Tipologie di sensori di pressione: qual è quello più adatto alla tua applicazione?

Un sensore di pressione è adatto alla tua applicazione quando i suoi componenti interni sono in grado di sopportare le forze effettive del sistema. I sensori in metallo robusto sono la scelta migliore per i sistemi idraulici ad alta pressione, mentre le piastre ad alta sensibilità sono più indicate per le linee d'aria a bassa pressione. Le superfici piane in ceramica sono ideali per fluidi industriali aggressivi, inclusi prodotti chimici corrosivi e fanghi abrasivi.

Come rilevano i diversi sensori la pressione del sistema?

Scegliere l'opzione migliore inizia con la comprensione di come il principale tipi di sensori di pressione Le differenze si riscontrano in officina. Sebbene il blocco elettrico all'interno di questi dispositivi rimanga abbastanza invariato tra le varie marche, il principio di funzionamento del sensore di pressione tende a variare.

Piezoresistivi (estensimetri)

La caratteristica distintiva di questi dispositivi sono le minuscole resistenze elettriche incollate su un disco flessibile di silicio. Non appena la pressione flette il disco, le resistenze si allungano e modificano la loro resistenza elettrica. Come si può notare, questi componenti a stato solido resistono a forti shock idraulici; non c'è da stupirsi che siano diventati lo standard per i macchinari industriali di uso quotidiano.

Array capacitivi

Per tracciare lo spazio di archiviazione tra una piastra mobile e un disco di supporto parallelo fisso, si consiglia di utilizzare capacitivo array. La parte capacitiva si sposta in proporzione quando la pressione del sistema spinge la piastra frontale più vicino al disco. Si tratta di una configurazione molto sensibile, più adatta a tracciare cose come i micromovimenti.

cristalli piezoelettrici 

In questo progetto, troverete materiali cristallini specializzati che generano una minuscola carica elettrica nel momento stesso in cui vengono compressi. Queste unità sono ideali per catturare esplosioni e vibrazioni rapide grazie alla loro reazione a cambiamenti di forza fulminei.

Allineamento ottico

Questi dispositivi monitorano la pressione tramite cavi in fibra ottica che osservano come i fasci di luce rimbalzano all'interno della testa del sensore. Poiché non vi è alcuna corrente elettrica che raggiunge il raccordo del tubo, non vi è alcun rischio di scintille elettriche. Ciò rende i dati immuni alle scariche elettrostatiche del motore e sicuri per le linee che trasportano sostanze chimiche esplosive.

elementi risonanti

Questi sistemi sfruttano travi interne microscopiche che vibrano ad un'alta frequenza predefinita. La trave interna si contrae e modifica la sua frequenza di vibrazione quando la pressione in ingresso spinge il diaframma. Con questo metodo è possibile ottenere la massima precisione, il che lo rende la scelta migliore per i banchi di calibrazione.

Da dove inizia effettivamente la misurazione?

Per garantire una lettura accurata, un sensore necessita di un punto zero fisso. Un'errata impostazione del punto di riferimento può causare errori di tracciamento e creare zone d'ombra per la sicurezza. Ecco quattro tecnologie fondamentali che è necessario comprendere per abbinare correttamente l'hardware al riferimento ideale.

Pressione relativa

Questa configurazione utilizza l'aria atmosferica locale come riferimento zero. Un piccolo tubo di sfiato interno ha il compito di esporre la parte posteriore del diaframma alle condizioni ambientali. Questa caratteristica la rende la scelta standard per i livelli dell'acqua in serbatoi aperti o per le normali linee di aria compressa industriali.

pressione assoluta 

In questa configurazione, una camera a vuoto interna sigillata viene utilizzata come punto zero. Poiché rimane isolata dalle variazioni climatiche o di altitudine, è la soluzione preferita per il confezionamento sottovuoto e i circuiti di distillazione chimica.

pressione differenziale

Queste unità sono dotate di due porte per tubazioni e consentono di calcolare l'esatta differenza di pressione tra due zone. Per questo motivo sono ampiamente utilizzate per individuare filtri in linea ostruiti o per misurare la velocità del flusso lungo una tubazione.

Pressione sigillata

Analogamente ai sensori di pressione, questi utilizzano una camera di riferimento sigillata. Tuttavia, la maggior parte di essi è preimpostata alla pressione a livello del mare anziché essere ventilata. Questo accorgimento serve a proteggere i componenti interni dall'ingresso di acqua o sostanze chimiche senza richiedere uno sfiato esterno.

Come funzionano questi sensori in idraulica, pneumatica e industria pesante

In un ambiente di laboratorio controllato, qualsiasi sensore è in grado di attivare un contatto elettrico. Tuttavia, le prestazioni variano rapidamente nelle reali condizioni di fabbrica, e una scelta errata può comportare blocchi, perdita di calibrazione o guasti al primo utilizzo.

I circuiti idraulici operano sotto carichi statici enormi e il rapido azionamento delle valvole per impieghi gravosi genera urti da colpo d'ariete che possono fratturare i componenti interni più delicati. Questo problema viene gestito al meglio dai diaframmi piezoresistivi, poiché la loro struttura rigida e solida assorbe gli urti senza alterare la calibrazione.

La pressione nelle linee di aria compressa è molto inferiore, quindi la priorità si sposta naturalmente su una risposta rapida e sull'assenza di perdite. Dato che i loro diaframmi più sottili e reattivi possono registrare rapidamente variazioni di pressione anche di pochi microbar, i sensori piezoresistivi a film sottile risultano la soluzione ideale. Questi sensori consentono inoltre al PLC di regolare le valvole di regolazione in tempo reale.

Quando si parla di progetti cartacei e mulini per cemento, si presenta una serie di problemi diversi. Le tipiche guarnizioni in gomma si degradano a causa del calore elevato, e le sospensioni dense ostruiscono le porte standard. In questo caso, i diaframmi metallici a filo (quelli completamente saldati con isolamento ceramico) eliminano i detriti in modo naturale. Queste unità sono inoltre in grado di resistere a cicli di alta temperatura, impedendo al fluido di raggiungere i componenti elettronici.

Modelli meccanici del passato ancora in uso oggi

Alcuni progetti puramente meccanici sono anteriori a tutti e cinque quelli sopra menzionati e si possono ancora trovare nelle officine.

Barometro aneroide. In questo sistema, una capsula metallica sigillata si flette con la pressione atmosferica e aziona direttamente un quadrante. È robusto e semplice, ma troppo lento per letture dinamiche.

Manometro. Immaginate un tubo a forma di U pieno di liquido, dove la differenza di altezza tra i due lati rappresenta la lettura. È preciso per le operazioni di calibrazione, ma non è adatto alle linee di produzione in funzione.

Tubo di Bourdon. Si tratta di un tubo a spirale che si raddrizza sotto pressione, azionando un indicatore. È molto vulnerabile agli urti e alle vibrazioni, ma è economico e preciso se utilizzato ad alta pressione.

Sensore Pirani (a vuoto). Si tratta di un filamento riscaldato che disperde calore nel gas circostante a una velocità proporzionale al livello di vuoto. È la soluzione standard per i bassi livelli di vuoto nei processi di produzione di semiconduttori e materiali compositi.

Sensori di pressione Telemecanique OsiSense XM

Produzione: Telemecanique
Corrente nominale: <7 mA
Tensione di funzionamento: 24 V CC (SELV), limiti di tensione: da 12 a 33 V
Tempo di risposta: ≤2 ms per 10 a 90% su scala completa

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