2013年6月19日水曜日

圧力センサ

気圧センサの次に書くエントリとしてなんとも微妙な感じですが
今回は圧力センサの話です

・気圧センサと圧力センサの違い
基本的に気圧センサというのは読んで字の如く気体の圧力を測定するものですが
狭義では大気圧を測定するためのセンサという認識です(あくまでも僕の考え方)
大気圧というのは数十kPaから130kPa程度の範囲です
対して圧力センサというのはあらゆる圧力を測定できるセンサという認識です
もちろん気圧センサも圧力センサの一部です
基本的に今まで圧力は気圧だけを測定していましたが
次は地球の内部に向かっていく方向も測定したくなり
圧力センサを買う流れとなりました

例えば水は10m毎に1気圧増加するので、現在の水圧を測定すれば現在の深度もわかるというわけです

そこで今回は0MPaから1MPaまで測定できるセンサをRSで買いました
1MPaというのは高圧ガスの問題で校正が面倒というのと
深度100mがおよそ1MPaになるので さすがにそれだけ測れれば十分だろうという考えです

今回買った圧力センサは電流出力で
計測部にかかる圧力に比例して電流が増加していきます
なお計測部の動作電流としてオフセット4mAが設定されています
直接電流を読んでもいいですが、基本的にマイコンのADCは電圧検出のため
一旦抵抗器を介して電圧に変換しています
抵抗器はメーカーPDFの使用可能範囲から、簡単に計算できる100Ωを選択し、センサと一緒にRSで買いました(0.05%品で2800円でした ぼくが普段使っている抵抗の2800倍 もしくは14000倍です コレだからn倍って表現は好きじゃないんだよ。。)

なお、センサの特性上電源電圧が8-30V必要で
抵抗を100Ωとした場合の電圧範囲は10-26Vです
一般的なマイコンの電源範囲ではないので、専用の電源が必要になります
PINフォトの放射線検出から30Vを受け取って7812を介すとか
さもなくば5Vから昇圧DCDCで15Vを作るとかしなければいけません


今回はセンサの動作確認が目的だったのでAC100Vからスイッチング電源で15Vを作成し、値はテスターで読みました

近所の知り合い宅のコンプレッサーを借りて試験しました
0MPa-1MPaだとコンプレッサーの圧力範囲なので楽

センサは開口部がG1/4になっているので市販のG1/4ハイプラグカプラメネジを使えば簡単にコンプレッサーと接続出来ます

0.5MPa単位で測定しプロットしたグラフがこちら
※1) 0.5MPaは測定していないため0V
※2) 動作電流4mAのオフセットとして4Vがあります

良い感じに0から8MPaまで直線になっています
もう少し詳しく計測すればマイコンでADCした結果から圧力を計算することも可能でしょう

とりあえず第一目標「高圧を測れて液体にも耐えられるセンサを探す」はクリアしました


なおこのセンサは専用のケーブルなどと組み合わせた場合に最高の性能を発揮出来ます
上の写真のような使い方はしないほうがいいです

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