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Introduction
Essentiellement, il existe d'innombrables façons de mesurer la pression exercée dans une situation. Néanmoins, le capteur de pression absolue diffère des autres capteurs de pression en ce qu'il détermine la pression sans l'impact de la pression ambiante.
Parmi les instruments relevant de la catégorie des capteurs de pression absolue figurent les altimètres et les baromètres, car ils permettent d'afficher des mesures référencées au vide. Par ailleurs, la mesure et l'étalonnage d'un capteur de pression absolue peuvent s'avérer complexes.
De plus, cela rend l'étalonnage difficile en raison de l'absence de pression absolue ou de différence de pression négative. Cependant, avec l'avancement des technologies et des équipements, les experts ont créé des progrès dans l'amélioration de la capacité des capteurs de pression absolue qui résolvent les écarts qu'ils possèdent, mais seulement à un certain point.
Parallèlement à cela, nous discuterons en détail de la définition des capteurs de pression absolue, des principes de fonctionnement, des façons de les utiliser, des diverses applications, des diverses classifications des capteurs de pression absolue du collecteur et des considérations de conception. Tous ces éléments seront discutés dans cet article; par conséquent, il serait utile de terminer l'intégralité du message pour comprendre son concept.
Introduction aux capteurs de pression absolue
Qu'est-ce qu'un capteur de pression absolue ?
Comme indiqué, il existe plusieurs instruments qui peuvent agir comme des capteurs de pression absolue, nous avons le baromètre pour la météo et les altimètres. Cependant, ses applications ne se limitent pas à ces aspects, elles peuvent être plus larges que la lecture d'air et de gaz.
On peut quantifier quelque chose en termes nominaux en comparant la pression requise à la pression prédéterminée d'un éventuel vide. Ceci est comparable au calcul de la température en Kelvin, où 0 °K représente la valeur la plus basse. En règle générale, il est toujours recommandé d'avoir un vide de référence pour une mesure précise.
Similaire à cela, il peut donner une valeur sensiblement supérieure au minimum absolu du vide, ce qui est un chiffre assez courant. De plus, cette notion est soutenue par la loi de Boyle, qui stipule que la pression d'un gaz est négativement liée au volume à une certaine température. Par conséquent, son résultat tombera constamment à un capteur de pression absolue qui dépend de sa température ; généralement à environ 35 microbars ou 0.0005 PSI.
Comment fonctionne un capteur de pression absolue ?
Pour mieux comprendre le concept de capteur de pression absolue, nous pouvons utiliser un point de référence dans un environnement confiné. Un capteur sera ainsi intégré à la surface du récipient et présentera une large gamme de caractéristiques électriques en fonction de la déformation. Plusieurs solutions existent ; nous utiliserons toutefois une méthode courante comme référence : la jauge de contrainte piézorésistive. L’ effet piézorésistif est considéré comme une technologie de mesure de pression possible, car il permet d’utiliser des matériaux capables de générer une tension proportionnelle à la pression, comme le quartz.
Dans ce cas, une résistance dont la quantité change en réponse à une tension mécanique est insérée dans un matériau tel que du silicium, du polysilicium, une feuille de métal ou du métal pulvérisé sur une fine couche. Afin d'amplifier les signaux réfléchis et de réduire les erreurs, cet analyseur utilise fréquemment quatre résistances dans l'architecture du pont de Wheatstone. Nous avons obtenu une illustration de cette situation ci-dessous.
Principe de fonctionnement du capteur de pression absolue
Compte tenu des différents niveaux d'intégration actuellement disponibles, il est rare qu'un détecteur piézorésistif intègre des composants électroniques de compensation, tels que des résistances, sur un substrat spécifique. De plus, certaines techniques de détection exploitent la variation de valeur de ces composants lors d'une déformation. Par exemple, la capacité des condensateurs varie lorsqu'ils sont soumis à une contrainte. L'impédance d'une inductance peut varier périodiquement grâce à une membrane positionnée avec précision et qui se déplace sous l'effet du gradient de pression.
Façons d'incorporer un capteur de pression absolue dans un circuit
Il n'existe pas de méthode unique pour intégrer un capteur de pression absolue dans un circuit, compte tenu des nombreux modèles disponibles. Dans ce cas, il est recommandé de le connecter à un microcontrôleur pour une intégration plus simple.
Conformément à cela, certains capteurs peuvent être raisonnablement faciles à installer dans un système de circuit, mais uniquement avec les conseils d'un microcontrôleur. De plus, pour fournir une sortie suffisamment importante pour permettre l'évaluation d'un convertisseur considéré comme analogique-numérique d'un microcontrôleur typique, un capteur qui permet uniquement l'accès à un circuit en pont de Wheatstone devra être considérablement agrandi. Nous avons une figure pour aider à comprendre comment la méthode produit une valeur analogique en faisant varier la hauteur et la plage d'un appareil à pont de Wheatstone.
Intégration d'un capteur de pression absolue dans un système
Un exemple d'électronique d'amélioration standard est illustré par la configuration à quatre amplificateurs opérationnels de la figure précédente. Pour assurer une sortie de tension fiable, ce circuit doit être construit de manière adéquate. Il pourrait également être nécessaire d'utiliser une sélection appropriée et une conception conceptuelle réduite. De plus, chaque circuit peut en effet nécessiter une correction unique pour chaque circuit imprimé qui est généré en raison de la variance de fabrication et des contraintes de constitution. De plus, il peut être nécessaire de prendre en compte les valeurs de température.
Au final, connecter des détecteurs avec des sorties numériques à un microcontrôleur est beaucoup plus facile. Étant donné qu'il comprend un servo-contrôleur, une transduction de signal et une régulation de température. Une fois qu'une valeur numérique a été créée à partir des observations, il est alors possible de l'enregistrer en toute sécurité via un enregistrement interne.
Différentes applications des capteurs de pression absolue
Les capteurs de pression absolue sont fréquemment choisis pour les processus commerciaux ; néanmoins, cela nécessite l'existence d'un vide relatif. En particulier dans les installations de fabrication de produits alimentaires où la durée de conservation d'un produit est régie par l'air. De cette façon, tous les emballages possèdent une pression similaire. De plus, il peut supporter une pression d'une valeur ≥ 4,400 XNUMX PSI.
Certaines autres applications des capteurs de pression absolue incluent les éléments suivants :
- Montres intelligentes
- Systèmes de Navigation
- Automobile Industrie (Véhicules Pétrole et Diesel)
- Laboratoires scientifiques
- Militaire et industrie de la défense
- Industrie aerospatiale et industrie aéronautique
Différents types de capteurs de pression absolue du collecteur
L'une des principales fonctions d'un capteur de pression absolue du collecteur (MAP) est de créer un signal électrique via la pression du tuyau d'admission d'un moteur transformé. De plus, il est livré avec diverses classifications ; cependant, nous nous concentrerons davantage sur les fondamentaux.
Capteur MAP à varistance semi-conducteur
Dans le capteur MAP à varistance semi-conductrice , le principe de transformation de la tension en signal est réalisé grâce à un effet piézorésistif.
Capteur MAP capacitif à varistance
Un élément sensible à la pression à capacité variable est créé par le capteur de pression capacitif à l'aide d'une membrane ; il s'adapte à la force qui le déforme. Le circuit de mesure du capteur transforme la différence de capacité déclenchée par la pression en un signal électrique qui correspond à cette variation.
Puis-je utiliser un capteur de pression absolue dans ma conception ?
Presque tous les capteurs de pression absolue actuels sont conçus pour les technologies de montage traversant et de montage en surface, car il s'agit de la construction la plus courante sur les cartes de circuits imprimés ; on les appelle capteurs de niveau. Ils sont donc très utiles pour l'électronique grand public et même pour les maisons connectées. En revanche, ils ne conviennent pas aux environnements à haute température contenant des liquides ou des gaz. De plus, en l'absence de couche protectrice, notamment pour les applications industrielles , ils doivent être protégés des toxines, de l'humidité et des impuretés. Les capteurs industriels sont toutefois reconnus pour leur durabilité et leur fiabilité grâce à leur composition non corrosive.
Dans l'ensemble, pour répondre à la question de savoir si le capteur de pression absolue est approprié pour une application particulière, il est recommandé de contacter un expert, comme PCBTok, car il existe d'innombrables classifications de capteurs, chacune ayant une caractéristique unique pour une opération particulière. Nous ne pouvons donc pas apporter de solution générale à cette question. On peut néanmoins être sûr que nous, en tant que producteurs, pouvons inclure un capteur de pression absolue si la situation l'exige.
Adéquation du capteur de pression absolue
Conclusion
En conclusion, les capteurs de pression absolue sont très bénéfiques pour chaque application de circuit car ils ont la capacité de fournir une lecture précise de la pression environnante à l'aide d'un vide et d'une membrane. De cette façon, l'appareil fonctionnera au maximum de ses performances car il respecte les directives de pression standard.
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