Jenis-jenis Pemancar Tekanan

Pengenalan diri sederhana dari pemancar tekanan

Sebagai sensor tekanan yang outputnya berupa sinyal standar, pemancar tekanan adalah instrumen yang menerima variabel tekanan dan mengubahnya menjadi sinyal output standar secara proporsional. Ia dapat mengubah parameter tekanan fisik gas, cairan, dll. yang dirasakan oleh sensor sel beban menjadi sinyal listrik standar (seperti 4-20mADC, dll.) untuk menyediakan instrumen sekunder seperti alarm indikator, perekam, regulator, dll. untuk pengukuran dan indikasi serta pengaturan proses.

Klasifikasi pemancar tekanan

Biasanya pemancar tekanan yang kita bicarakan dibagi menurut prinsip:
Pemancar tekanan kapasitif, pemancar tekanan resistif, pemancar tekanan induktif, pemancar tekanan semikonduktor, dan pemancar tekanan piezoelektrik untuk pengukuran frekuensi tinggi. Di antara semuanya, pemancar tekanan resistif adalah yang paling banyak digunakan. Pemancar tekanan kapasitif menjadikan pemancar 3051S Rosemount sebagai perwakilan produk kelas atas.

Pemancar tekanan dapat dibagi menjadi logam, keramik, silikon terdifusi, silikon monokristalin, safir, film sputter, dll. menurut komponen peka tekanan.

• Pemancar tekanan logam memiliki akurasi yang buruk, tetapi memiliki pengaruh suhu yang kecil, dan cocok untuk area dengan rentang suhu yang lebar dan persyaratan akurasi yang rendah.
• Sensor tekanan keramik memiliki akurasi yang lebih baik, tetapi lebih terpengaruh oleh suhu. Keramik juga memiliki keunggulan ketahanan terhadap benturan dan korosi, yang dapat digunakan di bidang respons.
• Akurasi transmisi tekanan silikon terdifusi sangat tinggi, dan pergeseran suhu juga besar, sehingga kompensasi suhu umumnya diperlukan sebelum dapat digunakan. Selain itu, bahkan setelah kompensasi suhu, tekanan di atas 125°C tidak dapat diukur. Namun, pada suhu ruangan, koefisien sensitivitas silikon terdifusi adalah 5 kali lipat dari keramik, sehingga umumnya digunakan dalam bidang pengukuran presisi tinggi.
• Pemancar tekanan silikon kristal tunggal adalah sensor paling akurat dalam praktik industri. Ini adalah versi terbaru dari silikon terdifusi. Tentu saja, harganya juga ikut naik. Saat ini, Yokogawa dari Jepang adalah perwakilan di bidang tekanan silikon monokristalin.
• Pemancar tekanan safir tidak sensitif terhadap perubahan suhu, dan memiliki karakteristik kerja yang baik bahkan dalam kondisi suhu tinggi; safir memiliki ketahanan radiasi yang sangat kuat; tidak ada penyimpangan pn; dapat bekerja secara normal dalam kondisi kerja terburuk dan dapat diandalkan. Kinerja tinggi, akurasi baik, kesalahan suhu minimal, dan kinerja biaya keseluruhan tinggi.
• Pemancar tekanan film tipis sputtering tidak mengandung perekat apa pun, dan menunjukkan stabilitas dan keandalan jangka panjang yang lebih tinggi daripada sensor pengukur regangan lengket; tidak terlalu terpengaruh oleh suhu: ketika suhu berubah 100 ℃, penyimpangan nol hanya 0,5%. Kinerja suhunya jauh lebih unggul daripada sensor tekanan silikon difusi; selain itu, dapat langsung bersentuhan dengan media korosif umum.

Prinsip berbagai jenis pemancar tekanan

• Prinsip pemancar tekanan kapasitif

Ketika tekanan bekerja langsung pada permukaan diafragma pengukur, diafragma menghasilkan deformasi kecil. Rangkaian presisi tinggi pada diafragma pengukur mengubah deformasi kecil ini menjadi tegangan yang sangat linier yang sebanding dengan tekanan dan sebanding dengan tegangan eksitasi. Sinyal, lalu gunakan chip khusus untuk mengubah sinyal tegangan ini menjadi sinyal arus standar industri 4-20mA atau sinyal tegangan 1-5V.

• Prinsip pemancar tekanan silikon yang tersebar

Tekanan media yang diukur langsung bekerja pada diafragma sensor (biasanya diafragma 316L), yang menyebabkan diafragma menghasilkan perpindahan mikro yang sebanding dengan tekanan media, mengubah nilai resistansi sensor, dan mendeteksinya dengan rangkaian Wheatstone. Perubahan ini kemudian diubah dan dikeluarkan sinyal pengukuran standar yang sesuai dengan tekanan ini.

• Prinsip pemancar tekanan silikon monokristalin

Sensor tekanan piezoresistif dibuat menggunakan efek piezoresistif dari silikon kristal tunggal. Wafer silikon kristal tunggal digunakan sebagai elemen elastis. Ketika tekanan berubah, silikon kristal tunggal menghasilkan regangan, sehingga resistansi regangan yang langsung disebarkan padanya menghasilkan perubahan yang proporsional terhadap tekanan yang diukur, dan kemudian sinyal keluaran tegangan yang sesuai diperoleh oleh rangkaian jembatan.

• Prinsip pemancar tekanan keramik

Tekanan langsung bekerja pada permukaan depan diafragma keramik, yang menyebabkan sedikit deformasi diafragma. Resistor film tebal dicetak di bagian belakang diafragma keramik dan dihubungkan ke jembatan Wheatstone (jembatan tertutup) karena efek piezoresistif dari varistor. Jembatan menghasilkan sinyal tegangan yang sangat linier yang sebanding dengan tekanan dan sebanding dengan tegangan eksitasi. Umumnya digunakan untuk pengukuran tekanan kompresor udara, lebih banyak keramik yang digunakan.

• Prinsip kerja pemancar tekanan pengukur regangan

Pemancar tekanan pengukur regangan yang paling umum digunakan adalah pengukur regangan resistansi logam dan pengukur regangan semikonduktor. Pengukur regangan resistansi logam adalah jenis perangkat sensitif yang mengubah perubahan regangan pada benda uji menjadi sinyal listrik. Ada dua jenis pengukur regangan kawat dan pengukur regangan foil logam. Biasanya pengukur regangan terikat erat pada matriks regangan mekanis melalui perekat khusus. Ketika matriks mengalami perubahan tegangan, pengukur regangan resistansi juga mengalami deformasi, sehingga nilai resistansi pengukur regangan berubah, sehingga tegangan yang diterapkan pada resistor berubah. Pemancar tekanan pengukur regangan relatif jarang di pasaran.

• Pemancar tekanan safir

Pemancar tekanan safir menggunakan prinsip kerja ketahanan regangan, mengadopsi komponen sensitif safir silikon presisi tinggi, dan mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik standar melalui sirkuit penguat khusus.

• Pemancar tekanan film sputtering

Elemen peka tekanan sputtering diproduksi dengan teknologi mikroelektronika, membentuk jembatan Wheatstone yang kuat dan stabil pada permukaan diafragma baja tahan karat elastis. Ketika tekanan media yang diukur bekerja pada diafragma baja tahan karat elastis, jembatan Wheatstone di sisi lain menghasilkan sinyal keluaran listrik yang sebanding dengan tekanan. Karena ketahanan benturannya yang baik, film sputtering sering digunakan pada saat-saat dengan benturan tekanan yang sering terjadi, seperti peralatan hidrolik.

Tindakan pencegahan pemilihan pemancar tekanan

• Pemilihan nilai rentang tekanan pemancar:

Pertama-tama tentukan nilai maksimum tekanan yang diukur dalam sistem. Secara umum, Anda perlu memilih pemancar dengan rentang tekanan yang sekitar 1,5 kali lebih besar dari nilai maksimum, atau biarkan rentang tekanan normal jatuh pada pemancar tekanan. 1/3~2/3 dari rentang normal juga merupakan metode yang umum.

• Jenis media tekanan apa:

Cairan kental dan lumpur akan menyumbat saluran tekanan. Pelarut atau zat korosif akan merusak material di pemancar yang bersentuhan langsung dengan media ini.
Bahan pemancar tekanan umum yang bersentuhan dengan media adalah baja tahan karat 316. Jika media tidak korosif terhadap baja tahan karat 316, maka pada dasarnya semua pemancar tekanan cocok untuk mengukur tekanan media;
Jika media bersifat korosif terhadap baja tahan karat 316, segel kimia harus digunakan, dan pengukuran tidak langsung harus digunakan. Jika tabung kapiler yang diisi dengan minyak silikon digunakan untuk memandu tekanan, ini dapat mencegah pemancar tekanan dari korosi dan memperpanjang umur pemancar tekanan.

• Seberapa tinggi akurasi yang dibutuhkan pemancar:

Akurasi ditentukan oleh: non-linearitas, histeresis, non-repeatability, suhu, skala offset nol, dan suhu. Semakin tinggi akurasinya, semakin tinggi pula harganya. Umumnya, akurasi pemancar tekanan silikon difusi adalah 0,5 atau 0,25, dan pemancar tekanan silikon kapasitif atau monokristalin memiliki akurasi 0,1 atau bahkan 0,075.

• Proses penyambungan pemancar:

Umumnya, pemancar tekanan dipasang pada pipa atau tangki. Tentu saja, sebagian kecil dari pemancar tekanan tersebut dipasang dan digunakan bersama dengan meteran aliran . Biasanya ada tiga bentuk pemasangan pemancar tekanan: ulir, flensa, dan klem. Oleh karena itu, sebelum memilih pemancar tekanan, sambungan proses juga harus dipertimbangkan. Jika berulir, perlu untuk menentukan spesifikasi ulir. Untuk flensa, perlu untuk mempertimbangkan spesifikasi flensa dari diameter nominal.

Pengenalan industri pemancar tekanan

Sekitar 40 negara di seluruh dunia terlibat dalam penelitian dan produksi sensor, di antaranya Amerika Serikat, Jepang, dan Jerman merupakan kawasan dengan produksi sensor terbesar. Ketiga negara tersebut secara bersama-sama menguasai lebih dari 50% pasar sensor dunia.

Saat ini, pasar pemancar tekanan di negara saya merupakan pasar yang matang dengan konsentrasi pasar yang tinggi. Namun, posisi dominan adalah negara-negara asing yang diwakili oleh Emerson, Yokogawa, Siemens, dll. Produk bermerek menguasai sekitar 70% pangsa pasar dan memiliki keunggulan absolut dalam proyek rekayasa skala besar dan menengah.

Hal ini disebabkan oleh konsekuensi dari penerapan strategi "pasar teknologi" di negara saya sejak awal, yang sangat memukul perusahaan milik negara di negara saya dan pernah mengalami kegagalan, tetapi pada saat yang sama, beberapa produsen, yang diwakili oleh perusahaan swasta Tiongkok, diam-diam muncul dan tumbuh lebih kuat. Pasar pemancar tekanan masa depan Tiongkok penuh dengan hal-hal yang tidak diketahui.

Bacaan Tambahan: Bagaimana Cara Kerja Transduser Tekanan?