Pertimbangan untuk Menyertakan Sensor Tekanan Pemasangan Papan
Dalam artikel ini, cari tahu apa itu sensor tekanan pemasangan papan, cara kerjanya, manfaatnya, aplikasinya, dan cara memilihnya untuk desain.
Sensor tekanan pemasangan papan (Gambar 1) sudah digunakan di sejumlah aplikasi termasuk perangkat medis, otomasi industri, dan HVACR. Tapi mengapa mereka dipilih daripada sistem penginderaan tekanan yang lebih tradisional?
Gambar 1:Contoh sensor tekanan pemasangan papan. Gambar digunakan atas izin Honeywell
Sensor tekanan pemasangan papan, seperti namanya, adalah sensor tekanan yang dirancang untuk dipasang pada PCB (Printed Circuit Board), sehingga menjadi bagian terintegrasi dari rakitan elektronik. Sementara beberapa sensor dirancang untuk mengevaluasi tekanan kontak fisik antara sensor dan benda padat, yang lain secara khusus dimaksudkan untuk mengukur tekanan cairan atau gas.
Manfaat Sensor Pemasangan Papan
Secara umum, manfaat sensor tekanan pemasangan papan terletak pada penyertaan sensor dan ASIC (Application Specific Integrated Circuit) pada satu chip yang mudah ditempatkan, bahkan pada PCB yang sangat padat.
Pendekatan seperti itu:
- Mengurangi biaya suku cadang
- Menyederhanakan kerumitan desain
- Menurunkan jejak sistem
- Meningkatkan fleksibilitas desain dalam implementasi sensor
Selain itu, beberapa sensor ini mencakup kalibrasi, amplifikasi, dan kompensasi suhu yang terintegrasi ke dalam satu paket yang:
- Meningkatkan waktu kerja sistem
- Membuat penggantian sensor menjadi lebih mudah
- Membuat sistem pengukuran tekanan yang lebih ringkas dan ringan.
Manfaat lain adalah bagaimana sensor ini dirancang untuk bekerja di lingkungan yang melibatkan tingkat kelembaban tinggi dan/atau paparan berbagai cairan dan gas. Hal ini memungkinkan sensor terpapar langsung ke media yang diukur, yang dapat menjadi sangat penting dalam aplikasi seperti ventilator atau mesin sleep apnea (lihat Gambar 2).
Gambar 2:Contoh diagram sensor yang digunakan dalam mesin sleep apnea. Gambar digunakan atas izin Honeywell
Terakhir, ada beberapa jenis sensor ini yang memberikan tingkat akurasi yang sangat tinggi bersama dengan presisi, resolusi, dan pengulangan yang baik, yang semuanya dapat menjadi penting di banyak perangkat.
Jenis Tekanan untuk Sensor Tekanan
Hampir semua sensor tekanan pemasangan papan bergantung pada beberapa jenis struktur tingkat mikro (misalnya, diafragma) yang menunjukkan perubahan karakteristik listrik yang sebanding dengan deformasi yang dialaminya saat dideformasi.
Karakteristik listrik dapat mencakup perubahan kapasitansi, resistansi, atau muatan, yang semuanya dapat diukur dan diubah menjadi sinyal listrik.
Tiga jenis tekanan yang diukur oleh sensor tekanan adalah:
- Mengukur tekanan , tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer
- Tekanan diferensial , perbedaan tekanan antara dua titik
- Tekanan mutlak, tekanan relatif terhadap 0 psi
Dalam kebanyakan kasus, sensor tekanan pengukur memberikan output yang sebanding dengan setiap variasi dari tekanan atmosfer sementara tekanan diferensial didasarkan pada pengukuran tekanan antara dua port. Akhirnya, sensor tekanan absolut menggunakan referensi vakum internal dan umumnya digunakan untuk mengukur perubahan tekanan barometrik atau perubahan ketinggian.
Aplikasi:Medis dan Industri
Sensor tekanan pemasangan papan digunakan di banyak aplikasi dan industri yang berbeda (Gambar 3), mulai dari perangkat medis yang sangat penting hingga manufaktur otomatis.
Mereka dapat ditemukan di HVACR yang mendeteksi filter tersumbat, membantu pemantauan lingkungan dan IAQ (Kualitas Udara Dalam Ruangan), dan membangun konservasi energi.
Sensor tekanan ini juga berfungsi dengan baik untuk mengukur tekanan saluran statis, mendeteksi keberadaan filter, dan mendukung kontrol VAV (Volume Udara Variabel).
Gambar 3:Dua contoh aplikasi di mana jenis sensor ini dapat diterapkan adalah pada perangkat medis (kiri) dan pengaturan industri (kanan). Gambar digunakan atas izin Honeywell
Industri Medis
Dalam industri medis, mereka telah terbukti sangat diperlukan dalam berbagai peralatan termasuk:
- Ventilator
- Mesin anestesi
- Tekanan udara ruangan rumah sakit
- Spirometer
Sensor tekanan pemasangan papan juga digunakan dalam peralatan yang terkait dengan analisis darah, dialisis, sentrifugasi, dan distribusi gas seperti oksigen dan nitrogen.
Industri Industri
Dalam konteks industri, sensor ini digunakan dalam:
- Mesin umum
- Pemantauan kondisi
- Perangkat IIoT (Industrial Internet of Things)
- Industri 4.0
- Robotika
Sensor ini digunakan dalam pengaturan industri dengan:
- Kontrol udara pneumatik
- Kontrol proses
- Deteksi kebocoran
- Sistem kontrol cuaca
- Sakelar vakum
- Altimeter
- Barometer
Memilih Sensor:Spesifikasi dan Karakteristik
Sebelum memilih sensor tekanan pemasangan papan, penting untuk memahami beberapa spesifikasi dan karakteristik utama dari sensor ini.
Ketika datang ke spesifikasi sensor jenis ini, ini sering mencakup rentang sinyal output dan tegangan suplai. Selain itu, pilihan harus dibuat apakah sinyal keluaran adalah rasiometrik VDC analog atau digital I
2
C atau Serial Peripheral Interface (SPI), yang dapat langsung dihubungkan ke mikroprosesor atau mikrokontroler.
Analog atau digital juga memengaruhi seberapa sering nilai data dapat diperbarui, yang biasanya diukur dalam kHz.
Adapun karakteristik dasar untuk sensor tekanan pemasangan papan, ini sering mencakup:
- Rentang–tekanan minimum dan maksimum yang dapat dideteksi sensor secara akurat
- Resolusi–perubahan tekanan minimum yang harus ada agar sinyal keluaran mencerminkannya
Ingatlah bahwa ada hubungan antara rentang dan resolusi:semakin tinggi rentang, semakin kecil kemungkinan resolusi dan sebaliknya.
Selain karakteristik tekanan standar, adalah bijaksana untuk mempertimbangkan tekanan ledakan. Beberapa aplikasi, termasuk di bidang medis, mungkin melibatkan prosedur pembersihan atau sanitasi yang dapat menyebabkan peningkatan tekanan yang sementara namun signifikan. Lonjakan tekanan yang meskipun sementara masih melebihi batas tekanan berlebih untuk perangkat.
Karakteristik kunci lain yang perlu dipertimbangkan adalah suhu. Karena suhu memiliki dampak signifikan pada tekanan, beberapa (tetapi tidak semua) sensor tekanan pemasangan papan diberi kompensasi suhu untuk faktor-faktor seperti:
- Pengimbangan sensor
- Sensitivitas
- Efek suhu
- Nonlinier.
Kompensasi suhu ini sering dicapai melalui penggunaan ASIC on board.
Akurasi, yang menunjukkan seberapa dekat nilai tekanan yang dilaporkan oleh sensor dengan tekanan sebenarnya yang diukur, juga penting.
Akurasi dilaporkan sebagai persen dari sensor tekanan Full Scale (FS) atau Full Scale Band Span (FSS). Ini juga dapat dilaporkan dalam bentuk Total Error Band (TEB), yang mewakili akurasi sensor pada rentang kompensasi suhu.
Salah satu karakteristik terakhir dari sensor ini melibatkan jenis media yang digunakannya (misalnya, cairan, gas kering) dan apakah media tersebut harus memenuhi persyaratan tambahan seperti non-korosif atau non-ionik.
Meskipun ini hanyalah beberapa spesifikasi dan pertimbangan, penting untuk mempertimbangkan masing-masing saat memilih sensor tekanan mana yang akan dipilih.
Lini Produk Honeywell's TruStability Standard Accuracy Silicon Ceramic (SSC)
Secara keseluruhan, sensor ini dapat bermanfaat untuk aplikasi yang membutuhkan tapak kecil dan paparan langsung ke media. Ketika dipilih dan diintegrasikan dengan benar, mereka dapat terbukti sangat andal dengan akurasi yang sangat baik pada berbagai tekanan.
Lini produk Honeywell TruStability Standard Accuracy Silicon Ceramic (SSC) adalah salah satu pilihan untuk gas dan cairan non-ionik, non-korosif, termasuk udara dan gas kering lainnya, pada rentang tekanan lebar ±1,6 mbar hingga ±10 bar (±160 Pa hingga ±1 MPa).
Rangkaian sensor ini telah dikalibrasi dan kompensasi suhu untuk offset sensor, non-linier, sensitivitas, efek suhu (-20°C hingga 85°C), menggunakan ASIC on-board, mendukung tekanan burst tinggi, dan memenuhi IPC/JEDEC J-STD-020D.1 Persyaratan Tingkat Sensitivitas Kelembaban 1.
Sensor ini dapat mengukur pengukur, diferensial, dan tekanan absolut serta mendukung analog rasiometrik dan I
2
C/SPI keluaran digital.
Selain itu, sensor ini meliputi:
- Bacaan yang diperbarui pada 2 kHz untuk digital dan 1 kHz untuk analog
- Kesalahan total ±2% FSS hingga ±5% FSS, bergantung pada rentang tekanan, dengan tingkat akurasi terdepan di industri sebesar ±0.25% FSS BFSL.
- Mendukung mode tidur untuk efisiensi energi.
- Berbagai konfigurasi port dan housing untuk mempersingkat waktu desain dan pengembangan bagi para insinyur.
Sager Electronics adalah distributor stocking resmi Honeywell Sensing dan IoT, yang menawarkan cakupan luas sensor tekanan pemasangan papan TruStability serta solusi sensor dan switching lainnya. Klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut tentang sensor ini, atau kunjungi katalog Honeywell di sager.com.
Artikel Industri adalah bentuk konten yang memungkinkan mitra industri untuk berbagi berita, pesan, dan teknologi yang bermanfaat dengan pembaca All About Circuits dengan cara yang tidak sesuai dengan konten editorial. Semua Artikel Industri tunduk pada pedoman editorial yang ketat dengan tujuan menawarkan kepada pembaca berita, keahlian teknis, atau cerita yang bermanfaat. Sudut pandang dan pendapat yang diungkapkan dalam Artikel Industri adalah milik mitra dan belum tentu milik All About Circuits atau penulisnya.