(I) Principi de funcionament bàsic
Un sensor de profunditat pertany a la categoria desensors de profunditat basats en pressió. El seu principi bàsic es basa en elllei de pressió hidrostàticaper mesurar la profunditat de l'aigua. Essencialment, és una unitat de detecció de pressió combinada amb un algorisme de conversió de pressió a profunditat.
Com més gran sigui la profunditat de l'aigua, més gran serà la pressió estàtica formada pel pes de l'aigua a sobre. El sensor mesura amb precisió la pressió del líquid i la converteix de nou a la profunditat real. La fórmula de la pressió hidrostàtica és:P=ρgh
La reordenació de la fórmula dóna el càlcul de profunditat:h = P / (ρg)
On:
h= profunditat de l'aigua mesurada
P= pressió relativa del líquid (després de deduir la pressió atmosfèrica)
ρ= densitat de líquid (aprox. 1000 kg/m³ per a aigua dolça, aprox. 1025 kg/m³ per a aigua de mar)
g= acceleració gravitatòria (valor estàndard 9,8 m/s²)
Per a una referència ràpida: a l'aigua dolça típica, cada augment d'1 metre de profunditat correspon a un augment aproximat de pressió de 10 kPa. La pressió i la profunditat tenen una relació lineal.
(II) Sensor de profunditat PG440: descripció general del producte
El sensor de profunditat PG440 es desenvolupa a partir del nostre disseny internXip de pressió piezoresistiu de silici, amb optimització especial per a la mesura de l'aigua de mar. Utilitza un element sensor de pressió aïllat per contactar amb el medi mesurat. Tota la unitat està controlada per un microcontrolador i inclou un bus CAN 2.0 per a la transmissió de senyal digital.
El producte consta de tres parts principals:estructura mecànica, circuits de maquinari i programari incrustat. L'estructura mecànica inclou l'element sensor, el port de pressió, la carcassa, la tapa final, el connector impermeable i el cable de connexió. El maquinari consta de quatre plaques de circuits funcionals. El programari incrustat es programa a la placa de processament de senyal, gestionant el càlcul de dades i la interacció de comandaments.
1. Procés de funcionament
El sensor s'instal·la mitjançant una rosca externa G1/4. El líquid mesurat entra pel port de pressió i actua sobre el xip de detecció piezoresistiu integrat, completant l'adquisició del senyal de pressió. Al circuit de maquinari, el microcontrolador es comunica amb el xip de condicionament del senyal mitjançant la interfície SPI, proporcionant la tensió de referència i el corrent de funcionament per a l'element sensor, alhora que llegeix dades de mostreig ADC del xip de condicionament. Després de la compensació algorítmica i el càlcul, les dades es converteixen en un valor de pressió estàndard i es produeixen mitjançant el bus CAN 2.0.
2. Procés de muntatge mecànic
El xip de pressió absoluta interna està unit a la base de l'element sensible a la pressió amb cautxú de silicona.
La base de l'element sensible a la pressió i el diafragma ondulat estan segellats amb làser i plens d'oli.
El conjunt complet sensible a la pressió està soldat amb làser al port de pressió.
El port de pressió a la carcassa i la carcassa a la tapa final estan segellats mitjançant soldadura làser.
El connector impermeable es fixa a la tapa final mitjançant una connexió roscada, assegurant el rendiment general impermeable.
3. Funcions de la placa de circuits
La unitat inclou quatre plaques de circuits funcionals:
Placa adaptadora de senyal: soldada als pins posteriors de la sonda de detecció per a l'encaminament i la transició del senyal.
Placa de processament de senyal: realitza el càlcul, l'ajustament i la conversió dels senyals mostrejats en brut, emetent simultàniament senyals de tensió analògic i digitals.
Placa d'alimentació: proporciona energia estable a tots els mòduls de circuit.
Placa EMC: suprimeix les interferències electromagnètiques, millorant l'estabilitat operativa en entorns complexos.
Esquema de calibratge de pressió
Per eliminar la deriva de temperatura i els errors introduïts pels circuits de maquinari, el producte s'acompanya d'un sistema de calibratge dedicat basat en PC, que funciona juntament amb una cambra de temperatura i un equip de calibratge de pressió per a un calibratge complet. El sistema recull simultàniament dades de pressió, temperatura i ADC, realitza càlculs, amplificació del senyal i correcció de paràmetres mitjançant el microcontrolador i el xip de condicionament, aconseguint finalment una sortida de senyal digital d'alta precisió.
Procediment de calibratge:Es seleccionen sis punts de temperatura típics: -10 graus, 5 graus, 20 graus, 40 graus, 55 graus i 80 graus. A cada temperatura, s'apliquen cinc nivells de pressió estàndard: 0 MPa, 1,75 MPa, 3,5 MPa, 5,25 MPa i 7 MPa. El dispositiu captura simultàniament els valors ADC corresponents en aquestes condicions. Els paràmetres de compensació es generen mitjançant un ajustament algorítmic i s'emmagatzemen a la memòria flaix del microcontrolador, aconseguint una compensació d'error a escala total i un rang de temperatura complet.
Paràmetres elèctrics i de protecció
Font d'alimentació:El rang de tensió d'entrada del xip d'alimentació és de 9 V a 40 V, compatible amb el subministrament convencional de 28 V. Després de la regulació a bord, la tensió de funcionament és de 5 V.
Aïllament elèctric:Resistència d'aïllament Major o igual a 100 MΩ a 100 V DC; el circuit està aïllat elèctricament de la carcassa metàl·lica.
Consum d'energia:Potència de funcionament nominal<0.6 W; measured power consumption of a mature model in the same series is only 0.3 W, demonstrating excellent low‑power performance.
Grau de protecció:Dissenyat amb IP65 (segons GB/T 4208-2017); Les proves reals de models similars han arribat a IP67, garantint una protecció fiable contra l'aigua i la pols.
Especificacions de rendiment i pes del nucli
Precisió de mesura:Precisió combinada Menor o igual al 0,1% FS (escala completa). El producte utilitza un xip de detecció de pressió absoluta amb algorismes madurs de compensació de temperatura i pressió, que ofereix una precisió estable.
Pes total:Desglossament del pes dels components: port de pressió 50 g, element sensor 18 g, carcassa 20 g, tapa final 15 g, connector impermeable 15 g, cable 15 g, plaques de circuits 21 g, capa d'envasament 20 g. El pes total de la unitat és de 174 g, cosa que reflecteix un disseny estructural lleuger.
Flux del programa principal
El PG440 ofereix una alta precisió, un baix consum d'energia i una construcció robusta, ideal per a la monitorització d'aigua dolça, aigua de mar i altres líquids de profunditat. Poseu-vos en contacte amb nosaltres avui per obtenir més informació o una solució personalitzada.
📧 Correu electrònic: mihuitec@gmail.com
📞 Telèfon: +86 18066965135
🌐 Lloc web: www.mihuitec.com
