高精度超低圧センサーの必要性

ボードに取り付けられた圧力センサーの利点とそれらを選択する際の考慮事項について学びます。

多くのアプリケーションでは、非常に高い精度を提供できる超低圧センサー（図1）が必要です。これには、医療用人工呼吸器や建物のエネルギー節約のための可変空気量（VAV）制御システムなどの多様な設計が含まれます。そして、ますます多くのエンジニアが、限られたスペースや信頼性などの一般的な問題に対処するために、ボードに取り付けられた圧力センサーに目を向けています。

図1.絶対圧、ゲージ圧、差圧を測定できるボードマウントソリューションとして、超低精度、高精度の圧力センサーを利用できます。ハネウェルの好意により使用された画像。

ボードに取り付けられた圧力センサーの利点

ボードマウント圧力センサー（図2）は、低圧、高精度のセンサーを必要とするアプリケーションを扱うエンジニアに人気のある選択肢になっています。これらのコンパクトなセンサーは、PCB（プリント回路基板）に簡単に取り付けることができるため、電子機器アセンブリに直接統合できます。

コンパクトな設置面積でスペースの制約に対応し、圧力の変化（絶対、差圧、ゲージなど）に非常に敏感な微細構造を利用しているため、正確で超低圧の測定値を取得できます。

さらに、ボードに取り付けられた圧力センサーの設計は、エネルギー効率が高いことを意味します。

図2.ボードマウント圧力センサーは非常にコンパクトで、回路や電子機器に簡単に統合できます。ハネウェルの好意により使用された画像。

高精度、超低圧センサーの医療用途

高精度の超低圧センサーを必要とする医療アプリケーションには、次のものがあります。

• 血液透析装置
• 人工呼吸器
• 麻酔器
• 睡眠時無呼吸マシン
• 医薬品化学

血液透析装置では、血液が人工腎臓に近づき、患者との間の血流を調節するときに、混合タンク内の圧力を調節するためにこれらの圧力センサーに依存しています。

あるいは、人工呼吸器では、フィルターの目詰まりの検出に加えて、患者の呼吸を監視し、呼吸が突然悪化したかどうかを検出するのに役立ちます。高精度の圧力センサーは、麻酔器で同様の目的を果たし、患者との間の空気と酸素の圧力を測定して、安全なレベルを超えないようにします。

CPAP、Auto-PAP、Bilevel-PAPなどの睡眠時無呼吸装置（図3）は、超低圧センサーを利用して、患者に空気が供給される圧力を監視します。また、血圧や病室の空気を監視するためにも使用されます。

図3.高精度、低圧のボードマウント圧力センサーは、人工呼吸器および麻酔装置で使用されます。画像はPixabayの好意で提供されました。

全体として、医薬品化学では、高精度の圧力センサーが化学分析装置で使用されます。たとえば、圧力センサーはピペットとともに使用され、正しい量の液体を吸引し、バイアルが置き忘れられていないかどうかを検出し、空気が吸い込まれていないことを確認し、障害物の存在を認識します。その他のアプリケーションには、フローサイトメトリー、分子検査、およびその他のカテゴリの自動化された実験室検査装置が含まれます。

その他のアプリケーション

また、フィルターの交換時期を最適化するためにフィルターに関連する圧力を監視したり、フィルターが目詰まりしているかどうかを判断したりするなど、建物の省エネには超低精度の圧力センサーが必要です。高精度の圧力センサーを使用して、開いているウィンドウに関連する圧力の変化を確認できるため、気流の自動変更やウィンドウの位置調整を行うことができます。

また、これらはVAVシステムに統合されており、建物全体の空気の流れのバランスが取れていることを確認します。超低、高精度の圧力センサーは、フローキャリブレーター、空気圧制御、ガスフロー計装、ガスクロマトグラフィー、気圧計などにも使用できます。

そして、これらのアプリケーションはすべて、ボードに取り付けられた圧力センサーソリューションの使用に直接役立ちます。

ボードマウント圧力センサーを選択する際の考慮事項

ボードに取り付けられたセンサーの選択には、圧力センサーに通常含まれる設計上の選択が含まれます（たとえば、動作圧力範囲、環境温度、媒体の種類）。ただし、ボードマウント製品ラインから最も適切な高精度、超低圧センサーを選択するには、より詳細に検討する必要がある考慮事項があります。

圧力範囲とバースト圧力

一部のアプリケーションでは、最高圧力に関する圧力範囲と、破裂圧力に関する潜在的な問題に関して、かなりの不確実性が存在する場合があります。 （校正された圧力範囲とは対照的に）高い使用圧力を含む範囲では、超低圧センサーを、害を及ぼすことなく、校正された範囲を超える圧力に継続的にさらすことができます。高い破裂圧力と組み合わせると、システム設計プロセスが簡素化され、潜在的なシステムのダウンタイムが削減され、システムの全体的な信頼性が向上します。

精度

圧力センサーの精度に影響を与える可能性のあるエラーには、圧力の非線形性、ヒステリシス、および非再現性の3つの基本的なタイプがあります。 FSS BFSL（フルスケールスパン、ベストフィット直線）で測定されることが多い非常に厳密な精度により、システム効率が向上し、顧客のキャリブレーション要件が軽減され、ソフトウェア開発がより簡単になり、システムの設計が最小限に抑えられます。

トータルエラーバンド

TEB（Total Error Band）は、補正された温度範囲全体で、精度、オフセット、FSS（フルスケールスパン）、オフセットへの熱効果、スパンへの熱効果、および熱ヒステリシスに関連するエラーを考慮に入れます。高精度の圧力センサーが正確で信頼性が高く、再現性のある測定値を提供するには、TEBを考慮する必要があります。

システム全体の精度を向上させることに加えて、TEBに依存することには他にも利点があります。 TEBが低いボードに取り付けられた高精度圧力センサーを選択すると、精度の部品間のばらつきが最小限に抑えられ、センサーの互換性が向上します。最後に、TEBが小さい圧力センサーは、すべてのセンサーが個別の校正とテストを必要としないため、製造時間とコストを削減します。

安定性

安定性はシステム全体のパフォーマンスにとって重要であり、キャリブレーションの必要性を最小限に抑えるのに役立ちます。また、センサーの保守や交換の必要性を最小限に抑えることで、システム全体の稼働時間をサポートします。これは、健康や福祉に影響を与えるようなミッションクリティカルなアプリケーションに特に当てはまります。

エネルギー効率

ボードマウント圧力センサーに関連する消費電力は、システム全体のパフォーマンスへの貢献など、さまざまな理由から非常に重要です。さらに、高精度、低圧センサーのアプリケーションの多くはポータブルである必要があり、低消費電力によりバッテリー寿命を延ばすことができます。さらに優れているのは、電力要件をさらに削減するためのオプションのスリープモードを含む製品ラインです。

水分感受性レベル1

IIPC / JEDEC J-STD-020D.1水分感度レベル1の要件を満たす圧力センサーにより、はんだリフローの取り付けや修理を、長時間の焼き付けを必要とせずに、はるかに安全なプロセスにすることができます。これにより、ユーザーは、リフロー中に頻繁に発生する一般的な機械的および熱的損傷を回避でき、結果が安定しており、リフロープロセス後すぐに使用できるため、リーン生産方式をサポートします。さらに、湿気に対する感度に関するこのような厳格な基準を満たすことで、適切に保管された場合の無制限の床寿命もサポートされます。

サンプル製品：Honeywell TruStability HSC

アプリケーションで高精度の超低圧センサーソリューションが必要な場合は、ボードに取り付けられたオプションが最適です。 Honeywell TruStability HSC（高精度シリコンセラミック）シリーズのボードマウント圧力センサーは、±1.6 mbar〜±10 bar、±160 Pa〜±1 MPa、±0.5 inH20〜±150psiなどの広い圧力範囲で利用できます。圧力バースト用。これらは、0°C〜50°C [32°F〜122°F]の温度範囲で校正された±0.25％FSS BFSLの業界最高の精度を提供し、±1％FSS〜±3％FSSTEBで温度補償されます。 。

TruStability HSC（超低圧センサーは、絶対圧、差圧、ゲージ圧の測定に使用できます。すべて、非常に低い消費電力（通常は10mW未満）で優れた安定性を備え、オプションのスリープモードをリクエストに応じて利用できます。

HoneywellのHSCシリーズは、IIPC / JEDECJ-STD-020D.1水分感度レベル1の要件も満たしています。さらに、これらの超低圧センサーは、オンボードの特定用途向け集積回路（ASIC）を使用して、温度効果、感度、センサーオフセット、および非線形性について完全に校正され、温度補償されています。

Sager Electronicsは、Honeywell SensingとIoTの正規の在庫販売代理店であり、TruStabilityボードマウント圧力センサーやその他のセンサーおよびスイッチングソリューションを幅広く提供しています。これらのセンサーの詳細については、ここをクリックするか、sager.comのHoneywellカタログにアクセスしてください。

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