(I) Základný pracovný princíp
Hĺbkový snímač patrí do kategóriesnímače hĺbky založené na tlaku. Jeho základný princíp je založený nazákon hydrostatického tlakuna meranie hĺbky vody. V podstate ide o jednotku na snímanie tlaku kombinovanú s algoritmom prevodu tlaku na hĺbku.
Čím väčšia je hĺbka vody, tým vyšší je statický tlak vytvorený hmotnosťou vody nad ňou. Senzor presne meria tlak kvapaliny a prevádza ho späť na skutočnú hĺbku. Vzorec hydrostatického tlaku je:P=ρgh
Preusporiadanie vzorca poskytuje výpočet hĺbky:h = P / (ρg)
kde:
h= nameraná hĺbka vody
P= relatívny tlak kvapaliny (po odpočítaní atmosférického tlaku)
ρ= hustota kvapaliny (približne . 1000 kg/m³ pre sladkú vodu, približne . 1025 kg/m³ pre morskú vodu)
g= gravitačné zrýchlenie (štandardná hodnota 9,8 m/s²)
Pre rýchlu orientáciu: v typickej sladkej vode zodpovedá každý nárast hĺbky o 1 meter približnému zvýšeniu tlaku o 10 kPa. Tlak a hĺbka majú lineárny vzťah.
(II) Snímač hĺbky PG440 – Prehľad produktu
Hĺbkový senzor PG440 je vyvinutý na základe nášho vlastného dizajnukremíkový piezorezistívny tlakový čip, so špeciálnou optimalizáciou na meranie morskej vody. Pre kontakt s meraným médiom využíva izolovaný prvok snímajúci tlak. Celá jednotka je riadená mikrokontrolérom a je vybavená zbernicou CAN 2.0 pre digitálny prenos signálu.
Produkt sa skladá z troch hlavných častí:mechanická štruktúra, hardvérové obvody a vstavaný softvér. Mechanická konštrukcia obsahuje snímací prvok, tlakový port, puzdro, koncovku, vodotesný konektor a spojovací kábel. Hardvér obsahuje štyri funkčné dosky plošných spojov. Zabudovaný softvér je naprogramovaný do dosky na spracovanie signálu, ktorá spracováva výpočet údajov a interakciu príkazov.
1. Prevádzkový proces
Snímač sa inštaluje cez vonkajší závit G1/4. Meraná kvapalina vstupuje cez tlakový port a pôsobí na vstavaný piezorezistívny snímací čip, čím sa dokončuje získavanie tlakového signálu. V hardvérovom obvode mikrokontrolér komunikuje s čipom na úpravu signálu cez rozhranie SPI, pričom poskytuje referenčné napätie a prevádzkový prúd pre snímací prvok, pričom súčasne číta údaje vzorkovania ADC z čipu na úpravu signálu. Po algoritmickej kompenzácii a výpočte sú údaje prevedené na štandardnú hodnotu tlaku a výstup cez zbernicu CAN 2.0.
2. Proces mechanickej montáže
Vnútorný čip absolútneho tlaku je pripevnený k základni prvku citlivého na tlak silikónovou gumou.
Základňa prvku citlivého na tlak a vlnitá membrána sú zvárané laserom, utesnené a naplnené olejom.
Kompletná zostava citlivá na tlak je laserovo privarená k tlakovému portu.
Tlakový port k puzdru a puzdro ku koncovému uzáveru sú utesnené laserovým zváraním.
Vodotesný konektor je pripevnený ku koncovému uzáveru pomocou závitového spojenia, čím je zaistený celkový vodotesný výkon.
3. Funkcie dosky plošných spojov
Jednotka obsahuje štyri funkčné dosky plošných spojov:
Doska adaptéra signálu – Prispájkovaná k zadným kolíkom snímacej sondy na smerovanie a prechod signálu.
Doska na spracovanie signálu – Vykonáva výpočet, prispôsobenie a konverziu nespracovaných vzorkovaných signálov, pričom súčasne vydáva analógové napäťové a digitálne signály.
Doska napájacieho zdroja – Poskytuje stabilné napájanie všetkým modulom obvodov.
EMC doska – Potláča elektromagnetické rušenie, čím zvyšuje prevádzkovú stabilitu v zložitých prostrediach.
Schéma kalibrácie tlaku
Na odstránenie kolísania teploty a chýb spôsobených hardvérovými obvodmi je produkt sprevádzaný špeciálnym kalibračným systémom na báze PC, ktorý pracuje v spojení s teplotnou komorou a zariadením na kalibráciu tlaku na kompletnú kalibráciu. Systém súčasne zhromažďuje údaje o tlaku, teplote a ADC, vykonáva výpočty, zosilňuje signál a koriguje parametre prostredníctvom mikrokontroléra a kondicionačného čipu, čím v konečnom dôsledku dosahuje vysoko presný výstup digitálneho signálu.
Postup kalibrácie:Vyberie sa šesť typických teplotných bodov: -10 stupňov, 5 stupňov, 20 stupňov, 40 stupňov, 55 stupňov a 80 stupňov. Pri každej teplote sa používa päť štandardných úrovní tlaku: 0 MPa, 1,75 MPa, 3,5 MPa, 5,25 MPa a 7 MPa. Za týchto podmienok zariadenie súčasne zachytáva zodpovedajúce hodnoty ADC. Parametre kompenzácie sa generujú pomocou algoritmického prispôsobenia a ukladajú sa do pamäte Flash mikrokontroléra, čím sa dosahuje plný teplotný rozsah a kompenzácia chýb v plnom rozsahu.
Elektrické a ochranné parametre
Napájanie:Rozsah vstupného napätia napájacieho čipu je 9 V až 40 V s podporou klasického napájania 28 V. Po palubnej regulácii je prevádzkové napätie 5 V.
Elektrická izolácia:Izolačný odpor väčší alebo rovný 100 MΩ pri 100 V DC; obvod je elektricky izolovaný od kovového krytu.
Spotreba energie:Menovitý prevádzkový 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:Navrhnuté podľa IP65 (na GB/T 4208-2017); skutočné testovanie podobných modelov dosiahlo IP67, čo zaisťuje spoľahlivú ochranu proti vode a prachu.
Základné špecifikácie výkonu a hmotnosti
Presnosť merania:Kombinovaná presnosť Menšia alebo rovná 0,1 % FS (plný rozsah). Produkt používa čip na snímanie absolútneho tlaku s vyspelými algoritmami kompenzácie teploty a tlaku, ktoré poskytujú stabilnú presnosť.
Celková hmotnosť:Rozdelenie hmotnosti komponentov – tlakový port 50 g, snímací prvok 18 g, puzdro 20 g, koncovka 15 g, vodotesný konektor 15 g, kábel 15 g, plošné spoje 21 g, zalievacia vrstva 20 g. Celková hmotnosť jednotky je 174 g, čo odráža ľahkú konštrukciu.
Hlavný priebeh programu
PG440 ponúka vysokú presnosť, nízku spotrebu energie a robustnú konštrukciu – ideálnu pre sledovanie hĺbky sladkej vody, morskej vody a iných tekutín. Kontaktujte nás ešte dnes pre viac informácií alebo prispôsobené riešenie.
📧 E-mail: mihuitec@gmail.com
📞 Telefón: +86 18066965135
🌐 Webstránka: www.mihuitec.com
