חיישן עומק מבוסס-לחץ - עיקרון ומבוא למוצר

(I) עקרון עבודה ליבה

חיישן עומק שייך לקטגוריה שלחיישני עומק מבוססי לחץ. עקרון הליבה שלו מסתמך עלחוק לחץ הידרוסטטיכדי למדוד את עומק המים. בעיקרו של דבר, זוהי יחידת חישת לחץ בשילוב עם אלגוריתם המרת לחץ לעומק.

ככל שעומק המים גדול יותר, כך הלחץ הסטטי הנוצר ממשקל המים למעלה גבוה יותר. החיישן מודד במדויק את לחץ הנוזל וממיר אותו בחזרה לעומק האמיתי. נוסחת הלחץ ההידרוסטטי היא:P=ρgh

סידור מחדש של הנוסחה נותן את חישוב העומק:h = P / (ρg)

אֵיפֹה:

h= נמדד עומק מים

P= לחץ נוזלי יחסי (לאחר ניכוי לחץ אטמוספרי)

ρ= צפיפות נוזלים (כ. 1000 ק"ג/מ"ר למים מתוקים, כ. 1025 ק"ג/מ"ר למי ים)

g= תאוצת כבידה (ערך סטנדרטי 9.8 מ"ר לשנייה)

לעיון מהיר: במים מתוקים טיפוסיים, כל עלייה של 1 מטר בעומק תואמת לעלייה בלחץ משוער של 10 kPa. ללחץ ולעומק יש קשר ליניארי.

(II) חיישן עומק PG440 – סקירת מוצר

חיישן העומק PG440 פותח על בסיס עיצוב הבית שלנושבב לחץ piezoresistive סיליקון, עם אופטימיזציה מיוחדת למדידת מי ים. הוא משתמש באלמנט חישת לחץ מבודד כדי ליצור קשר עם המדיום הנמדד. היחידה כולה נשלטת על ידי מיקרו-בקר וכוללת אפיק CAN 2.0 להעברת אותות דיגיטלי.

המוצר מורכב משלושה חלקים עיקריים:מבנה מכני, מעגלי חומרה ותוכנה משובצת. המבנה המכני כולל את אלמנט החישה, יציאת הלחץ, הדיור, מכסה הקצה, מחבר עמיד למים וכבל חיבור. החומרה כוללת ארבעה מעגלים פונקציונליים. התוכנה המשובצת מתוכנתת בלוח עיבוד האותות, ומטפלת בחישוב נתונים ואינטראקציה עם פקודות.

1. תהליך הפעלה

החיישן מותקן באמצעות הברגה חיצונית G1/4. הנוזל הנמדד נכנס דרך יציאת הלחץ ופועל על שבב החישה ה-piezoresistive המובנה, ומשלים רכישת אותות לחץ. במעגל החומרה, המיקרו-בקר מתקשר עם שבב מיזוג האותות באמצעות ממשק ה-SPI, מספק את מתח הייחוס וזרם הפעולה עבור אלמנט החישה, תוך קריאת נתוני דגימת ADC משבב המיזוג בו זמנית. לאחר פיצוי וחישוב אלגוריתמי, הנתונים מומרים לערך לחץ סטנדרטי ופלט באמצעות אפיק CAN 2.0.

2. תהליך הרכבה מכנית

שבב הלחץ המוחלט הפנימי מחובר לבסיס האלמנט הרגיש ללחץ עם גומי סיליקון.

בסיס האלמנט הרגיש ללחץ והדיאפרגמה הגלית מרותכים בלייזר אטומים וממולאים בשמן.

המכלול רגיש הלחץ המלא מרותך בלייזר ליציאת הלחץ.

פתח הלחץ לבית, והדיור למכסה הקצה, שניהם אטומים באמצעות ריתוך לייזר.

המחבר עמיד למים מהודק לפקק הקצה באמצעות חיבור הברגה, מה שמבטיח ביצועים עמידים למים הכוללים.

3. פונקציות לוח מעגלים

היחידה כוללת ארבעה מעגלים פונקציונליים:

לוח מתאם אותות - מולחם בפינים האחוריים של בדיקת החישה לניתוב ומעבר אותות.

לוח עיבוד אותות - מבצע חישוב, התאמה והמרה של האותות הגולמיים שנדגמו, תוך פלט בו-זמנית מתח אנלוגי ואותות דיגיטליים.

לוח אספקת חשמל - מספק מתח יציב לכל מודולי המעגל.

לוח EMC - מדכא הפרעות אלקטרומגנטיות, משפר את היציבות התפעולית בסביבות מורכבות.

תוכנית כיול לחץ

כדי למנוע סחף של טמפרטורה ושגיאות שהוכנסו על ידי מעגלי חומרה, המוצר מלווה במערכת כיול ייעודית מבוססת PC, הפועלת בשילוב עם תא טמפרטורה וציוד כיול לחץ לכיול מלא. המערכת אוספת בו זמנית נתוני לחץ, טמפרטורה ונתוני ADC, מבצעת חישובים, הגברת אות ותיקון פרמטרים באמצעות המיקרו-בקר ושבב המיזוג, ובסופו של דבר משיגה פלט אות דיגיטלי ברמת דיוק גבוהה.

הליך כיול:נבחרות שש נקודות טמפרטורה טיפוסיות: -10 מעלות, 5 מעלות, 20 מעלות, 40 מעלות, 55 מעלות ו-80 מעלות. בכל טמפרטורה מופעלות חמש רמות לחץ סטנדרטיות: 0 MPa, 1.75 MPa, 3.5 MPa, 5.25 MPa ו-7 MPa. ההתקן לוכד בו-זמנית את ערכי ה-ADC המתאימים בתנאים אלה. פרמטרי פיצוי נוצרים באמצעות התאמה אלגוריתמית ומאוחסנים בזיכרון ה-Flash של המיקרו-בקר, משיגים טווח טמפרטורות מלא ופיצוי שגיאות בקנה מידה מלא.

פרמטרי חשמל והגנה

ספק כוח:טווח מתח הכניסה של שבב הכוח הוא 9 וולט עד 40 וולט, תומך באספקה ​​קונבנציונלית של 28 וולט. לאחר ויסות מובנה, מתח ההפעלה הוא 5 V.

בידוד חשמלי:התנגדות בידוד גדולה או שווה ל-100 MΩ ב-100 V DC; המעגל מבודד חשמלית מבית המתכת.

צריכת חשמל:כוח הפעלה מדורג<0.6 W; measured power consumption of a mature model in the same series is only 0.3 W, demonstrating excellent low‑power performance.

דירוג הגנה:עוצב לפי IP65 (לפי GB/T 4208-2017); הבדיקה בפועל של דגמים דומים הגיעה ל-IP67, מה שמבטיח הגנה אמינה למים ואבק.

ביצועי ליבה ומפרטי משקל

דיוק מדידה:דיוק משולב פחות או שווה ל-0.1% FS (קנה מידה מלא). המוצר משתמש בשבב חישת לחץ מוחלט עם אלגוריתמים בוגרים של פיצוי טמפרטורה ולחץ, המספק דיוק יציב.

משקל כולל:פירוט משקל הרכיב – יציאת לחץ 50 גרם, אלמנט חישה 18 גרם, בית 20 גרם, מכסה קצה 15 גרם, מחבר עמיד למים 15 גרם, כבל 15 גרם, מעגלים 21 גרם, שכבת עציצים 20 גרם. משקל היחידה הכולל הוא 174 גרם, המשקף עיצוב מבני קל משקל.

זרימת תוכנית ראשית

ה-PG440 מציע דיוק גבוה, צריכת חשמל נמוכה ובנייה חזקה - אידיאלי עבור ניטור מים מתוקים, מי ים וניטור עומק נוזלי אחר. פנו אלינו עוד היום למידע נוסף או פתרון מותאם אישית.
📧 דוא"ל: mihuitec@gmail.com
📞 טלפון: +86 18066965135
🌐 אתר אינטרנט: www.mihuitec.com