Pemancar tekanan adalah instrumen otomatisasi industri yang mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik standar (seperti 4-20mA DC, 0-10V DC, atau sinyal digital). Prinsip teknisnya dapat disimpulkan menjadi empat tautan inti: penginderaan tekanan, konversi sinyal, amplifikasi sinyal dan pemrosesan, output dan transmisi, sebagai berikut:
1. sensor tekanan
Inti pemancar tekanan adalah sensor, yang bertanggung jawab untuk secara langsung mendeteksi perubahan tekanan eksternal. Jenis sensor umum termasuk:
Sensor piezoresistif: memanfaatkan efek piezoresistif dari bahan semikonduktor atau logam. Ketika tekanan diterapkan pada diafragma sensor, diafragma mengalami deformasi, menyebabkan perubahan nilai resistensi internal. Mengubah perubahan resistensi menjadi sinyal tegangan melalui jembatan Wheatstone.
Sensor kapasitif: terdiri dari dua pelat elektroda paralel. Tekanan menyebabkan perubahan nilai kapasitansi antara elektroda diafragma dan elektroda tetap, yang kemudian diubah menjadi sinyal listrik.
Sensor piezoelektrik: Menggunakan karakteristik bahan piezoelektrik (seperti kristal kuarsa) menghasilkan muatan di bawah tekanan, itu mengeluarkan sinyal listrik proporsional dengan tekanan. Jenis sensor ini cocok untuk pengukuran tekanan dinamis.
Sensor strain gauge: Resistance strain gauges adalah perangkat sensitif yang mengubah perubahan strain pada komponen yang diukur menjadi sinyal listrik. Ini adalah salah satu komponen utama pemancar strain piezoresistive. Jenis strain gauge resistensi yang paling umum digunakan adalah strain gauge resistensi logam dan strain gauge semikonduktor. Ada dua jenis strain gauge ketahanan logam: strain gauge kawat dan strain gauge foil logam. Biasanya, strain gauge dipatuhi erat pada substrat yang bertegangan secara mekanis menggunakan perekat khusus. Ketika substrat mengalami perubahan stres, strain gauge resistensi juga deformasi, menyebabkan perubahan nilai resistensi strain gauge dan perubahan tegangan yang diterapkan pada resistensi.
2. konversi sinyal
Output sinyal mentah oleh sensor sering lemah dan tidak memiliki hubungan linier. Oleh karena itu, diperlukan untuk mengubah sinyal ini menjadi sinyal listrik awal proporsional dengan perubahan tekanan melalui sirkuit pemrosesan sinyal. Proses ini dapat melibatkan konversi tegangan resistensi, konversi tegangan kapasitansi, dll.
3、Amplifikasi dan pemrosesan sinyal
Sinyal yang awalnya dihasilkan perlu diperkuat dan linier oleh sirkuit pengolahan sinyal untuk memastikan bahwa sinyal dapat diakui dengan benar oleh sistem kontrol eksternal. Langkah-langkah pemrosesan biasanya mencakup:
Amplifikasi sinyal: Gunakan amplifier operasional untuk memperkuat sinyal tingkat milivolt lemah ke tingkat volt untuk pemrosesan selanjutnya.
Kompensasi suhu: Sensor mudah dipengaruhi oleh suhu dan perlu mengkompensasi drift suhu melalui sensor suhu bawaan atau algoritma untuk memastikan stabilitas output.
Koreksi linearisasi: Output sensor mungkin memiliki karakteristik nonlinear dan perlu dikoreksi secara linear melalui sirkuit digital atau analog untuk memastikan bahwa sinyal output memiliki hubungan linear yang ketat dengan perubahan tekanan.
4、Output dan transmisi
Sinyal yang diproses akan ditransmisikan ke sistem pemantauan atau kontrol dalam bentuk sinyal standar. Sinyal output umum termasuk:
Sinyal arus DC 4-20mA: sinyal standar yang paling umum digunakan dalam otomatisasi industri, dengan keuntungan seperti kemampuan anti-gangguan yang kuat dan jarak transmisi yang panjang.
Sinyal tegangan DC 0-10V: cocok untuk transmisi jarak pendek dan kesempatan yang membutuhkan sinyal tegangan.
Sinyal digital: seperti HART, Modbus dan protokol lainnya, mendukung konfigurasi jarak jauh, diagnosis dan kalibrasi, dan mencapai manajemen cerdas.