Las diferentes condiciones de medición, rangos y materiales utilizados en la construcción de un sensor conducen a una variedad de diseños de sensores de presión. A menudo se puede convertir la presión en alguna forma intermedia, como el desplazamiento, detectando la cantidad de desviación en un diafragma colocado en línea con el fluido. A continuación, el sensor convierte este desplazamiento en una salida eléctrica, como la tensión o la corriente. Dada el área conocida del diafragma, se puede calcular la presión. Los sensores de presión están empaquetados con una escala que proporciona un método para convertir a unidades de ingeniería.
Los tres tipos más universales de transductores de presión son el puente (basado en bandas extensométricas), la capacitancia variable y el piezoeléctrico.
Basado en puente
De todos los sensores de presión, los sensores de puente de Wheatstone (basados en bandas extensométricas) son los más comunes porque ofrecen soluciones que satisfacen diversas limitaciones de precisión, tamaño, robustez y coste. Los sensores basados en puentes pueden medir la presión absoluta, manométrica o diferencial en aplicaciones de alta y baja presión. Utilizan una banda extensométrica para detectar la deformación de un diafragma sometido a la presión aplicada.
Figura 2. Sección transversal de un sensor de presión típico basado en un puente
Cuando un cambio en la presión hace que el diafragma se desvíe, se induce un cambio correspondiente en la resistencia en la banda extensométrica, que puede medir con un sistema DAQ acondicionado. Las bandas extensométricas de lámina se pueden unir directamente a un diafragma o a un elemento que esté conectado mecánicamente al diafragma. A veces también se utilizan bandas extensométricas de silicona. Para este método, se graban resistencias en un sustrato de base de silicio y se utiliza líquido de transmisión para transmitir la presión del diafragma al sustrato.
Sensores de presión capacitivos
Un transductor de presión de capacitancia variable mide el cambio de capacitancia entre un diafragma metálico y una placa metálica fija. La capacitancia entre dos placas metálicas cambia si la distancia entre estas dos placas cambia debido a la presión aplicada.
Figura 3. Transductor de presión de capacitancia
Sensores de presión piezoeléctricos
Los sensores piezoeléctricos se basan en las propiedades eléctricas de los cristales de cuarzo en lugar de un transductor de puente resistivo. Estos cristales generan una carga eléctrica cuando se tensan. Los electrodos transfieren la carga de los cristales a un amplificador integrado en el sensor. Estos sensores no requieren una fuente de excitación externa, pero son susceptibles de sufrir golpes y vibraciones.
Figura 4. Transductor de presión piezoeléctrico
Sensores de presión acondicionados
Los sensores que incluyen circuitos integrados, como amplificadores, se denominan sensores amplificados. Estos tipos de sensores pueden construirse utilizando transductores basados en puentes, capacitivos o piezoeléctricos. En el caso de un sensor amplificado basado en un puente, la propia unidad proporciona las resistencias de terminación y la amplificación necesaria para medir la presión directamente con un dispositivo DAQ. Aunque todavía hay que proporcionar la excitación, la precisión de la misma es menos importante.
