berita perusahaan tentang Cara Meminimalkan Pergeseran Pemanasan Awal Sensor Tekanan

Fenomena drift suhu pada sensor tekanan dapat menyebabkan fluktuasi pembacaan hingga sistem mencapai suhu kerja. Situasi ini biasanya berdampak kecil. Namun, pada peralatan medis seperti ventilator rumah sakit, perangkat pengujian fungsi paru-paru, dan monitor neonatal yang memerlukan presisi tinggi terus-menerus, drift suhu ini tidak dapat diterima. Memeriksa sensor tekanan piezoresistif dasar membantu memahami dampak drift pemanasan awal.

Sensor ini terdiri dari badan utama (yaitu, "chip") dan diafragma silikon tipis dengan empat struktur torsi piezoresistif di permukaannya. Elemen piezoresistif mengubah nilai resistansinya dengan perubahan tegangan, dan biasanya diatur dalam struktur jembatan dan dipasang secara presisi pada permukaan diafragma untuk meningkatkan respons terhadap deformasi diafragma. Desain ini dapat secara efektif meningkatkan sensitivitas respons ketika perbedaan tekanan di kedua sisi diafragma berubah.

Ada dua sumber utama drift pemanasan awal pada sensor tekanan dasar. Salah satunya adalah offset pemanasan awal dari elemen penginderaan. Ketika sistem mencapai suhu operasi, tabung, suhu permukaan, dan bintik panas yang dihasilkan (kontribusi permukaan) menyebabkan ketidakseimbangan pada jembatan resistansi pada chip dan permukaan diafragma. Kenaikan suhu elemen penginderaan resistansi berbanding lurus dengan daya yang hilang dan karenanya berbanding lurus dengan kuadrat tegangan eksitasi sensor (ΔTαV2).

Oleh karena itu, ketika tegangan eksitasi dikurangi setengahnya, kenaikan suhu elemen penginderaan akan berkurang seperempat, sehingga mengurangi kondisi permukaan pemanasan awal sebanyak empat kali. Karena tingkat sinyal sensor juga akan berkurang seperempat dalam kedua kasus (dengan tegangan suplai yang dikurangi), efek keseluruhannya adalah mengurangi kesalahan pemanasan awal karena kontribusi permukaan sebanyak setengahnya. Namun, mengurangi catu daya sensor akan berdampak buruk pada tingkat kebisingan elektronik sistem.

Solusi lain yang disukai adalah menyesuaikan tegangan suplai sensor sesuai dengan persyaratan bandwidth sistem. Secara khusus, sensor hanya diberi daya saat dibutuhkan. Desain ini menyesuaikan waktu penyalaan sensor ke siklus tugas rata-rata (yaitu, siklus kerja), secara efektif menekan fenomena drift startup termal. Meskipun mekanisme implementasi metode ini sedikit lebih kompleks, ia menawarkan kinerja yang sangat baik tanpa memengaruhi tingkat kebisingan sistem.

Di sini, periode p antara pulsa daya aplikasi mengacu pada waktu ketika daya mati ditambah waktu ketika daya menyala. Ini adalah waktu yang diperlukan untuk semua sinyal stabil dan agar sensor mengambil pembacaan.

Misalnya, pertimbangkan perangkat yang perlu mengambil pembacaan setiap 500 ms, dengan waktu stabilisasi 4 ms dan waktu akuisisi sinyal 1 ms. Dibandingkan dengan sistem non-termodulasi, daya rata-rata sensor hanya 1% dari daya yang diterapkan ((1 ms + 4 ms) / 500 ms). Tentu saja, periode waktu ini bergantung pada persyaratan pengambilan sampel aplikasi. Karena pengaruh muatan permukaan, konsistensi p dan waktu t sangat penting. Namun, mengingat manfaat pengaturan catu daya sensor, ini adalah batasan sekunder.

Teknologi kompensasi suhu

Penyebab utama lain dari drift pemanasan awal sebenarnya lebih terkait dengan karakteristik penginderaan, yang sangat terkait dengan teknologi kompensasi suhu sistem. Sistem semacam itu biasanya dilengkapi dengan sensor suhu eksternal untuk mengkalibrasi sensor tekanan untuk menghilangkan pengaruh suhu. Dalam sistem sensor ganda, gradien suhu akan dihasilkan antara perangkat eksternal dan permukaan diafragma. Waktu yang dibutuhkan untuk gradien suhu ini stabil akan dianggap sebagai fenomena drift pemanasan awal.

Dengan menggunakan resistansi sensor (resistansi jembatan yang bervariasi dengan suhu) sebagai elemen penginderaan suhu, pengaruh ini dapat diminimalkan. Di sini, jembatan sensor tekanan menggantikan termistor (resistor yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu) yang biasanya digunakan dalam rangkaian, secara efektif membentuk jembatan Wheatstone. Jembatan sensor memiliki koefisien suhu positif (TCR) yang relatif tinggi, sehingga peningkatan suhu secara bertahap akan menyebabkan tegangan keluaran sinyal (Vt) dari bagian pemantauan suhu rangkaian menunjukkan perubahan negatif. Perubahan Vt relatif terhadap tegangan referensi (Vref) sebenarnya adalah pengukuran efektif dari suhu sensor itu sendiri. Elektronik sistem menggunakan pengukuran ini sebagai referensi kalibrasi suhu untuk sensor tekanan. Karena tidak perlu bergantung pada sensor suhu eksternal, tidak ada gradien suhu dalam sistem, sehingga menghilangkan apa yang disebut fenomena drift pemanasan awal. Lebih menyenangkan lagi, dengan menggabungkan pengaturan daya dan teknik kompensasi suhu, pengaruh drift pemanasan awal dapat dihilangkan hampir sepenuhnya.