(I) Základní princip práce
Hloubkový senzor patří do kategorietlakové hloubkové senzory. Jeho základní princip spočívá nazákon o hydrostatickém tlakuk měření hloubky vody. V podstatě se jedná o jednotku pro snímání tlaku kombinovanou s algoritmem převodu tlaku na hloubku.
Čím větší je hloubka vody, tím vyšší je statický tlak tvořený hmotností vody nad ním. Senzor přesně měří tlak kapaliny a převádí jej zpět na skutečnou hloubku. Vzorec hydrostatického tlaku je:P=ρgh
Přeuspořádání vzorce poskytuje výpočet hloubky:h = P / (ρg)
Kde:
h= naměřená hloubka vody
P= relativní tlak kapaliny (po odečtení atmosférického tlaku)
ρ= hustota kapaliny (přibližně . 1000 kg/m³ pro sladkou vodu, přibližně . 1025 kg/m³ pro mořskou vodu)
g= gravitační zrychlení (standardní hodnota 9,8 m/s²)
Pro rychlou orientaci: v typické sladké vodě odpovídá každý nárůst hloubky o 1 metr přibližnému zvýšení tlaku o 10 kPa. Tlak a hloubka mají lineární vztah.
(II) Snímač hloubky PG440 – Přehled produktu
Hloubkový senzor PG440 je vyvinut na základě našeho vlastního návrhukřemíkový piezorezistivní tlakový čip, se speciální optimalizací pro měření mořské vody. Pro kontakt s měřeným médiem používá izolovaný prvek pro snímání tlaku. Celá jednotka je řízena mikrokontrolérem a je vybavena sběrnicí CAN 2.0 pro digitální přenos signálu.
Produkt se skládá ze tří hlavních částí:mechanická struktura, hardwarové obvody a vestavěný software. Mechanická konstrukce zahrnuje snímací prvek, tlakový port, pouzdro, koncovku, vodotěsný konektor a propojovací kabel. Hardware se skládá ze čtyř funkčních desek plošných spojů. Vestavěný software je naprogramován do desky zpracování signálu, zpracovává výpočet dat a interakci příkazů.
1. Provozní proces
Snímač se instaluje pomocí vnějšího závitu G1/4. Měřená kapalina vstupuje přes tlakový port a působí na vestavěný piezorezistivní snímací čip, čímž dokončuje získávání tlakového signálu. V hardwarovém obvodu mikrokontrolér komunikuje s čipem pro úpravu signálu přes rozhraní SPI, poskytuje referenční napětí a provozní proud pro snímací prvek a současně čte data vzorkování ADC z čipu pro úpravu signálu. Po algoritmické kompenzaci a výpočtu jsou data převedena na standardní hodnotu tlaku a výstup přes sběrnici CAN 2.0.
2. Proces mechanické montáže
Vnitřní čip absolutního tlaku je spojen se základnou prvku citlivého na tlak silikonovou pryží.
Základna prvku citlivého na tlak a vlnitá membrána jsou laserově svařeny, utěsněny a naplněny olejem.
Kompletní sestava citlivá na tlak je laserem přivařena k tlakovému portu.
Tlakový port k pouzdru a pouzdro ke koncovému uzávěru jsou oba utěsněny laserovým svařováním.
Vodotěsný konektor je připevněn ke koncovce pomocí závitového spojení, což zajišťuje celkovou vodotěsnost.
3. Funkce obvodové desky
Jednotka obsahuje čtyři funkční obvodové desky:
Deska adaptéru signálu – Připájena k zadním kolíkům snímací sondy pro směrování a přechod signálu.
Deska zpracování signálu – Provádí výpočet, přizpůsobení a konverzi nezpracovaných vzorkovaných signálů, přičemž současně vydává analogové napěťové a digitální signály.
Deska napájecího zdroje – Poskytuje stabilní napájení všem modulům obvodů.
Deska EMC – Potlačuje elektromagnetické rušení a zvyšuje provozní stabilitu ve složitých prostředích.
Schéma kalibrace tlaku
Aby se eliminoval teplotní posun a chyby způsobené hardwarovými obvody, je produkt doplněn speciálním kalibračním systémem na bázi PC, který pracuje ve spojení s teplotní komorou a zařízením pro kalibraci tlaku pro kompletní kalibraci. Systém současně shromažďuje údaje o tlaku, teplotě a ADC, provádí výpočty, zesiluje signál a korekce parametrů prostřednictvím mikrokontroléru a kondicionačního čipu, čímž nakonec dosahuje vysoce přesného výstupu digitálního signálu.
Postup kalibrace:Je vybráno šest typických teplotních bodů: -10 stupňů, 5 stupňů, 20 stupňů, 40 stupňů, 55 stupňů a 80 stupňů. Při každé teplotě je aplikováno pět standardních tlakových úrovní: 0 MPa, 1,75 MPa, 3,5 MPa, 5,25 MPa a 7 MPa. Zařízení za těchto podmínek současně zachycuje odpovídající hodnoty ADC. Parametry kompenzace jsou generovány pomocí algoritmického přizpůsobení a ukládány do paměti Flash mikrokontroléru, čímž je dosaženo plného teplotního rozsahu a kompenzace chyb v plném rozsahu.
Elektrické a ochranné parametry
Napájení:Rozsah vstupního napětí napájecího čipu je 9 V až 40 V s podporou klasického napájení 28 V. Po palubní regulaci je provozní napětí 5V.
Elektrická izolace:Izolační odpor Větší nebo roven 100 MΩ při 100 V DC; obvod je elektricky izolován od kovového pouzdra.
Spotřeba energie:Jmenovitý provozní výkon<0.6 W; measured power consumption of a mature model in the same series is only 0.3 W, demonstrating excellent low‑power performance.
Stupeň ochrany:Navrženo pro IP65 (po GB/T 4208-2017); skutečné testování podobných modelů dosáhlo IP67, což zajišťuje spolehlivou ochranu proti vodě a prachu.
Základní specifikace výkonu a hmotnosti
Přesnost měření:Kombinovaná přesnost Menší nebo rovna 0,1 % FS (plný rozsah). Výrobek používá čip pro snímání absolutního tlaku s vyspělými algoritmy kompenzace teploty a tlaku, které poskytují stabilní přesnost.
Celková hmotnost:Rozdělení hmotnosti součásti – tlakový port 50 g, snímací prvek 18 g, pouzdro 20 g, koncovka 15 g, vodotěsný konektor 15 g, kabel 15 g, plošné spoje 21 g, zalévací vrstva 20 g. Celková hmotnost jednotky je 174 g, což odráží lehkou konstrukci.
Hlavní průběh programu
PG440 nabízí vysokou přesnost, nízkou spotřebu energie a robustní konstrukci – ideální pro sledování hloubky sladké vody, mořské vody a dalších kapalin. Kontaktujte nás ještě dnes pro více informací nebo přizpůsobené řešení.
📧 E-mail: mihuitec@gmail.com
📞 Telefon: +86 18066965135
🌐 Webové stránky: www.mihuitec.com
