Différentes conditions de mesure, plages et matériaux utilisés dans la construction d’un capteur conduisent à une variété de conceptions de capteurs de pression. Souvent, vous pouvez convertir la pression en une forme intermédiaire, comme le déplacement, en détectant la quantité de déflexion sur un diaphragme positionné en ligne avec le fluide. Le capteur convertit alors ce déplacement en une sortie électrique telle qu’une tension ou un courant. Compte tenu de la surface connue du diaphragme, vous pouvez alors calculer la pression. Les capteurs de pression sont emballés avec une échelle qui fournit une méthode de conversion en unités d’ingénierie.
Les trois types les plus universels de transducteurs de pression sont le pont (à base de jauge de contrainte), la capacité variable et le piézoélectrique.
À base de pont
De tous les capteurs de pression, les capteurs à pont de Wheatstone (à base de jauge de contrainte) sont les plus courants parce qu’ils offrent des solutions qui répondent à des contraintes variables de précision, de taille, de robustesse et de coût. Les capteurs à pont peuvent mesurer la pression absolue, la pression relative ou la pression différentielle dans les applications haute et basse pression. Ils utilisent une jauge de contrainte pour détecter la déformation d’un diaphragme soumis à la pression appliquée.
Figure 2. Section transversale d’un capteur de pression typique à pont
Lorsqu’un changement de pression entraîne la déviation du diaphragme, un changement correspondant de la résistance est induit sur la jauge de contrainte, que vous pouvez mesurer avec un système DAQ conditionné. Vous pouvez coller les jauges de contrainte en feuille directement sur un diaphragme ou sur un élément qui est relié mécaniquement au diaphragme. Les jauges de contrainte en silicium sont parfois utilisées également. Pour cette méthode, vous gravez des résistances sur un substrat à base de silicium et utilisez un fluide de transmission pour transmettre la pression du diaphragme au substrat.
Capteurs de pression capacitifs
Un capteur de pression à capacité variable mesure le changement de capacité entre un diaphragme métallique et une plaque métallique fixe. La capacité entre deux plaques métalliques change si la distance entre ces deux plaques change en raison de la pression appliquée.
Figure 3. Capteur de pression capacitif
Capteurs de pression piézoélectriques
Les capteurs piézoélectriques reposent sur les propriétés électriques des cristaux de quartz plutôt que sur un transducteur à pont résistif. Ces cristaux génèrent une charge électrique lorsqu’ils sont déformés. Des électrodes transfèrent la charge des cristaux à un amplificateur intégré au capteur. Ces capteurs ne nécessitent pas de source d’excitation externe, mais ils sont sensibles aux chocs et aux vibrations.
Figure 4. Transducteur de pression piézoélectrique
Capteurs de pression conditionnés
Les capteurs qui comprennent des circuits intégrés, tels que des amplificateurs, sont appelés capteurs amplifiés. Ces types de capteurs peuvent être construits en utilisant des transducteurs à base de pont, capacitifs ou piézoélectriques. Dans le cas d’un capteur amplifié à pont, l’unité elle-même fournit des résistances d’achèvement et l’amplification nécessaire pour mesurer la pression directement avec un dispositif DAQ. Bien que l’excitation doive toujours être fournie, la précision de l’excitation est moins importante.
