La necesidad de sensores de presión ultrabaja de alta precisión

Conozca los beneficios de los sensores de presión montados en placa y las consideraciones al seleccionarlos.

Muchas aplicaciones exigen sensores de presión ultrabaja (Figura 1) que pueden proporcionar una precisión extremadamente alta, incluidos diseños tan diversos como ventiladores médicos y sistemas de control de volumen de aire variable (VAV) para la conservación de energía en edificios. Y cada vez más ingenieros están recurriendo a sensores de presión montados en placa para abordar problemas comunes, como espacio limitado y confiabilidad.

Figura 1. Los sensores de presión ultrabaja y de alta precisión están disponibles como soluciones montadas en placa que pueden medir la presión absoluta, manométrica y diferencial. Imagen utilizada por cortesía de Honeywell.

Beneficios de los sensores de presión montados en placa

Los sensores de presión montados en placa (Figura 2) se han convertido en una opción popular para los ingenieros que trabajan con aplicaciones que requieren sensores de baja presión y alta precisión. Estos sensores compactos se pueden montar fácilmente en una PCB (placa de circuito impreso), lo que les permite integrarse directamente en el conjunto de la electrónica.

Su tamaño compacto aborda las limitaciones de espacio y utilizan una microestructura que es altamente sensible a los cambios de presión (incluidos los absolutos, diferenciales y manométricos) para que se puedan obtener lecturas precisas de presión ultrabaja.

Además, el diseño de los sensores de presión montados en placa significa que son energéticamente eficientes.

Figura 2. Los sensores de presión montados en placa son muy compactos y fáciles de integrar en circuitos y electrónicos. Imagen utilizada por cortesía de Honeywell.

Aplicaciones médicas para sensores de presión ultrabaja de alta precisión

Las aplicaciones médicas que requieren sensores de presión ultrabaja de alta precisión incluyen:

• máquinas de hemodiálisis
• ventiladores
• máquinas de anestesia
• máquinas para la apnea del sueño
• química médica

En las máquinas de hemodiálisis dependen de estos sensores de presión para regular la presión en el tanque de mezcla a medida que la sangre se acerca al riñón artificial y regula el flujo sanguíneo hacia y desde el paciente.

Alternativamente, en los ventiladores, ayudan a monitorear la respiración de un paciente y detectar si se deteriora repentinamente, además de detectar la presencia de un filtro obstruido. Los sensores de presión de alta precisión tienen un propósito similar en las máquinas de anestesia, ya que miden la presión del aire y el oxígeno, tanto hacia como desde el paciente, para garantizar que nunca exceda un nivel seguro.

Las máquinas de apnea del sueño (Figura 3), incluidas CPAP, Auto-PAP y Bilevel-PAP, utilizan sensores de presión ultrabaja para controlar la presión a la que se administra el aire al paciente. También se utilizan para controlar la presión arterial y el aire de la habitación del hospital.

Figura 3. Los sensores de presión montados en placa de baja presión y alta precisión se utilizan en ventiladores y equipos de anestesia. Imagen cedida por cortesía de Pixabay.

Con todo, en química médica, los sensores de presión de alta precisión se utilizan en analizadores de química. Por ejemplo, los sensores de presión se utilizan con pipetas para extraer la cantidad correcta de líquido, detectar si el vial está mal colocado, verificar que no se esté aspirando aire y reconocer la presencia de obstrucciones. Las aplicaciones adicionales incluyen citometría de flujo, pruebas moleculares y otras categorías de equipos de prueba de laboratorio automatizados.

Otras aplicaciones

También existe la necesidad de sensores de presión ultrabajos y de alta precisión en la conservación de energía de los edificios, como monitorear las presiones relacionadas con los filtros para optimizar cuando se reemplazan, así como determinar si un filtro está obstruido o falta. Se pueden usar sensores de presión de alta precisión para el cambio de presión asociado con la apertura de una ventana, de modo que se puedan realizar cambios automáticos en el flujo de aire o ajustes de posición de la ventana.

También están integrados en los sistemas VAV para garantizar que el flujo de aire en todo el edificio esté equilibrado. Los sensores de presión ultrabaja y de alta precisión también se pueden utilizar en calibradores de flujo, control neumático, instrumentación de flujo de gas, cromatografía de gases y barometría, entre otros.

Y todas estas aplicaciones se prestan directamente al uso de soluciones de sensores de presión montados en placa.

Consideraciones al seleccionar un sensor de presión montado en placa

La selección de un sensor montado en placa implica las opciones de diseño que suelen implicar los sensores de presión (p. Ej., Rango de presión de funcionamiento, temperatura ambiental, tipo de medio). Sin embargo, para seleccionar el sensor de presión ultrabaja de alta precisión más apropiado de las líneas de productos de montaje en placa, hay consideraciones que deben explorarse con mayor profundidad.

Rangos de presión y presiones de estallido

En algunas aplicaciones, puede haber una incertidumbre considerable en cuanto al rango de presión en términos de la presión más alta, así como problemas potenciales con la presión de rotura. Los rangos que incluyen una presión de trabajo alta (a diferencia del rango de presión calibrada) pueden permitir que los sensores de presión ultrabaja se expongan continuamente a presiones por encima del rango calibrado sin daño. Cuando se combina con altas presiones de rotura, el proceso de diseño del sistema se puede simplificar, reducir el tiempo de inactividad potencial del sistema y mejorar la confiabilidad general del sistema.

Precisión

Hay tres tipos básicos de error que pueden afectar la precisión de un sensor de presión:no linealidad de presión, histéresis y no repetibilidad. Una precisión extremadamente ajustada, a menudo medida en términos de FSS BFSL (rango de escala completa, línea recta de mejor ajuste), puede mejorar la eficiencia del sistema, reducir los requisitos de calibración para el cliente, simplificar el desarrollo de software y minimizar el diseño del sistema.

Banda de error total

El TEB (banda de error total) tiene en cuenta los errores relacionados con la precisión, así como con la compensación, FSS (rango de escala completa), efecto térmico en la compensación, efecto térmico en el rango e histéresis térmica, en todo el rango de temperatura compensada. Para que un sensor de presión de alta precisión proporcione lecturas precisas, confiables y repetibles, se debe considerar el TEB.

Hay otros beneficios de confiar en TEB además de mejorar la precisión general del sistema. La selección de un sensor de presión de alta precisión montado en placa con un TEB bajo también admite una variación mínima de precisión entre partes, lo que mejora la intercambiabilidad de los sensores. Finalmente, los sensores de presión con un TEB pequeño reducen el tiempo y el costo de fabricación porque cada sensor no requiere calibración ni prueba individual.

Estabilidad

La estabilidad es importante para el rendimiento general del sistema y ayuda a minimizar las necesidades de calibración. También respalda el tiempo de actividad general del sistema al minimizar la necesidad de reparar o reemplazar el sensor. Esto es especialmente cierto para las aplicaciones de misión crítica, como las que afectan la salud y el bienestar.

Eficiencia energética

El consumo de energía relacionado con los sensores de presión montados en placa es extremadamente importante por una variedad de razones, incluida su contribución al rendimiento general del sistema. Además, muchas de las aplicaciones para sensores de baja presión y alta precisión deben ser portátiles, y el bajo consumo de energía permite una mayor duración de la batería. Aún mejores son las líneas de productos que incluyen una opción de modo de suspensión para reducir aún más los requisitos de energía.

Nivel de sensibilidad a la humedad 1

Los sensores de presión que cumplen con el requisito de Nivel 1 de Sensibilidad a la Humedad IIPC / JEDEC J-STD-020D.1 hacen que la soldadura por reflujo y / o reparación sea un proceso mucho más seguro sin la necesidad de un horneado prolongado. Esto permite al usuario evitar los daños mecánicos y térmicos demasiado comunes que a menudo se producen durante el reflujo y respalda la fabricación ajustada porque el resultado es estable y está listo para usar muy rápidamente después del proceso de reflujo. Además, cumplir con estándares tan estrictos relacionados con la sensibilidad a la humedad también permite una vida útil ilimitada del piso cuando se almacena correctamente.

Producto de ejemplo:Honeywell TruStability HSC

Cuando las aplicaciones exigen soluciones de sensores de presión ultrabaja y de alta precisión, las opciones montadas en placa son una excelente opción. La serie TruStability HSC (cerámica de silicio de alta precisión) de Honeywell de sensores de presión montados en placa están disponibles en amplios rangos de presión que incluyen ± 1,6 mbar a ± 10 bar, ± 160 Pa a ± 1 MPa y ± 0,5 pulg. H2O a ± 150 psi con soporte para ráfagas de presión. Proporcionan una precisión líder en la industria de ± 0,25% FSS BFSL calibrado en el rango de temperatura de 0 ° C a 50 ° C [32 ° F a 122 ° F] y tienen compensación de temperatura a ± 1% FSS a ± 3% FSS TEB .

Los TruStability HSC (sensores de presión ultrabaja están disponibles para medir presiones absolutas, diferenciales y manométricas, todos con excelente estabilidad con un consumo de energía extremadamente bajo (generalmente menos de 10 mW) con un modo de suspensión opcional disponible a pedido.

La serie HSC de Honeywell también cumple con el requisito de nivel 1 de sensibilidad a la humedad IIPC / JEDEC J-STD-020D.1. Además, estos sensores de presión ultrabaja están completamente calibrados y con compensación de temperatura para efectos de temperatura, sensibilidad, compensación del sensor y no linealidad mediante un circuito integrado específico de aplicación (ASIC) incorporado.

Sager Electronics es un distribuidor autorizado de Honeywell Sensing e IoT, que ofrece una amplia gama de sensores de presión montados en placa TruStability, así como otras soluciones de sensores y conmutación. Haga clic aquí para obtener más información sobre estos sensores o visite el catálogo de Honeywell en sager.com.

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