Tryckgivarteknologi

Våra tryckgivare från Trafag är baserade på Wheatstones brygga. Wheatstone bryggan är en elektrisk krets där tre kända och ett okänt motstånd kopplas över en galvanometer för att med stor noggrannhet bestämma det okända motståndet. Vid tryckförändringar deformeras ett membran vilket ger en proportionell förändring i resistans. Detta påverkar i sin tur strömmen genom bryggan som detekteras av den interna elektroniken.

En tryckgivare består i grunden av två stycken vitala delar.
Ett sensorelement som konverterar trycket till en elektrisk signal och en elektronik som konverterar och linjäriserar signalen. Sensorelementet och elektroniken, som idag består av en helt ny ASIC, kan ses som tryckgivarens hjärta och hjärna.

Sensorelement finns i huvudsak i tre olika utföranden; tunnfilm på stål-, tjockfilm på keramik- samt piezoresistiva-element. Nedan kan du läsa mer om tunnfilm på stål och tjockfilm på keramik sensorerna.

Tunnfilm på stål sensor

Med sputteringteknik påförs en resistiv film på ett membran av stål. Filmen är bara några mikrometer i tjocklek och fungerar som en trådtöjningssensor då membranet blir påverkat av ett tryck. Förändringen i trådtöjningssensorns resistans bestäms av wheatstone bryggan.
En tryckgivare med tunnfilm på stål sensor har ofta två delar som utsätts för det medie som skall mätas, stålmembranet och tryckanslutningen. Våra tryckgivare från Trafag har ett membran av rostfritt stål 1.4542 (AISI 630) som har hög mekanisk styrka och god korrosionsbeständighet. Tryckanslutningen är normalt ihop svetsad med membranet för att uppnå en pålitlig och läckagefri anslutning, denna design behöver inga interna tätningar.

Tunnfilm på stål har följande fördelar:

  • Mycket god stabilitet över hela livslängden
  • Tål hög medietemperatur
  • Svetsad konstruktion utan O-ringar
  • Tål mycket höga övertryck och nominella tryck upp till 3000 bar.

Tjockfilm på keramik sensor

Den här typen av sensorer har en tryckt resistiv beläggning på en keramisk kropp. Funktionsmässigt så fungerar tjockfilm på keramik sensorer på liknande sätt som tunnfilm på stål sensorer, med en wheatstone brygga som detekterar resistansförändringar.

Tjockfilm på keramik tekniken är framtagen för att vara ett alternativ till tunnfilm på stål tekniken.
Tryckgivare med den här teknologin kräver en intern tätning då det keramiska materialet i sensorn inte kan förenas med tryckanslutningen som oftast är gjord i metall. Då Trafags keramiska sensorer är mycket korrosionsbeständiga, tål aggressiva medier och tryckanslutningen kan göras i olika material är det ofta tätningen som bestämmer tryckgivarens korrosionsbeständighet. Den tätande O-ringen kan fås i ett flertal olika material. Standard O-ringen är av Viton, som har god korrosionsbeständighet och tål temperaturer upp till 200°C. Viton kan dock tappa formen vid lägre temperaturer vilket gör att en tätning av Neopren väljs för till exempelvis kylanläggningar.
Väljer man material i tätningen efter processmediets egenskaper kan man få en tryckgivare som bättre tål aggressiva medier med tjockfilm på keramik teknik än med tunnfilm på stål teknik.

Tjockfilm på keramik sensorer har följande fördelar:

  • Tålig mot aggressiva medier
  • Idealisk för lågtrycksmätning och absolut mätning.
  • Mindre kostsam än Tunnfilm på stål teknik.

Elektronik och ASIC

Trafags tryckgivare utmärker sig med hög tillförlitlighet och funktionalitet. För att förverkliga störningsfri signalförstärkning och samtidigt hålla ett högt signal till brus förhållande har Trafag tagit fram en egenutvecklad ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

Den nya elektroniken har följande fördelar jämfört med konventionell teknik:

  • Stödjer alla nuvarande sensor teknologier (tunnfilm på stål, tjockfilm på keramik, piezoresistiva)
  • Temperaturområde -40…125°C
  • Tre oberoende ingångar (tryck, temperatur och en ytterligare parameter)
  • Signaler på bara några mV kan processeras
  • Omfattande kompenserings möjligheter med tredimensionella kurvor

Läs mer om olika tryckgivare...