Sensor tekanan adalah perangkat penting dalam berbagai aplikasi industri, dan kinerjanya sangat bergantung pada teknologi inti yang digunakan. Elemen penginderaan tekanan, atau inti, adalah jantung dari perangkat ini dan menentukan akurasi, stabilitas, dan kesesuaian mereka untuk kasus penggunaan tertentu.
Dalam artikel ini, kami akan menjelajahi jenis sensor tekanan yang paling banyak digunakan, termasuk sensor tekanan film tipis sputtered, sensor tekanan silikon piezoresistif, sensor tekanan strain gauge, sensor tekanan film tebal keramik, dan sensor tekanan kapasitif keramik. Kami akan membandingkan prinsip kerja, keuntungan, keterbatasan, dan aplikasi ideal mereka.
1. Sensor Tekanan Film Tipis Sputtered
Prinsip Kerja
Teknologi film tipis sputtered melibatkan pengendapan lapisan tipis logam atau paduan logam ke substrat, biasanya berbasis keramik atau silikon. Film tipis ini dipola menjadi elemen resistif, yang berubah resistansi ketika dikenakan tekanan. Sensor ini biasanya digunakan dalam aplikasi berkinerja tinggi karena stabilitas dan akurasinya yang tinggi.
Keuntungan
Stabilitas dan Akurasi Jangka Panjang yang Tinggi: Sensor film tipis sputtered memberikan stabilitas jangka panjang yang luar biasa dan presisi tinggi.
Rentang Tekanan yang Luas: Mereka dapat menangani berbagai rentang tekanan, dari rendah hingga sangat tinggi.
Kompensasi Suhu: Mereka kurang terpengaruh oleh perubahan suhu dibandingkan dengan sensor piezoresistif.
Kemampuan Overload yang Kuat: Mereka dapat menahan kondisi yang melebihi batas yang ditentukan tanpa mengalami kerusakan atau degradasi kinerja yang signifikan, cocok untuk aplikasi di mana fluktuasi tekanan, suhu, atau kondisi operasi lainnya dapat terjadi secara tak terduga.
Keterbatasan
Biaya Lebih Tinggi: Karena proses manufaktur yang kompleks, sensor ini cenderung lebih mahal.
Aplikasi
Sensor film tipis sputtering banyak digunakan dalam dirgantara, otomasi industri, sistem tekanan tinggi, sistem hidrolik, dan peralatan berat.
2.Sensor Tekanan Silikon Piezoresistif
Prinsip Kerja
Sensor tekanan piezoresistif bekerja berdasarkan prinsip bahwa resistansi dari bahan semikonduktor tertentu (biasanya silikon) berubah ketika dikenakan tekanan mekanis. Diafragma silikon biasanya digunakan, dan ketika tekanan diterapkan, diafragma berubah bentuk. Perubahan ini menyebabkan perubahan resistansi dari bahan tersebut, yang kemudian diukur dan diubah menjadi pembacaan tekanan.
Keuntungan
Sensitivitas dan Akurasi Tinggi: Sensor tekanan berbasis silikon dikenal karena sensitivitasnya yang sangat baik dan pengukuran yang tepat. Dan stabilitasnya juga baik.
Ukuran Kecil: Teknologi ini memungkinkan desain yang kompak, ideal untuk aplikasi di mana ruang terbatas.
Efektif Biaya: Sensor piezoresistif relatif murah untuk diproduksi.
Keterbatasan
Sensitivitas Suhu: Sensor ini dapat sensitif terhadap fluktuasi suhu, yang mungkin memerlukan kompensasi tambahan.
Rentang Tekanan Terbatas: Mereka biasanya digunakan untuk aplikasi tekanan sedang dan mungkin tidak berfungsi dengan baik dalam kondisi ekstrem.
Aplikasi
Sensor silikon piezoresistif umumnya digunakan dalam otomotif, perangkat medis, dan sistem HVAC, di mana akurasi tinggi dan kekompakan sangat penting.
3. Sensor Tekanan Strain Gauge
Prinsip Kerja
Sensor tekanan strain gauge beroperasi dengan menggunakan strain gauge, yang merupakan resistor yang mengubah resistansi ketika diregangkan atau dikompresi. Strain gauge biasanya ditempelkan pada diafragma, yang berubah bentuk di bawah tekanan. Perubahan resistansi dari strain gauge kemudian diukur untuk menentukan tekanan yang diterapkan.
Keuntungan
Akurasinya Tinggi: Strain gauge dikenal karena akurasi dan keandalannya yang tinggi.
Rentang Aplikasi yang Luas: Mereka serbaguna dan dapat digunakan untuk berbagai rentang tekanan, dari tekanan rendah hingga sangat tinggi.
Biaya rendah: teknologi ini cukup matang dan menawarkan keuntungan ekonomi yang cukup.
Keterbatasan
Efek Suhu: Strain gauge dapat dipengaruhi oleh perubahan suhu, yang mungkin memerlukan kompensasi.
Kalibrasi Kompleks: Sistem berbasis strain gauge memerlukan kalibrasi yang tepat untuk memastikan akurasi.
Aplikasi
Sensor strain gauge digunakan dalam aplikasi yang memerlukan akurasi tinggi, seperti dalam pesawat terbang, instrumen medis, dan mesin industri.
4. Sensor Tekanan Film Tebal Keramik
Prinsip Kerja
Sensor film tebal keramik didasarkan pada substrat keramik yang dilapisi dengan film resistif. Film ini diterapkan menggunakan proses film tebal, di mana bahan konduktif disimpan ke keramik. Resistansi sensor berubah ketika tekanan diterapkan, yang kemudian diubah menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca.
Keuntungan
Daya Tahan Tinggi: Sensor tekanan keramik tahan terhadap lingkungan yang keras, suhu tinggi, dan bahan kimia agresif. Sangat tahan korosi.
Rentang Tekanan Luas: Mereka cocok untuk aplikasi tekanan dan suhu rendah dan tinggi.
Biaya Efektif: Mereka lebih murah untuk diproduksi dibandingkan dengan sensor film tipis.
Keterbatasan
Akurasi Lebih Rendah: Dibandingkan dengan sensor film tipis dan piezoresistif, sensor film tebal keramik biasanya memiliki akurasi lebih rendah.
Aplikasi
Sensor film tebal keramik umumnya digunakan dalam sistem otomotif, peralatan medis, sistem hidrolik, dan sistem pendingin.
5. Sensor Tekanan Kapasitif Keramik
Prinsip Kerja
Sensor tekanan kapasitif keramik memanfaatkan diafragma yang membentuk bagian dari kapasitor. Ketika tekanan diterapkan, diafragma bergerak, mengubah jarak antara pelat kapasitor dan dengan demikian mengubah kapasitansi. Perubahan kapasitansi ini diukur dan diubah menjadi data tekanan.
Keuntungan
Akurasi dan Stabilitas Tinggi: Sensor ini sangat akurat dan stabil dari waktu ke waktu, bahkan dalam kondisi lingkungan yang berfluktuasi.
Sensitivitas Tinggi: Sensor kapasitif keramik menawarkan sensitivitas yang sangat baik, terutama pada rentang tekanan rendah.
Konsumsi Daya Rendah: Sensor ini memerlukan daya lebih sedikit dibandingkan dengan jenis lainnya.
Keterbatasan
Sensitivitas terhadap Guncangan Mekanis: Mereka dapat sensitif terhadap guncangan mekanis dan getaran, yang dapat mempengaruhi kinerjanya.
Aplikasi
Sensor tekanan kapasitif keramik digunakan dalam aplikasi presisi tinggi, termasuk perangkat medis, sensor otomotif, dan sistem pemantauan tekanan industri.
6. Bagaimana Memilih Sensor Tekanan yang Tepat?
Karena ada begitu banyak jenis pemancar tekanan di pasaran, lalu bagaimana kita memilih yang tepat? Umumnya, itu tergantung pada faktor-faktor berikut.
Rentang Tekanan
Pilih sensor yang sesuai dengan rentang tekanan aplikasi Anda. Pastikan sensor dapat menangani tekanan maksimum dan minimum yang Anda harapkan untuk diukur.
Jenis Tekanan
Tekanan dibagi menjadi tekanan gauge, absolut, dan diferensial. Sensor tekanan gauge mengukur tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer. Sensor tekanan absolut mengukur tekanan relatif terhadap vakum sempurna. Sensor tekanan diferensial mengukur perbedaan antara dua tekanan. Pilih berdasarkan kebutuhan aplikasi Anda.
Kondisi Lingkungan
Pastikan sensor dapat beroperasi dalam batas suhu dan lingkungan yang diperlukan. Pilih bahan yang tepat untuk lingkungan yang berbeda.
Akurasi
Pastikan sensor memberikan akurasi yang dibutuhkan. Akurasi yang lebih tinggi sangat penting untuk aplikasi kritis.
Sinyal Keluaran
Sensor yang berbeda menawarkan sinyal yang berbeda, misalnya, output analog (misalnya, 4-20mA, 0-10V, 0.5-4.5V), dan output digital (misalnya, RS485, Modbus).
Catu Daya
Pilih sensor dengan catu daya yang sesuai dengan persyaratan sistem Anda. Misalnya, Catu Daya DC, daya baterai atau daya sonar.
Daya Tahan dan Umur Panjang
Pertimbangkan peringkat IP sensor, kinerja tahan ledakan. Sensor yang dirancang untuk lingkungan keras biasanya bertahan lebih lama dan memerlukan lebih sedikit pemeliharaan.
Biaya
Kecuali biaya produk, pertimbangkan juga biaya pemeliharaan dan kalibrasi dari waktu ke waktu.
7. Kesimpulan
Memilih sensor tekanan yang tepat melibatkan penilaian beberapa faktor kunci dan teknologi penginderaan. Apakah piezoresistif, kapasitif, film sputtering atau keramik, harus sesuai dengan persyaratan aplikasi spesifik Anda.
