podem ser facilmente montados em uma PCB (Placa de Circuito Impresso), permitindo que sejam integrados diretamente ao conjunto eletrônico.

Sua pegada compacta aborda as restrições de espaço e eles utilizam uma microestrutura que é altamente sensível às mudanças de pressão (incluindo absoluta, diferencial e manométrica) para que leituras precisas de pressão ultrabaixa podem ser obtidas.

Além disso, o design dos sensores de pressão montados na placa significa que eles são eficientes em termos de energia.

Figura 2. Os sensores de pressão de montagem em placa são muito compactos e fáceis de integrar em circuitos e eletrônicos. Imagem usada cortesia da Honeywell.

Aplicações médicas para sensores de pressão ultrabaixa e alta precisão

As aplicações médicas que requerem sensores de pressão ultrabaixa e de alta precisão incluem:

• máquinas de hemodiálise
• ventiladores
• máquinas de anestesia
• máquinas para apnéia do sono
• química médica

Em máquinas de hemodiálise dependem desses sensores de pressão para regular a pressão no tanque de mistura conforme o sangue se aproxima do rim artificial e regula o fluxo sanguíneo de e para o paciente.

Alternativamente, em ventiladores, eles ajudam a monitorar a respiração do paciente e detectar se ela se deteriora repentinamente, além de detectar a presença de um filtro entupido. Sensores de pressão de alta precisão têm um propósito semelhante em máquinas de anestesia, pois medem a pressão do ar e do oxigênio, de e para o paciente, para garantir que nunca ultrapasse um nível seguro.

As máquinas de apneia do sono (Figura 3), incluindo CPAP, Auto-PAP e Bilevel-PAP, utilizam sensores de pressão ultrabaixa para monitorar a pressão na qual o ar é fornecido ao paciente. Eles também são usados ​​para monitorar a pressão arterial e o ar ambiente do hospital.

Figura 3. Sensores de pressão de montagem de placa de alta precisão e baixa pressão são usados ​​em ventiladores e equipamentos de anestesia. Imagem fornecida por cortesia da Pixabay.

Resumindo, em química médica, sensores de pressão de alta precisão são usados ​​em analisadores químicos. Por exemplo, sensores de pressão são usados ​​com pipetas para extrair a quantidade correta de fluido, detectar se o frasco está mal colocado, verificar se o ar não está sendo aspirado e reconhecer a presença de obstruções. Aplicações adicionais incluem citometria de fluxo, testes moleculares e outras categorias de equipamentos de testes laboratoriais automatizados.

Outros aplicativos

Também há uma necessidade de sensores de pressão ultrabaixa e de alta precisão na conservação de energia de edifícios, como monitorar as pressões relacionadas aos filtros para otimizar quando eles são substituídos, bem como determinar se um filtro está entupido ou faltando. Sensores de pressão de alta precisão podem ser usados ​​para a mudança na pressão associada a uma janela sendo aberta, de modo que mudanças automatizadas no fluxo de ar ou ajustes de posição da janela possam ser feitas.

Eles também são integrados aos sistemas VAV para garantir que o fluxo de ar em todo o edifício seja equilibrado. Sensores de pressão ultrabaixa e de alta precisão também podem ser usados ​​em calibradores de fluxo, controle pneumático, instrumentação de fluxo de gás, cromatografia gasosa e barometria, entre outros.

E todas essas aplicações se prestam diretamente ao uso de soluções de sensores de pressão montados na placa.

Considerações ao selecionar um sensor de pressão montado em placa

A seleção de um sensor montado na placa envolve as opções de design tipicamente envolvidas com sensores de pressão (por exemplo, faixa de pressão operacional, temperatura ambiente, tipo de mídia). No entanto, para selecionar o sensor de pressão ultrabaixa e de alta precisão mais apropriado das linhas de produtos de montagem em placa, há considerações a serem exploradas com mais profundidade.

Faixas de pressão e pressões de ruptura

Em algumas aplicações, pode haver uma incerteza considerável quanto à faixa de pressão em termos da pressão mais alta, bem como problemas potenciais com a pressão de ruptura. Faixas que incluem uma alta pressão de trabalho (em oposição à faixa de pressão calibrada) podem permitir que sensores de pressão ultrabaixa sejam continuamente expostos a pressões acima da faixa calibrada sem danos. Quando combinado com altas pressões de ruptura, o processo de design do sistema pode ser simplificado, o tempo de inatividade potencial do sistema reduzido e a confiabilidade geral do sistema aprimorada.

Precisão

Existem três tipos básicos de erro que podem afetar a precisão de um sensor de pressão:não linearidade de pressão, histerese e não repetibilidade. A precisão extremamente rígida, frequentemente medida em termos de FSS BFSL (Full Scale Span, Best Fit Straight Line), pode melhorar a eficiência do sistema, reduzir os requisitos de calibração para o cliente, tornar o desenvolvimento de software mais simples e minimizar o design do sistema.

Faixa de erro total

O TEB (Total Error Band) leva em consideração os erros relacionados à precisão e também ao deslocamento, FSS (Full Scale Span), efeito térmico no deslocamento, efeito térmico no span e histerese térmica - em toda a faixa de temperatura compensada. Para que um sensor de pressão de alta precisão forneça leituras precisas, confiáveis ​​e repetíveis, o TEB deve ser considerado.

Existem outros benefícios em confiar no TEB, além de melhorar a precisão geral do sistema. A seleção de um sensor de pressão de alta precisão montado na placa com um baixo TEB também oferece suporte à variação mínima de parte a parte na precisão, o que aumenta a intercambiabilidade dos sensores. Por fim, os sensores de pressão com um pequeno TEB diminuem o tempo e o custo de fabricação porque cada sensor não requer calibração e testes individuais.

Estabilidade

A estabilidade é importante para o desempenho geral do sistema e ajuda a minimizar as necessidades de calibração. Ele também oferece suporte ao tempo de atividade geral do sistema, minimizando a necessidade de manutenção ou substituição do sensor. Isso é especialmente verdadeiro para aplicativos de missão crítica, como aqueles que afetam a saúde e o bem-estar.

Eficiência energética

O consumo de energia relacionado aos sensores de pressão de montagem em placa é extremamente importante por vários motivos, incluindo sua contribuição para o desempenho geral do sistema. Além disso, muitas das aplicações para sensores de baixa pressão e alta precisão devem ser portáteis e o baixo consumo de energia permite uma vida útil prolongada da bateria. Ainda melhores são as linhas de produtos que incluem um modo de hibernação opcional para reduzir ainda mais os requisitos de energia.

Nível 1 de sensibilidade à umidade

Sensores de pressão que atendem ao requisito IIPC / JEDEC J-STD-020D.1 Nível 1 de Sensibilidade à Umidade torna o acessório de refluxo de solda e / ou reparo um processo muito mais seguro sem a necessidade de uma cozedura demorada. Isso permite que o usuário evite os danos mecânicos e térmicos muito comuns que geralmente resultam durante o refluxo e apóia a manufatura enxuta porque o resultado é estável e pronto para uso muito rapidamente após o processo de refluxo. Além disso, atender a esses padrões estritos relacionados à sensibilidade à umidade também oferece vida útil ilimitada ao piso, quando armazenado de maneira adequada.

Exemplo de produto:Honeywell TruStability HSC

Quando as aplicações exigem soluções de sensor de pressão ultrabaixa e altamente precisas, as opções montadas na placa são uma escolha excelente. A série Honeywell TruStability HSC (cerâmica de silício de alta precisão) de sensores de pressão de montagem em placa está disponível em amplas faixas de pressão, incluindo ± 1,6 mbar a ± 10 bar, ± 160 Pa a ± 1 MPa e ± 0,5 inH20 a ± 150 psi com suporte para picos de pressão. Eles fornecem uma precisão líder da indústria de ± 0,25% FSS BFSL calibrado na faixa de temperatura de 0 ° C a 50 ° C [32 ° F a 122 ° F] e são compensados ​​por temperatura de ± 1% FSS a ± 3% FSS TEB .

O TruStability HSC (sensores de pressão ultrabaixa estão disponíveis para medir pressões absolutas, diferenciais e manométricas, todos com excelente estabilidade com consumo de energia extremamente baixo (normalmente menos de 10mW) com um modo de hibernação opcional disponível mediante solicitação.

A série HSC da Honeywell também atende ao requisito IIPC / JEDEC J-STD-020D.1 Nível 1 de sensibilidade à umidade. Além disso, esses sensores de pressão ultrabaixa são totalmente calibrados e compensados ​​por temperatura para efeitos de temperatura, sensibilidade, deslocamento do sensor e não linearidade usando um circuito integrado específico de aplicativo onboard (ASIC).

A Sager Electronics é uma distribuidora de estoque autorizada da Honeywell Sensing e IoT, oferecendo um amplo escopo de sensores de pressão de montagem de placa TruStability, bem como outros sensores e soluções de comutação. Clique aqui para saber mais sobre esses sensores ou visite o catálogo da Honeywell em sager.com.

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