2. Датчик давления – устройство и технические характеристики

Датчик давления - пожалуй, далеко не каждому знакомо подобное словосочетание. Но про барометр и тонометр знают очень многие. Первый позволяет нам узнать атмосферное давление, а второй - артериальное давление нашего тела. И то и другое устройство - это нe что иное, как датчик давления. Этот прибор просто не заменим в быту и на производстве. Он может быть использован в самых разных условиях, благодаря особенностям конструкции. Если корпус датчика прошел цинкование, то он может применяться даже в достаточно агрессивных средах. В общих чертах, датчик давления необходим для замера давления в жидких и газообразных средах. Их применение в промышленности достаточно широко распространено. Машиностроение, энергетика, пищевая промышленность и химическое производство - ни одна из этих областей не может обойтись без этого устройства. Так как разновидностей датчиков давления достаточно много, для удобства их разделяют на три вида по типу давления, которое они замеряют: датчики абсолютного давления (отсчет ведется от состояния вакуума), датчики относительного давления (отсчет начинается с атмосферного давления), датчики дифференциального давления их задача определить разницу между замеряемыми давлениями.

Существует разделение по принципу действия. Здесь может применяться чувствительный элемент емкостного типа, элемент в виде мембраны, с каталитическим принципом работы и другие. Конструкция датчиков давления может быть различной, но обычно она основана на одном и том же принципе. В приборе присутствует чувствительный элемент, на который поступает давление и он, в свою очередь, передает данные на электронное устройство, которое проводит преобразование информации в удобную для нас форму. Корпус датчика давления стараются сделать прочным и надежным, так как работать приходится в самых разных условиях.

В нашей исследовательской работе используется интегрированный кремниевый датчик давления для измерения абсолютного давления типа MPXH6115AC6U (рис. 1).

Рисунок 1 – маленький и супер маленький типы корпуса

Схема полностью интегрированного датчика давления представления на рис. 2 , а также схема устройства элемента (рис. 3).

Рисунок 2 – схема полностью интегрированного датчика давления

Рисунок 3 – устройство датчика давления

1. Fluor silicone gel die coat – фторо-кремниевый гель защищающий поверхность кристалла

2. Wire bond – проводное соединение

3. Lead frame – рамка с внешними выводами

4. Sealed vacuum reference – вакуум

5. Die bond – крепление кристалла

6. Thermoplastic case – коробка из термопластика

7. Stainless steel cap – нержавеющий стальной колпак

Особенности датчика:

• Улучшенная точность при высоких температурах

• Доступен в маленьких и супер маленьких корпусах

• Максимальная ошибка 1,5% при температурах от 0 ̊ до 85 ̊ С

• Идеально подходит для микропроцессоров и систем основанных на микроконтроллере

• Диапазон температур от -40 ̊ до +125 ̊ С

• Корпус из прочного термопластика для поверхностного монтажа

Типичное применение

• Высотомеры в авиации

• Индустриальные средства управления

• Управление двигателем, давление во впускном коллекторе

• Метеостанции и барометры

Характеристики датчика представлены в таблице 1 при температуре 25 ̊ С

Таблица 1

Characteristic	Symbol	Min	Typ	Max	Unit
Pressure Range	Pop	15	-	115	kPa
Supply Voltage	Vs	4.75	5.0	5.25	Vdc
Supply Current	Io	-	6.0	10	mAdc
Minimum Pressure Offset (0 to 85°C) @ VS = 5.0 Volts	Voff	0.133	0.200	0.268	Vdc
Full Scale Output (0 to 85°C) @ VS = 5.0 Volts	Vfso	4.633	4.700	4.768	Vdc
Full Scale Span (0 to 85°C) @ VS = 5.0 Volts	Vfss	4.433	4.500	4.568	Vdc
Accuracy (0 to 85°C)	-	-	-	±1.5	%Vfss
Sensitivity	V/P	-	45.9	-	mV/kPa
Response Time	Tr	-	1.0	-	ms
Warm-Up Time	-	-	20	-	ms
Offset Stability	-	-	±0.25	-	%Vfss