Rdzeń wyczuwający ciśnienie

Czujniki ciśnienia MEMS stanowią absolutny rdzeń i główny nurt nowoczesnej technologii wykrywania ciśnienia. Reprezentują rewolucję w miniaturyzacji, inteligencji i niskich kosztach.

 

MEMS, czyli mikro-elektro-systemy mechaniczne, odnosi się do miniaturowych systemów mechanicznych i elektronicznych, które są produkowane masowo na płytkach krzemowych przy użyciu procesów wytwarzania układów scalonych (IC).

Rdzeniem czujnika ciśnienia MEMS jest krzemowa membrana-w skali mikrometrycznej. Ciśnienie działające na tę membranę powoduje jej odkształcenie. To odkształcenie zmienia charakterystykę elektryczną zintegrowanych elementów czujnikowych, a mierząc te zmiany elektryczne, można wyznaczyć wartość ciśnienia. W oparciu o zasadę wykrywania dzieli się je głównie na następujące typy:

• Zasada: Elementy piezorezystancyjne są tworzone na membranie krzemowej w procesie domieszkowania i łączone w celu utworzenia mostka Wheatstone'a. Kiedy membrana odkształca się pod ciśnieniem, wartości rezystancji zmieniają się, powodując, że mostek wysyła sygnał napięciowy proporcjonalny do ciśnienia.
• Charakterystyka: Dojrzała technologia, prosta konstrukcja, duży sygnał wyjściowy, niski koszt. Jest to najpopularniejszy i najbardziej ekonomiczny typ czujnika ciśnienia MEMS. Jest jednak wrażliwy na temperaturę i wymaga kompensacji temperatury.

• Zasada działania: Membrana krzemowa działa jak jedna płytka kondensatora, tworząc miniaturowy kondensator z drugą stałą płytką. Ciśnienie odkształca membranę, zmieniając odległość między dwiema płytkami, powodując w ten sposób zmianę pojemności.
• Charakterystyka: Niski pobór mocy, wysoka czułość, dobra charakterystyka temperaturowa, duża odporność na przeciążenia. Często używany w polach pomiarowych małej-mocy i niskiego-ciśnienia.

• Zasada: Ciśnienie zmienia naprężenie w membranie krzemowej, co zmienia częstotliwość naturalną wytwarzanej na niej miniaturowej wiązki rezonansowej. Ciśnienie mierzy się poprzez pomiar zmiany częstotliwości.
• Charakterystyka: Bardzo wysoka dokładność, dobra stabilność, wyjście cyfrowe (częstotliwość). Jednak struktura jest złożona, koszt wysoki i jest stosowany głównie w-najnowocześniejszych dziedzinach przemysłu i lotnictwa.

Czujniki ciśnienia MEMS są produkowane na płytkach krzemowych przy użyciu standardowych procesów półprzewodnikowych (takich jak fotolitografia, trawienie, dyfuzja, osadzanie cienkich-warstw). Kluczowym etapem jest formowanie wnęki i membrany ciśnieniowej, zwykle przy użyciu technik mikroobróbki masowej lub mikroobróbki powierzchniowej.

W porównaniu z tradycyjnymi czujnikami ciśnienia z membraną mechaniczną lub metalową, czujniki ciśnienia MEMS mają zdecydowane zalety:

• Miniaturyzacja:Rozmiar może wynosić nawet milimetr lub nawet mikrometr, co ułatwia ich integrację.
• Masowa produkcja i niski koszt:Produkowane jednocześnie w tysiącach na płytkach, podobnie jak chipy, drastycznie zmniejszając koszt czujnika.
• Wysoka dokładność i wysoka niezawodność:Brak ruchomych części, długa żywotność zmęczeniowa.
• Niskie zużycie energii:Szczególnie nadaje się do urządzeń przenośnych-zasilanych bateryjnie.
• Inteligencja:Obwody kondycjonowania sygnału, mikroprocesory, czujniki temperatury itp. można łatwo zintegrować w tym samym chipie, co czujnik, tworząc „system-na-chipie”, umożliwiający samo-kompensację, samo-kalibrację i wyjście cyfrowe.

Ciśnienie odniesienia to próżnia. Mierzy ciśnienie w stosunku do doskonałej próżni.

Zastosowania: Wysokościomierze, stacje pogodowe, systemy próżniowe.

Ciśnienie odniesienia to aktualne ciśnienie atmosferyczne. Mierzy ciśnienie w stosunku do ciśnienia atmosferycznego. Zwykle ma otwór odpowietrzający w obudowie.

Zastosowania: Ciśnieniomierze, barometry, kontrola procesów przemysłowych (np. ciśnienie w rurociągach).

Zastosowania: Pomiar przepływu, monitorowanie zatkania filtrów, pomiar poziomu cieczy.

Popularne Tagi: rdzeń wykrywający ciśnienie, dostawcy rdzeni wykrywających ciśnienie w Chinach, Zintegrowany czujnik ciśnienia, Czujnik ciśnienia barometrycznego MEMS, Czujnik naturalny, Czujnik zasilania, Czujnik ściskania, Nadajnik ciśnienia wody