เซ็นเซอร์ความดันตามซิลิคอนใช้งานได้อย่างไร?

เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิคอนเป็นรากฐานที่สำคัญในเทคโนโลยีการวัดความดันที่ทันสมัย ในฐานะซัพพลายเออร์เซ็นเซอร์ความดันฉันได้เห็นโดยตรงว่าสิ่งมหัศจรรย์เล็ก ๆ น้อย ๆ เหล่านี้ได้เปลี่ยนอุตสาหกรรมตั้งแต่ยานยนต์ไปจนถึงการบินและอวกาศและจากอุปกรณ์การแพทย์ไปจนถึงระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม ดังนั้นเรามาดำดิ่งลงไปในวิธีการทำงานและทำไมพวกเขาถึงมีความสำคัญ

พื้นฐานของการตรวจจับแรงดัน

ก่อนที่เราจะเข้าสู่เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิกอน - ตามความดันมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจว่าการตรวจจับแรงดันเป็นเรื่องเกี่ยวกับอะไร แรงดันคือแรงที่ใช้ต่อพื้นที่หน่วย กล่าวง่ายๆเมื่อคุณมีของเหลว (ก๊าซหรือของเหลว) ผลักไปที่พื้นผิวนั่นคือความดัน เซ็นเซอร์ความดันเป็นอุปกรณ์ที่สามารถตรวจจับแรงนี้และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถวัดและวิเคราะห์ได้

โครงสร้างของเซ็นเซอร์ความดันตามซิลิคอน

เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิคอนมักจะทำโดยใช้เทคนิค microfabrication หัวใจสำคัญของเซ็นเซอร์เหล่านี้คือไดอะแฟรมซิลิกอน ไดอะแฟรมนี้เป็นซิลิคอนบาง ๆ ที่ยืดหยุ่นและยืดหยุ่นซึ่งโค้งงอเมื่อใช้แรงดัน ไดอะแฟรมมักเป็นส่วนหนึ่งของชิปซิลิกอนขนาดใหญ่ซึ่งมีส่วนประกอบอื่น ๆ เช่น piezoresistors

Piezoresistors เป็นตัวต้านทานพิเศษที่เปลี่ยนการต่อต้านเมื่อพวกเขาเปลี่ยนรูป พวกเขาทำจากซิลิคอนและวางอย่างระมัดระวังบนไดอะแฟรม เมื่อไดอะแฟรมโค้งงอเนื่องจากความดัน piezoresistors ก็จะผิดรูปซึ่งจะเปลี่ยนความต้านทานของพวกเขา

กระบวนการตรวจจับทำงานอย่างไร

มาทำลายกระบวนการตรวจจับทีละขั้นตอน

1. แอปพลิเคชันแรงดัน: เมื่อของเหลว (ก๊าซหรือของเหลว) สัมผัสกับไดอะแฟรมของเซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิกอนมันจะใช้แรงบนไดอะแฟรม ยิ่งแรงดันสูงขึ้นเท่าใดก็ยิ่งมีแรงมากขึ้นเท่านั้น
2. การเปลี่ยนรูปแบบไดอะแฟรม: แรงจากของเหลวทำให้ไดอะแฟรมโค้งงอ การดัดงอนี้เป็นสัดส่วนกับความดันที่ใช้ หากความดันต่ำไดอะแฟรมจะงอเล็กน้อย หากความดันสูงมันจะโค้งงอมากขึ้น
3. การตอบสนองแบบ piezoresistor: เมื่อไดอะแฟรมโค้งงอ piezoresistors บนมันยืดหรือบีบอัด การเสียรูปนี้เปลี่ยนความต้านทานของ piezoresistors ตัวอย่างเช่นหากมีการยืด piezoresistor ความต้านทานของมันจะเพิ่มขึ้น หากถูกบีบอัดความต้านทานจะลดลง
4. การสร้างสัญญาณไฟฟ้า: การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของ piezoresistors จะถูกใช้เพื่อสร้างสัญญาณไฟฟ้า โดยปกติแล้ว piezoresistors เป็นส่วนหนึ่งของวงจรสะพาน Wheatstone สะพานข้าวสาลีเป็นวงจรที่สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการต่อต้านได้อย่างแม่นยำ เมื่อความต้านทานของ piezoresistors เปลี่ยนแปลงความสมดุลของสะพาน Wheatstone จะหยุดชะงักและส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุท ขนาดของแรงดันเอาต์พุตนี้เป็นสัดส่วนกับความดันที่ใช้กับไดอะแฟรม

ประเภทของเซ็นเซอร์ความดันตามซิลิกอน

มีเซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิกอนหลายประเภทที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์

เซ็นเซอร์เหล่านี้วัดความดันเมื่อเทียบกับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ พวกเขามีห้องอ้างอิงปิดผนึกที่อพยพออกไปเพื่อสร้างสูญญากาศ ความดันที่วัดได้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับการอ้างอิงสูญญากาศนี้ เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์มักใช้ในการใช้งานเช่นการวัดระดับความสูงในการบินและการพยากรณ์อากาศ

เซ็นเซอร์ความดันเกจวัด

เซ็นเซอร์ความดันวัดวัดความดันเทียบกับความดันบรรยากาศ พวกเขาเปิดสู่ชั้นบรรยากาศที่ด้านหนึ่งของไดอะแฟรมดังนั้นความดันอ้างอิงคือความดันบรรยากาศในปัจจุบัน เซ็นเซอร์เหล่านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานอุตสาหกรรมเช่นการตรวจสอบความดันในท่อและถัง

เซ็นเซอร์ความดันที่แตกต่างกัน

เซ็นเซอร์ความดันที่แตกต่างกันวัดความแตกต่างของความดันระหว่างสองจุด พวกเขามีพอร์ตความดันสองพอร์ตและไดอะแฟรมตอบสนองต่อความแตกต่างของความดันระหว่างพอร์ตทั้งสองนี้ เซ็นเซอร์ความดันที่แตกต่างกันถูกใช้ในแอปพลิเคชันเช่นการวัดการไหลซึ่งความดันลดลงข้ามตัว จำกัด การไหลสามารถใช้ในการคำนวณอัตราการไหล

ข้อดีของเซ็นเซอร์ความดันจากซิลิกอน

เซ็นเซอร์ความดันจากซิลิคอนมีข้อดีหลายประการเหนือเซ็นเซอร์ความดันประเภทอื่น ๆ

• ความไวสูง: พวกเขาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของความดันทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง
• การย่อขนาดเล็ก: ด้วยเทคนิคการสร้างไมโครไฟบริติกเซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิกอนสามารถทำให้เล็กมาก สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดเช่นอุปกรณ์การแพทย์ที่สวมใส่ได้และสมาร์ทโฟน
• ต้นทุนต่ำ: การผลิตเซ็นเซอร์จากซิลิคอน - โดยใช้กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทำให้พวกเขาราคาไม่แพง สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถเข้าถึงได้สำหรับแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย
• ความเป็นเส้นตรงที่ดี: ความสัมพันธ์ระหว่างความดันที่ใช้และสัญญาณไฟฟ้าเอาต์พุตมักจะเป็นเส้นตรงมาก สิ่งนี้ทำให้การสอบเทียบและการประมวลผลของเซ็นเซอร์ง่ายขึ้น

การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ความดันตามซิลิคอน

เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิคอนใช้ในแอพพลิเคชั่นจำนวนมากในอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน

อุตสาหกรรมยานยนต์

ในรถยนต์เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ตัวอย่างเช่นพวกเขาใช้ในระบบการจัดการเครื่องยนต์เพื่อวัดความดันท่อร่วมไอดีซึ่งช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพส่วนผสมของเชื้อเพลิง - อากาศ พวกเขายังใช้ในระบบตรวจสอบแรงดันลมยาง (TPMS) เพื่อให้แน่ใจว่ายางจะพองตัวเป็นแรงดันที่ถูกต้อง คุณสามารถค้นหาอุปกรณ์เสริมที่มีประโยชน์สำหรับคอมเพรสเซอร์ในรถยนต์เช่นเข็มขัดคอมเพรสเซอร์และวาล์วความปลอดภัยของคอมเพรสเซอร์ซึ่งสามารถทำงานควบคู่กับเซ็นเซอร์ความดันในระบบยานยนต์

อุตสาหกรรมการแพทย์

ในสาขาการแพทย์เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิกอนใช้ในอุปกรณ์เช่นเครื่องช่วยหายใจเพื่อตรวจสอบความดันของอากาศที่ส่งไปยังผู้ป่วย พวกเขายังใช้ในการตรวจสอบความดันโลหิตเพื่อวัดความดันของเลือดในหลอดเลือดแดง

ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมเซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้สำหรับการควบคุมกระบวนการ พวกเขาสามารถตรวจสอบความดันในท่อถังและอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการทำงานได้อย่างราบรื่น ตัวอย่างเช่นในโรงงานเคมีเซ็นเซอร์ความดันสามารถตรวจจับได้ว่ามีการอุดตันในท่อโดยการตรวจสอบการลดลงของแรงดัน นอกจากนี้DEW Point Meterสามารถใช้ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมพร้อมกับเซ็นเซอร์ความดันเพื่อให้แน่ใจว่าสภาพที่เหมาะสมในระบบอากาศอัด

ความท้าทายและการพิจารณา

ในขณะที่เซ็นเซอร์ความดันที่ใช้ซิลิกอนมีความหลากหลายสูง แต่ก็มีความท้าทายและข้อควรพิจารณาบางประการที่ต้องคำนึงถึง

• ผลกระทบอุณหภูมิ: อุณหภูมิสามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ความดันตามซิลิคอน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจทำให้ความต้านทานของ piezoresistors เปลี่ยนแปลงได้แม้จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงความดันใด ๆ เพื่อชดเชยสิ่งนี้เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่มีวงจรชดเชยอุณหภูมิที่สร้างขึ้น - ใน
• การป้องกันแรงดันมากเกินไป: หากความดันที่ใช้กับเซ็นเซอร์เกินระดับสูงสุดที่กำหนดไว้จะสามารถทำลายไดอะแฟรมและ piezoresistors ได้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องมีกลไกการป้องกันแรงดันเกินที่เหมาะสม

ทำไมต้องเลือกเซ็นเซอร์ความดันของเรา

ในฐานะซัพพลายเออร์เซ็นเซอร์ความดันเรามีความภาคภูมิใจในการให้เซ็นเซอร์ความดันซิลิกอนที่มีคุณภาพสูง เซ็นเซอร์ของเราได้รับการออกแบบด้วยเทคโนโลยีล่าสุดเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดความดันที่แม่นยำและเชื่อถือได้ เรานำเสนอเซ็นเซอร์ที่หลากหลายรวมถึงเซ็นเซอร์ความดันและความดันที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเรา

เซ็นเซอร์ของเราได้รับการสอบเทียบอย่างระมัดระวังเพื่อลดข้อผิดพลาดและให้ประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน เราเข้าใจถึงความท้าทายที่มาพร้อมกับการใช้เซ็นเซอร์ความดันเช่นเอฟเฟกต์อุณหภูมิและแรงดันมากเกินไปและเราได้รวมคุณสมบัติไว้เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้

หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับเซ็นเซอร์ความดันไม่ว่าจะเป็นแอพพลิเคชั่นยานยนต์การแพทย์หรืออุตสาหกรรมเรายินดีที่จะคุยกับคุณ เราสามารถช่วยคุณเลือกเซ็นเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับความต้องการเฉพาะของคุณและให้การสนับสนุนทั้งหมดที่คุณต้องการตั้งแต่การติดตั้งไปจนถึงหลัง - บริการขาย

หากคุณสนใจที่จะพูดคุยเกี่ยวกับความต้องการของคุณหรือมีคำถามใด ๆ เกี่ยวกับเซ็นเซอร์ความกดดันของเราอย่าลังเลที่จะเข้าถึง เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจได้ดีที่สุดสำหรับความต้องการการวัดแรงกดดันของคุณ

การอ้างอิง

• Smith, J. (2018) "พื้นฐานของเซ็นเซอร์ความดัน" Elsevier
• Jones, A. (2020) "ซิลิคอน - เซ็นเซอร์ความดัน MEMS ที่ใช้: การออกแบบและการใช้งาน" สปริงเกอร์