Che cos'è un sensore di pressione
Un sensore di pressione trasforma la pressione in una tubazione, in un cilindro o in un vaso in un segnale elettrico che la macchina può leggere. Su un gruppo oleodinamico, una linea pneumatica, uno skid di pompaggio o un banco di prova, è l'elemento che permette al sistema di controllo di sapere cosa sta facendo il fluido, invece di rimettersi a un operatore che legge un quadrante.
Il termine copre due cose che nei cataloghi vengono spesso separate e nelle installazioni mai. Un elemento sensibile da solo produce un segnale piccolo, che va condizionato prima che qualcosa possa leggerlo. Un trasmettitore racchiude l'elemento con l'elettronica che lo amplifica, lo linearizza e lo compensa termicamente, e con uno stadio di uscita che pilota un segnale standard. Quasi tutto ciò che si acquista per la costruzione di macchine è il secondo tipo, e infatti nella pratica i due termini si usano come sinonimi.
Per una macchina la scelta ruota attorno a quattro domande: cosa deve tollerare la tecnologia di rilevamento, rispetto a quale riferimento si legge la pressione, quale uscita accetta il sistema di controllo e quale attacco di processo ha già il punto di presa. L'ultima è spesso il vincolo fisso, perché un attacco esistente non si cambia con la stessa facilità con cui si cambia un sensore.
Come misura un sensore di pressione
Tre tecnologie coprono la maggior parte dei sensori di pressione montati su macchina, e ciascuna fallisce in modo diverso. Un elemento piezoresistivo usa una membrana in silicio con una rete di resistori diffusi: è sensibile, economico e ben adatto a gas puliti e secchi e a pressioni moderate, ed è la tecnologia dietro la maggior parte dei trasmettitori di costo contenuto. Un estensimetro a film sottile deposita l'estensimetro direttamente su una membrana d'acciaio, il che dà un elemento robusto per pressioni più alte e per servizi oleodinamici, con migliore resistenza ai picchi di pressione. Un elemento capacitivo misura la freccia di flessione di una membrana rispetto a un elettrodo fisso, e si sceglie dove contano più la stabilità e l'ampiezza del campo di lavoro utile che il costo.
La compensazione di temperatura è ciò che distingue un elemento da uno strumento. Tutte e tre le tecnologie derivano con la temperatura ambiente e di processo, e la deriva è maggiore del valore di accuratezza sul campo di lavoro, finché non viene corretta. La compensazione avviene nell'elettronica: ecco perché un trasmettitore costa più dell'elemento nudo, e perché la specifica di temperatura dell'elettronica conta quanto il limite di temperatura del mezzo.
Anche il percorso meccanico che la pressione compie per raggiungere l'elemento conta quanto l'elemento stesso. Un trasmettitore montato direttamente su un punto di presa vede il fluido direttamente. Un trasmettitore dietro una linea di impulso vede una pressione che la linea ha modificato: condensa in una linea del gas, o gas in una linea dei liquidi, cambiano ciò che arriva, e una sorgente pulsante come una pompa alternativa impone un'oscillazione che una lettura diretta segue. Uno smorzamento all'attacco di processo, o una linea di impulso predisposta per trattenere la fase giusta, fa parte del rendere significativa la misura.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Tecnologia di rilevamento | Piezoresistiva, a estensimetro a film sottile o capacitiva | Tolleranza a sovrapressione e picchi, stabilità nel tempo, e il campo di pressione in cui la tecnologia dà il meglio di sé. |
| Riferimento di pressione | Relativa, assoluta, sigillata o differenziale | Cosa significa lo zero. Un sensore relativo legge rispetto all'atmosfera e si sposta con le condizioni meteo; uno assoluto no, il che conta su un sistema in vuoto o su un vaso chiuso. |
| Campo di misura e punto di lavoro | Il campo completo del sensore rispetto alla pressione alla quale la macchina lavora di norma | Il più piccolo scarto che si riesce a risolvere in servizio, che è di solito ciò su cui l'applicazione davvero conta. |
| Forma dell'uscita | Corrente a due fili, tensione a tre fili, o un bus digitale | Come il sensore si collega al controllore e come viene cablato. Le funzioni dei contatti cambiano da una forma all'altra, quindi la forma va decisa prima di pianificare il cablaggio. |
| Tensione di alimentazione | La tensione nominale disponibile sulla macchina, ed eventualmente una versione che accetta un campo ampio | Se il sensore funziona con la tensione di comando già presente, e se va prevista un'alimentazione separata. |
| Attacco di processo | Filettato, a flangia, a morsetto o su misura | Se il sensore si adatta all'attacco esistente. Una filettatura su misura di solito costa meno che riprendere il collettore. |
| Connessione elettrica | Spina, pressa per cavo stagna o connettore circolare | Come il sensore viene sostituito in servizio, e come la connessione resiste a refrigerante, lavaggi e vibrazioni. |
| Materiali a contatto e temperatura del mezzo | Materiale del corpo e della membrana, e versione per temperatura | Se il mezzo attacca il sensore, e se il campo di temperatura standard copre il processo o serve la versione per alte temperature. |
Come scegliere un sensore di pressione
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Pressione normale di lavoro e pressione di picco | Il campo decide la risoluzione, e il picco decide cosa il sensore deve sopportare | Indichi pressione normale e massima separatamente, e dica se il picco è sostenuto o un transitorio all'avviamento. |
| Riferimento di pressione | Definisce lo zero, e un riferimento scelto male non si corregge dopo con una taratura | Specifichi relativa, assoluta o sigillata in modo esplicito, invece di dedurla dal tipo di macchina. |
| Mezzo e sua temperatura | Corrosione e temperatura sono le due cause più comuni di guasto precoce di un sensore di pressione su macchina | Indichi il fluido, la sua concentrazione se non è acqua o olio puliti, e la temperatura al punto di presa. |
| Attacco di processo esistente | L'attacco è di solito il vincolo fisso, perché riprendere un collettore costa più che adattare il sensore | Indichi la filettatura, o le dimensioni se si tratta di una flangia o di un morsetto, e la superficie di tenuta. |
| Ingresso del sistema di controllo | Il tipo di ingresso del controllore e il cablaggio già posato decidono la forma dell'uscita | Indichi la scheda di ingresso e se accetta una corrente o una tensione, e dove verrà collegato il sensore. |
| Ambiente attorno al sensore | Vibrazioni, lavaggi, refrigeranti ed esposizione all'aperto agiscono sia sul corpo sia sul raccordo | Descriva dove si trova il sensore sulla macchina, e se verrà bagnato a getto o coperto di trucioli. |
| Comportamento dinamico della sorgente | Una pompa pulsante o una valvola che chiude in fretta impongono una pressione oscillante che cambia il significato della lettura | Indichi se la pressione è stazionaria o pulsante, e se si vuole una lettura smorzata o mediata. |
Un sensore di pressione misura in un punto del sistema. Quando una portata deve essere desunta dalla pressione, il risultato dipende dalla geometria fra il punto di presa e il riferimento, quindi lo stesso sensore dà risposte diverse su installazioni diverse.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un sensore di pressione si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa la distingue da un sensore di pressione |
| Sensori di forza | Un sensore di forza misura un carico applicato direttamente a esso, mentre un sensore di pressione misura la forza per unità di superficie di un fluido. La distinzione conta per il montaggio meccanico, non per l'elettronica: un sensore di forza prende il carico attraverso il proprio corpo, e una lettura di pressione non lo sostituisce, se non conoscendo l'area e tenendola costante. |
| Sensori di livello | Una misura di livello è spesso ricavata dalla pressione in fondo a un vaso, e funziona solo se la densità è nota e costante. Quando la densità varia, o quando il vaso è aperto in alto sull'atmosfera, un sensore di livello che misura l'interfaccia direttamente è la risposta più affidabile. |
| Sensori di temperatura | Una grandezza diversa misurata allo stesso modo, nel senso che entrambe arrivano al controllore come valore analogico. Servono spesso insieme sullo stesso skid, e si specificano separatamente perché i campi di pressione e di temperatura raramente coincidono. |
| Manometri | Una lettura locale senza uscita elettrica. Se l'operatore legge la pressione al punto d'uso e nulla deve arrivare a un controllore, il manometro è più semplice e più robusto; il sensore esiste perché il valore possa essere utilizzato altrove. |
| Pressostati | Un pressostato cambia stato a un valore di soglia e produce un contatto: segnala che un limite è stato superato, non qual è la pressione. Se il controllore ha bisogno del valore, un pressostato non può fornirlo; se conta solo il limite, il pressostato è la risposta più semplice. |
| Trasmettitori di pressione | Lo stesso strumento specificato però per un impianto di processo anziché per una macchina, dove l'accento cade sulle norme degli attacchi di processo, sulla compatibilità delle parti a contatto, sulle membrane di separazione remote e sulle certificazioni per ambienti a rischio di esplosione. Su una macchina compatta sono invece il corpo, il raccordo e l'interfaccia elettrica a decidere. |
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Il campo di pressione da misurare, con il punto normale di lavoro e il massimo
- Se la lettura è relativa, assoluta, sigillata o differenziale
- Il fluido, la sua temperatura al punto di presa e la concentrazione se non è acqua o olio puliti
- L'attacco di processo sulla macchina: filettatura, flangia, morsetto o su misura
- La forma dell'uscita che accetta il controllore, e la relativa tensione di alimentazione
- Se la pressione è stazionaria o pulsante
- Il tipo di connessione elettrica preferita, e come il sensore verrà sostituito in servizio
- Se il sensore sarà esposto a lavaggi, refrigeranti o condizioni all'aperto
- Se servono documenti a corredo del sensore, e in quale forma
