Omega es una fuente fiable de transductores de presión y celdas de carga que proporcionan datos de alta calidad en una gran variedad de procesos. Para que los sensores de presión y las celdas de carga proporcionen la información que buscan nuestros clientes, la presión o la fuerza de ese proceso debe llegar a un elemento sensor. El elemento sensor reacciona a la fuerza o presión del proceso, creando una señal de salida que puede ser interpretada por un dispositivo de lectura de salida o un dispositivo de recopilación de datos. Por lo tanto, el elemento sensor es el corazón del transductor o de la celda de carga.
El sistema de medición
El sistema de medición está compuesto por un elemento sensor al que se le aplican cuatro galgas extensométricas. Las galgas extensométricas están configuradas en un puente de Wheatstone, en el que las cuatro resistencias (etiquetadas como R1 a R4 en la imagen 2) son iguales y cambian proporcionalmente en la misma magnitud cuando se aplica una tensión. Cuanto mayor es la fuerza o la tensión (entrada), mayor es la salida. Un dispositivo de puente de Wheatstone requiere cuatro cables para su conexión, excitación positiva y negativa, y salida positiva y negativa del sensor.
En un sensor de presión típico, la deflexión de un diafragma produce una salida de galga extensométrica. Dependiendo de la tecnología de la galga extensométrica, la salida puede variar de 1 a 3 milivoltios por voltio (mV/V) hasta 10 a 30 mV/V. Para calcular la salida a escala completa, se multiplica la salida del sensor por el voltaje utilizado para alimentar el dispositivo. Por ejemplo, para un sensor de 3 mV/V, si utilizáramos 10 voltios de CC como voltaje de excitación, esperaríamos obtener 3 mV/V x 10 V = 30 mV a escala completa.
Figura 1
Figura 2
Figura 3 Reacción típica del diafragma al aplicar presión. Ejemplos
Un buen ejemplo de esta teoría del sensor es el PX4600. La presión del proceso que el cliente intenta medir se transmite al elemento diafragma a través de un puerto de acceso. La presión provoca una deflexión del diafragma, lo que ejerce tensión sobre el puente de Wheatstone situado al otro lado del diafragma y genera una salida de mV/V. Esta señal de milivoltios es leída por un dispositivo capaz de aceptar una señal de milivoltios o por un amplificador o acondicionador de señal para su posterior procesamiento.
El PX409-USBH tiene un conector USB en el extremo de su cable para su conexión directa a un ordenador portátil. La electrónica integrada procesa la señal en un protocolo de comunicación cómodo y fácil de usar. Para disfrutar de una experiencia plug and play, utilice nuestro software gratuito disponible en nuestro sitio web. Se puede conectar una unidad a un ordenador portátil que mostrará y recopilará datos, al tiempo que proporciona alimentación al propio sensor.
Figura 4 Ejemplo de elemento sensor de puente de Wheatstone en un transductor montable en placa.
Imagen 5
Figura 6 DPG409 El manómetro digital DPG409 utiliza una salida digital en sus versiones con transmisor inalámbrico. Esto permite adquirir las lecturas desde una ubicación remota dentro del campo de visión sin tener que tender cables de señal. Un receptor inalámbrico aceptará esta señal y mostrará o registrará los datos.
Categorías de sensores
Figura 7 DPG409 Sin amplificar
La mayoría de las celdas de carga tienen una salida sin amplificar. Las salidas sin amplificar son comunes en dispositivos que son demasiado pequeños para estar equipados con electrónica de acondicionamiento de señales, o en los que el entorno es demasiado extremo para que la electrónica pueda sobrevivir. Este es el caso de los productos PX1004, PX1005 y PX1009, que no están amplificados debido a las temperaturas de funcionamiento muy altas y muy bajas para las que están diseñados. Los sensores no amplificados tienen una capacidad de transmisión bastante corta, normalmente no superior a 6,1-9,1 m (20-30'). Esto se debe a que la intensidad de la señal es muy pequeña. Esto también los hace susceptibles al ruido electromagnético del entorno.
Figura 8 Los sensores amplificados utilizan componentes electrónicos internos de acondicionamiento de señales para crear una señal más potente. Esto los hace menos susceptibles al ruido ambiental y capaces de recorrer distancias más largas hasta sus unidades receptoras. Los sensores con amplificadores internos tienen un rango de temperatura de funcionamiento más reducido debido a las restricciones de temperatura de los componentes electrónicos de acondicionamiento de señales del interior del sensor.
Los sensores de salida de corriente pueden enviar su señal amplificada hasta una distancia de 304,8 m (1000') y seguir proporcionando una alta precisión. En general, los sensores de salida de tensión pueden mantener la precisión por debajo de los 30,5 m (100').
Digital
El tercer tipo de sensor, según la salida, es el sensor de salida digital. Este tipo de salida tiene el potencial de proporcionar el menor ruido y las mayores distancias de transmisión disponibles. Hay varios estilos de comunicación disponibles, como los dispositivos DPG409 y PX409-USBH o RS485.
Consideraciones sobre la precisión
Figura 9 Calibración típica de 5 puntos Banda de error total
Se trata de la desviación máxima de la banda para cualquier salida cuando se tienen en cuenta todas las fuentes de error definidas, como la vibración, la temperatura o la humedad. Se expresa como un porcentaje de la salida nominal.
Figura 10 La precisión estática, que es el efecto combinado de la linealidad, la histéresis y la repetibilidad, se expresa como ±% del intervalo y se refiere al BSL. La banda de error estático es una buena medida de la precisión que se puede esperar de un Sensor de presión o una célula de carga a temperatura constante.
BSL (mejor línea recta)
La BSL es la desviación máxima del error con respecto a una línea base terminal, dividida por la mitad. Para determinar esta línea, se utilizan las salidas de cero y de escala completa para crear una línea. Los demás puntos de datos se miden en función de la distancia desde esta línea. La mejor línea recta es la línea que tiene la misma pendiente que la línea base terminal, pero está desplazada de manera que los errores se dividen por igual a ambos lados de la BSL. La mejor línea recta se utiliza para describir el rendimiento de la linealidad.
Sin linealidad
Es la desviación máxima de la curva de calibración con respecto a una línea recta trazada entre las salidas sin carga y las salidas nominales. Se expresa como un porcentaje de la salida nominal y se mide solo con una carga de presión creciente.
Histéresis
La histéresis es la diferencia máxima entre las lecturas de salida para la misma presión aplicada, abordada desde direcciones opuestas. Se determina comparando las salidas para un valor de presión, obtenidas primero abordando desde una presión más baja y luego desde una presión más alta. Cuanto más cercanas sean las dos lecturas, menor será la histéresis. Este error es difícil de corregir.
Repetibilidad
La diferencia máxima entre las lecturas de salida para cargas de presión repetidas, en condiciones de carga y ambientales idénticas, se denomina repetibilidad. Cuanto más cercanas sean estas lecturas, mejor será la repetibilidad. Este error no se puede corregir.