Un transmisor de presión es un instrumento de automatización industrial que convierte señales de presión en señales eléctricas estándar (como 4-20mA DC, 0-10V DC o señales digitales). Sus principios técnicos se pueden resumir en cuatro enlaces principales: detección de presión, conversión de señal, amplificación y procesamiento de señal, salida y transmisión, de la siguiente manera:
1 Sensación de presión
El núcleo de un transmisor de presión es el sensor, que es responsable de detectar directamente los cambios en la presión externa. Los tipos comunes de sensores incluyen:
Sensor piezoresistivo: utilizando el efecto piezoresistivo de materiales semiconductores o metálicos. Cuando se aplica presión al diafragma del sensor, el diafragma sufre deformación, causando un cambio en el valor de resistencia interna. Convertir cambios de resistencia en señales de voltaje a través de un puente de Wheatstone.
Sensor capacitivo: compuesto por dos placas de electrodos paralelos. La presión provoca un cambio en el valor de capacitancia entre el electrodo de diafragma y el electrodo fijo, que a continuación se convierte en una señal eléctrica.
Sensor piezoeléctrico: Utilizando la característica de materiales piezoeléctricos (como cristales de cuarzo) que generan cargas bajo presión, emite una señal eléctrica proporcional a la presión. Este tipo de sensor es adecuado para la medición dinámica de presión.
Sensor de deformación: Los deformaciones de resistencia son dispositivos sensibles que convierten los cambios de deformación en el componente medido en una señal eléctrica. Es uno de los principales componentes de un transmisor de deformación piezoresistivo. Los tipos más comúnmente utilizados de tensiometros de resistencia son los tensiometros de resistencia de metal y los tensiometros de semiconductores. Existen dos tipos de strainmetros de resistencia de metal: strainmetros de alambre y strainmetros de lámina metálica. Normalmente, los medidores de deformación se adhieren firmemente a un sustrato mecánicamente estirado usando un adhesivo especial. Cuando el sustrato sufre cambios de tensión, los deformadores de resistencia también se deforman, causando un cambio en el valor de resistencia de los deformadores y un cambio en la tensión aplicada a la resistencia.
2 Conversión de señales
La salida de señal en bruto de los sensores es a menudo débil y no tiene una relación lineal. Por lo tanto, es necesario convertir estas señales en señales eléctricas iniciales proporcionales a los cambios de presión a través de circuitos de procesamiento de señales. Este proceso puede implicar conversión de tensión de resistencia, conversión de tensión de capacitancia, etc.
3、Amplificación y procesamiento de señal
La señal generada inicialmente necesita ser amplificada y linealizada por un circuito de procesamiento de señal para asegurar que la señal pueda ser reconocida correctamente por el sistema de control externo. Los pasos de procesamiento generalmente incluyen:
Amplificación de señal: Use amplificadores operativos para amplificar señales de nivel de milivoltios débiles a nivel de voltios para el procesamiento posterior.
Compensación de temperatura: Los sensores son fácilmente afectados por la temperatura y necesitan compensar la deriva de temperatura a través de sensores de temperatura incorporados o algoritmos para garantizar la estabilidad de la salida.
Corrección de linealización: La salida del sensor puede tener características no lineales y necesita corregirse linealmente a través de circuitos digitales o analógicos para asegurar que la señal de salida tenga una relación lineal estricta con los cambios de presión.
4, salida y transmisión
La señal procesada se transmitirá al sistema de monitoreo o control en forma de una señal estándar. Las señales de salida comunes incluyen:
Señal de corriente continua de 4-20mA: la señal estándar más utilizada en la automatización industrial, con ventajas como una fuerte capacidad anti-interferencia y una larga distancia de transmisión.
Señal de tensión continua de 0-10V: adecuada para transmisión a corta distancia y ocasiones que requieren señales de tensión.
Señales digitales: tales como HART, Modbus y otros protocolos, soportan la configuración remota, el diagnóstico y la calibración, y logran una gestión inteligente.