Capteur de pression piézorésistif MEMS pour une mesure rapide et sensible

1. Pourquoi en avez-vous besoin

Le contrôle hydraulique, le comptage de gaz et les boucles de processus rapides nécessitent des capteurs de pression qui répondent en quelques millisecondes avec une haute sensibilité sur une large plage. Ce transducteur piézorésistif MEMS utilise un pont de Wheatstone en silicium qui convertit la pression en un changement de résistance précis, offrant une réponse de 1 ms et une plage série de 0,1 kPa à 700 MPa. Il offre aux ingénieurs un capteur compact, basse consommation et économique qui suit les changements de pression rapides que les appareils plus lents ou moins sensibles manquent.

2. Principe de fonctionnement

La pression dévie un diaphragme en silicium sur lequel des jauges de contrainte piézorésistives sont diffusées, formant un pont de Wheatstone. Lorsque le diaphragme se courbe, la résistance de la jauge change, déséquilibrant le pont et produisant une tension proportionnelle à la pression. Cette tension est conditionnée en sorties standard — 4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V ou RS485. La construction en silicium MEMS offre une haute sensibilité, une petite taille et une réponse rapide de 1 ms, idéale pour les applications dynamiques et de précision.

3. Avantages clés

• Capteur à pont de Wheatstone en silicium MEMS
• Réponse rapide de 1 ms
• Haute sensibilité
• Plage série de 0,1 kPa à 700 MPa
• Précision de ±0,25% pleine échelle
• 4-20 mA / 0-5 V / 0-10 V / RS485
• Plage de fonctionnement de -20 à 120 °C
• Connexion électrique M12
• Conception compacte et basse consommation
• Convient aux milieux gazeux et liquides

Points de douleur courants et solutions

Cas d'application

Spécifications techniques

FAQ

Q : Qu'est-ce qu'un transducteur de pression piézorésistif ?

Un transducteur de pression piézorésistif mesure la pression à l'aide de jauges de contrainte piézorésistives en silicium diffusées sur un diaphragme, connectées en pont de Wheatstone. Lorsque la pression dévie le diaphragme, la résistance de la jauge change, déséquilibrant le pont et produisant une sortie proportionnelle à la pression. Cette approche basée sur les MEMS est le fondement de la plupart des capteurs de pression compacts modernes, offrant une haute sensibilité et une réponse rapide.

Q : Quelle est la plage de mesure ?

La série couvre une plage de mesure de 0,1 kPa à 700 MPa, allant des pressions différentielles et de vide très basses aux pressions extrêmement élevées. Les modèles individuels sont configurés pour des plages spécifiques dans cette plage — par exemple, le modèle standard couvre de 0 à 0,1 kPa à 3 MPa. Cette étendue permet à une seule technologie de répondre à presque tous les besoins de mesure de pression.

Q : Quelle est la rapidité de la réponse ?

Le temps de réponse est de 1 ms, ce qui rend le transducteur adapté à la surveillance dynamique de la pression, aux boucles de contrôle hydrauliques et aux conditions de processus en évolution rapide. La réponse rapide garantit que le système de contrôle reçoit des données de pression actuelles sans décalage, ce qui est essentiel pour un contrôle en boucle fermée stable des systèmes hydrauliques et des processus rapides.

Q : Quelles sorties sont disponibles ?

Le transducteur offre des sorties 4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V et RS485. La boucle 4-20 mA est standard pour les systèmes PLC et DCS industriels, les sorties de tension conviennent aux systèmes d'acquisition de données, et le RS485 permet la communication numérique. Cette flexibilité permet au capteur de se connecter à presque tous les systèmes de contrôle ou de mesure.

Q : Quelle est la précision ?

La précision est de ±0,25% FE pour le modèle standard. La conception du pont en silicium à haute sensibilité prend également en charge des variantes de plus haute précision pour les applications de précision. Pour la plupart des applications de contrôle hydraulique, de comptage de gaz et de processus, ±0,25% FE offre une précision plus que suffisante pour une mesure fiable.

Q : Quels milieux peut-il mesurer ?

Il mesure les milieux gazeux et liquides compatibles avec les matériaux mouillés. Les capteurs MEMS en silicium sont largement utilisés sur l'air, l'eau, l'huile, le gaz naturel et les fluides de processus. Pour les milieux agressifs ou corrosifs, le matériau du diaphragme mouillé doit être vérifié ou une version isolée par diaphragme sélectionnée pour protéger l'élément en silicium.

Q : Quelle est la plage de température de fonctionnement ?

La plage de température de fonctionnement est de -20 à 120 °C, couvrant la plupart des applications industrielles et extérieures. Dans cette plage, le capteur maintient sa précision, avec une compensation de température appliquée à la sortie du pont. Pour les températures extrêmes au-delà de cette plage, un joint distant ou une conception de matériau spécial serait nécessaire.

Q : Pourquoi un capteur en silicium MEMS est-il meilleur qu'un capteur traditionnel ?

Les capteurs en silicium MEMS sont plus petits, plus légers et plus sensibles que les capteurs traditionnels à jauges de contrainte à foil collé. La structure monolithique en silicium offre une haute sensibilité, une réponse rapide et une excellente répétabilité, tandis que la fabrication en série maintient un faible coût. Ces avantages font des transducteurs piézorésistifs MEMS le choix dominant pour la mesure de pression compacte et haute performance.

Q : Comment est-il installé ?

Le transducteur est installé via sa connexion de processus (filetée) dans le port de pression, avec la connexion électrique via un connecteur M12. Il est suffisamment compact pour être monté dans des espaces restreints sur les collecteurs hydrauliques, les lignes de comptage de gaz et les dispositifs d'essai. Le câblage est connecté à la sortie choisie — 4-20 mA, tension ou RS485 — et le capteur est calibré pour l'application.

Q : Où est-il utilisé ?

Il est utilisé dans les systèmes hydrauliques, le comptage de gaz naturel, le contrôle de processus, les tests et la mesure, et toute application nécessitant un capteur de pression rapide, sensible et compact. Sa large plage série et ses sorties multiples en font un bloc de construction polyvalent pour les équipements OEM et les systèmes de mesure industriels.