Verschillende meetcondities, bereiken, en materialen gebruikt bij de constructie van een sensor leiden tot een verscheidenheid aan druksensor ontwerpen. Vaak kan men de druk omzetten in een tussenvorm, zoals verplaatsing, door de mate van doorbuiging te meten van een membraan dat in lijn met de vloeistof is geplaatst. De sensor zet deze verplaatsing vervolgens om in een elektrisch uitgangssignaal, zoals spanning of stroom. Gegeven de bekende oppervlakte van het membraan, kan men dan de druk berekenen. Druksensoren zijn verpakt met een schaal die een methode om te zetten in technische eenheden biedt.
De drie meest universele soorten drukopnemers zijn de brug (op basis van rekstrookjes), variabele capaciteit, en piëzo-elektric.
Bridge-Based
Van alle druksensoren, Wheatstone brug (rekstrookjes) sensoren zijn de meest voorkomende, omdat ze oplossingen die voldoen aan variërende nauwkeurigheid, grootte, robuustheid, en de kosten beperkingen bieden. Brugsensoren kunnen absolute, overdruk-, of verschildruk meten in zowel hoge- als lagedruktoepassingen. Zij maken gebruik van een rekstrookje om de vervorming te detecteren van een membraan dat onderhevig is aan de toegepaste druk.
Figuur 2. Doorsnede van een typische bruggebaseerde druksensor
Wanneer een verandering in druk het membraan doet doorbuigen, wordt een overeenkomstige verandering in weerstand geïnduceerd op het rekstrookje, dat u kunt meten met een geconditioneerd DAQ-systeem. U kunt folie rekstrookjes rechtstreeks op een membraan of op een element dat mechanisch met het membraan is verbonden, verlijmen. Soms worden ook rekstrookjes van silicium gebruikt. Bij deze methode etst u weerstanden op een op silicium gebaseerd substraat en gebruikt u transmissievloeistof om de druk van het membraan op het substraat over te brengen.
Capacitieve druksensoren
Een variabele capacitieve drukopnemer meet de verandering in capaciteit tussen een metalen membraan en een vaste metalen plaat. De capaciteit tussen twee metalen platen verandert wanneer de afstand tussen deze twee platen verandert als gevolg van toegepaste druk.
Figuur 3. Capacitieve drukopnemer
Piezo-elektrische druksensoren
Piezo-elektrische sensoren berusten op de elektrische eigenschappen van kwartskristallen in plaats van op een resistieve brugtransductor. Deze kristallen wekken een elektrische lading op wanneer zij worden gespannen. Elektroden brengen de lading van de kristallen over naar een versterker die in de sensor is ingebouwd. Deze sensoren vereisen geen externe opwindingsbron, maar zijn wel gevoelig voor schokken en trillingen.
Figuur 4. Piezoelectric Pressure Transducer
Conditioned Pressure Sensors
Sensoren die geïntegreerde schakelingen bevatten, zoals versterkers, worden versterkte sensoren genoemd. Deze typen sensoren kunnen worden geconstrueerd met brug-, capacitieve of piëzo-elektrische transducers. In het geval van een op een brug gebaseerde versterkte sensor levert de eenheid zelf de voltooiingsweerstanden en de versterking die nodig is om de druk rechtstreeks met een DAQ-apparaat te meten. Hoewel de opwinding nog steeds moet worden geleverd, is de nauwkeurigheid van de opwinding minder belangrijk.
