Trasmettitori di pressione e trasduttori di pressione

Un trasmettitore di pressione, definito anche trasduttore di pressione o convertitore di pressione, è un sensore di pressione, che converte la pressione di un fluido in un segnale elettrico di corrente o di tensione. I trasmettitori e i trasduttori di pressione più diffusi accreditati in ambito industriale sono i seguenti:

• Trasmettitori di pressione con segnale di uscita in corrente (4-20 mA).
• Trasduttori di pressione con segnale di uscita in tensione (0-10 V o 0,5-4,5 V raziometrici).

Dal momento che la misura della pressione è fondamentale in moltissimi processi, i convertitori di pressione sono usati frequentemente in svariati settori e in molteplici impianti a pressione.

Come funziona un trasmettitore di pressione?

Per funzionare, un trasduttore di pressione necessita di alimentazione elettrica esterna (V CC).

Il fluido in pressione entra all’interno del sensore e genera una forza nella cella di misura, che include un ponte di Wheatstone di resistori ohmici. Questi resistori cambiano in proporzione alla forza applicata e generano una tensione di uscita, che è amplificata e processata con dei dispositivi elettronici in modo da generare dei segnali di uscita standard come 4-20 mA o 0-10 V.

Trasmettitore di pressione con uscita 4-20 mA

Un trasmettitore di pressione con uscita di corrente 4-20 mA può trasmettere il segnale a lunga distanza senza perdita di accuratezza. È anche meno sensibile alle interferenze elettromagnetiche.

I_out = 4 mA + (pressione misurata / range di pressione del trasmettitore) x 16 mA

Trasduttore di pressione con uscita 0-10 V

Un trasduttore di pressione con uscita di tensione 0-10 V può trasmettere il segnale a una distanza massima di 30 m, per evitare cali di tensione significativi sulla linea del segnale. Si deve scegliere un carico in uscita altamente resistivo (con valore minimo tipico di 4,7 kΩ).

U_out = (pressione misurata / range di pressione del trasduttore) x 10 V

Trasduttore di pressione con uscita 0,5-4,5 V raziometrico

Un trasduttore di pressione raziometrico ha un segnale di uscita direttamente proporzionale alla tensione di alimentazione. Può condividere la medesima tensione di alimentazione utilizzata per alimentare i convertitori A/D, ciò consente di evitare gli errori dovuti ad alimentazioni separate. I trasduttori di pressione raziometrici sono utilizzati principalmente in applicazioni nel settore automobilistico.

U_out = U_v+ x [0,1 + (pressione misurata / range di pressione del trasduttore) x 0,8 V]

U_v+ = tensione di alimentazione

Accuratezza dei trasmettitori e dei trasduttori di pressione

Si definisce accuratezza di un trasmettitore di pressione la deviazione del segnale di uscita effettivo rispetto alla linea ideale teorica. Questa deviazione è determinata da: non linearità, isteresi, non-ripetibilità e deviazione dal punto zero. Si può definire in due diversi modi:

• Come deviazione massima dalla linea ideale, per esempio ± 0,5% Fulll Scale (FS) del range di pressione.
• Come deviazione media dalla linea ideale, per esempio ± 0,25% Best Fit Straight Line (BFSL).

In genere, la deviazione media corrisponde alla metà della deviazione massima.

L’accuratezza viene definita a temperatura ambiente e utilizzando un dispositivo nuovo.

Esistono altri fattori che influenzano il valore dell’errore totale, per esempio la temperatura e l’invecchiamento, che sono specificati separatamente.

Isteresi dei trasmettitori e dei trasduttori di pressione

L’isteresi indica la differenza di segnale di uscita in condizioni di pressione in crescita contro in condizioni di pressione in diminuzione. Per i trasmettitori di pressione Suco il valore dell’isteresi è molto basso e trascurabile.

Errore di temperatura nei trasmettitori e nei trasduttori di pressione

La temperatura ha un’influenza significativa sui trasmettitori di pressione, quindi, per calcolare il valore dell’errore totale del trasduttore di pressione, il valore dell’errore condizionato dalla temperatura viene aggiunto a quello dell’accuratezza.

Entro un intervallo di temperatura compensata gli errori legati alla temperatura sono ridotti al minimo facendo ricorso a dispositivi elettronici. Al di fuori dell’intervallo di temperatura compensata, il valore massimo dell’errore non è definito, tuttavia il trasmettitore di pressione continua a funzionare.

Errore di non ripetibilità nei trasmettitori e nei trasduttori di pressione

La non ripetibilità definisce la riproducibilità del segnale di uscita per la medesima pressione di ingresso. Per esempio, se applichiamo la medesima pressione di ingresso tre volte, la varianza tra i tre valori dell’uscita fornisce l’errore di non ripetibilità.

Stabilità a lungo termine dei trasmettitori e dei trasduttori di pressione

L’invecchiamento incide sull’accuratezza di un trasmettitore di pressione; con il termine di stabilità a lungo termine si fa riferimento agli effetti che esso produce sul valore dell’errore totale.

Tensione di esercizio e resistenza ohmica per trasmettitori e trasduttori di pressione

Tutti i trasmettitori di pressione funzionano con tensione continua e non hanno isolamento galvanico. La tensione di alimentazione potrà variare all’interno dell’intervallo indicato nelle schede tecniche senza influenzare il segnale di uscita (il trasduttore raziometrico costituisce un’eccezione).

Inoltre, al fine di garantire il perfetto funzionamento del trasmettitore di pressione, si deve collegare un adeguato carico ohmico.

Responsabilità nella selezione di trasmettitori e trasduttori di pressione

Le specifiche sulla compatibilità con i fluidi non possono essere generalizzate in quanto riguardano i materiali utilizzati dal fabbricante. Le informazioni non possono essere utilizzate per tutti gli casi di applicazione.

La verifica dell'idoneità di un trasduttore di pressione SUCO per un'applicazione specifica è sotto la responsabilità dell'utilizzatore. È possibile che l'idoneità possa essere verificata solo con prove sul campo appropriate.

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