In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche di un trasduttore di pressione e vediamo quali risultano essere i prezzi dei vari prodotti.
Funzionamento Trasduttore di Pressione
La modalità classica per misurare la pressione di un gas o di un liquido è basata sulla trasformazione dello sforzo impresso per mezzo di un piccolo foro a una sottile membrana di materiale, facendola deformare. Tramite la misurazione della variazione della resistenza elettrica, indotta sugli speciali resistori che si trova sulla superficie della membrana, si ottiene il valore di pressione.
I trasduttori per la misura della pressione vendono considerati una sottoclasse dei sensori che misurano la variazione di forza e in molti di questi trasduttori un sistema di forze trasforma la pressione in spostamento fisico.
Essi vengono classificati in base al principio adottato nella trasduzione sistema di forze sistema elettrico
-Trasduttori di tipo estensimetrico
-Ottico
-Capacitivo
-Induttivo
-Piezoresistivo.
Per iniziare, bisogna ricordare che una misura può essere correlata a tre diversi riferimenti di pressione.
Nel caso in cui il riferimento sia la pressione assoluta sarà il vuoto assoluto, creato all’interno del sensore di pressione, a essere considerato.
Nel caso in cui il riferimento sia la pressione esterna al trasduttore a essere considerata, cioè di fatto la pressione barometrica.
Nel caso in cui il riferimento sia la pressione relativa sigillata sarà una precisa pressione di riferimento, creata e sigillata all’interno del sensore di pressione, a essere considerata.
Un secondo parametro importante riguarda la sensibilità, che può essere definita come il rapporto tra la variazione del segnale in uscita e la corrispondente variazione nella grandezza da misurare.
I valori della sensibilità devono essere elevati al punto da garantire una risoluzione soddisfacente del sistema di misura.
Infine si ricorda che anche la linearità è importante. Essa esprime il massimo scostamento tra la curva reale del trasduttore, ricavata dalla sua calibrazione, e una linea retta di riferimento, costruita partendo dai valori limite superiore e inferiore, oppure dagli stessi valori estremi ottenuti durante un ciclo di misure.
Trasduttori capacitivi
I trasduttori di pressione capacitivi usano un diaframma posizionato tra le due armature di un condensatore il quale, muovendosi, determina una variazione della capacità del condensatore.
La variazione della capacità viene usata per modificare la frequenza di un oscillatore.
In questo genere di trasduttori basta un piccolo spostamento per causare variazioni del segnale. I trasduttori capacitivi sono molto utili per effettuare misure all’interno del vuoto e hanno un’eccellente precisione e un’ottima risoluzione.
Sono inoltre caratterizzati da un’alta impedenza di uscita, sono sensibili alle variazioni di temperatura e richiedono un’elettronica dedicata.
Trasduttori estensimetrici
In questo genere di trasduttori una pressione idraulica o pneumatica, agendo su un sistema di forze, causa una deflessione meccanica che viene trasmessa a un estensimetro. La sua variazione di resistenza elettrica dipende dalla sua lunghezza e dalla pressione applicata. Se si inserisce l’estensimetro in un ramo di un ponte di Wheastone, è possibile convertire lo stress meccanico subito dall’estensimetro in segnale elettrico. L’uscita del ponte produrrà un valore di tensione che varierà a seconda della sua resistenza risultante.
I tipi di tecnologia a estensimetro che si possono riscontrare nelle varie applicazioni sono
-a film sottile
-con estensimetro a filo
-a semiconduttore incollato
-a semiconduttore diffuso.
La tecnologia a film sottile utilizza la tecnica denominata sputtering per la deposizione del film sottile sul supporto. Il processo avviene, sotto vuoto e in presenza di argon, in una camera di deposizione nella quale preventivamente sono stati preparati il silicio da depositare sotto forma di film sottile e i substrati. Gli ioni di argon, adeguatamente accelerati per effetto di una elevata differenza di potenziale elettrico, colpiscono il preparato di silicio e provocano il distacco di atomi dallo stesso. Sono gli stessi atomi che, cadendo, andranno a depositarsi sul substrato sotto forma di pellicola continua. Una seconda tecnica utilizzata per la realizzazione del film sottile è quella per deposizione di vapori chimici. Essa viene comunemente impiegata per ottenere trasduttori a basso costo e le loro prestazioni si avvicinano abbastanza a quelle riscontrabili nei prodotti con la tecnica di sputtering. Costruiti con la tecnica della deposizione di vapore chimico, sono prodotti in grandi lotti, su wafer, per deposizione di polisilicio su di un substrato di acciaio inossidabile. Successivamente il wafer viene diviso per produrre i singoli supporti del sensore. Ognisupporto viene poi saldato al laser all’attacco ed alla membrana di acciaio inossidabile, precedentemente brasati sotto vuoto. Quindi viene collegato, mediante capillari d’oro, a una piastrina indipendente, la quale è a sua volta collegata a una piastrina di compensazione che controlla il condizionamento e l’amplificazione del segnale.
I trasduttori estensimetrici a filo consistono in un filo sensibile di platino-tungsteno del diametro di 0,0075 mm, avvolto attorno a dei supporti non conduttivi collegati a un sistema a molla. La pressione indotta sulla membrana viene trasmessa, per mezzo di un’asta di spinta, al centro del sistema causandone la deflessione. Questi tipi di trasduttori presentano una buona precisione, stabilità a lungo termine e una buona compensazione termica, ma sono piuttosto sensibili agli shock e consentono un basso livello d’uscita.
Trasduttori potenziometrici
La pressione, esercitata su un soffietto o su un tubo di Bourdon, è tradotta in segnale elettrico mediante il movimento di un cursore attorno a un avvolgimento o a un resistore.
Il segnale, prodotto dallo spostamento del cursore, viene normalmente amplificato per incrementare la risoluzione. Inoltre è spesso necessario impiegare una massa bilanciata per ridurre gli errori di accelerazione.
Nelle misure di breve durata, nelle quali sia richiesta una modesta precisione, questi trasduttori permettono di ottenere dei segnali lineari in uscita. Lo sfregamento però fra il cursore e l’elemento resistivo provoca una elevata isteresi e inoltre il trasduttore risulta molto sensibile alle sollecitazioni meccaniche. La vita di questi trasduttori è molto limitata.
Trasduttori piezoelettrici
La forza applicata sulla membrana di questo tipo di trasduttori di pressione viene trasferita su un asse di un cristallo asimmetrico. Sul cristallo quindi viene applicata una forza di tensione che lo induce a generare una carica elettrica. I più comuni cristalli utilizzati sono
-il quarzo
-il bario
-il titanio
-il tormaline.
L’alta impedenza di uscita richiede un amplificatore di carica prima che il segnale venga trasmesso allo strumento acquisitore. I trasduttori di pressione piezoelettrici si presentano di costruzione compatta, permettono solo misure di pressione dinamica e richiedono speciali cavi di collegamento.
Trasduttori di Pressione più Venduti
Nella tabella che segue è possibile trovare informazioni sui prezzi dei trasduttori di pressione in vendita online.
Cliccando sui vari prodotti è possibile visualizzare maggiori informazioni, come la descrizione delle caratteristiche e le opinioni e recensioni.
