Olika mätförhållanden, mätområden och material som används i konstruktionen av en sensor leder till en mängd olika konstruktioner av tryckgivare. Ofta kan man omvandla trycket till någon mellanform, t.ex. förskjutning, genom att detektera mängden av avböjning på ett membran som är placerat i linje med vätskan. Sensorn omvandlar sedan denna förskjutning till en elektrisk utgång, t.ex. spänning eller ström. Med en känd area för membranet kan man sedan beräkna trycket. Trycksensorer är förpackade med en skala som ger en metod för att konvertera till tekniska enheter.
De tre mest universella typerna av trycksensorer är bryggan (töjningsmåttbaserad), variabel kapacitans och piezoelektrisk.
Bryggbaserad
Om alla trycksensorer är Wheatstonebryggan (töjningsbaserad) de vanligaste, eftersom de erbjuder lösningar som uppfyller varierande begränsningar i fråga om noggrannhet, storlek, stryktålighet och kostnad. Brobaserade sensorer kan mäta absolut-, mät- eller differenstryck i både hög- och lågtryckstillämpningar. De använder ett töjningsmått för att upptäcka deformationen av ett membran som utsätts för det applicerade trycket.
Figur 2. Tvärsnitt av en typisk brobaserad trycksensor
När en tryckförändring får membranet att böja sig, induceras en motsvarande förändring av motståndet på töjningsmätaren, som du kan mäta med ett konditionerat DAQ-system. Du kan binda folierade töjningsmätare direkt till ett membran eller till ett element som är mekaniskt anslutet till membranet. Ibland används även silikonsträckmätare. För den här metoden etsar du motstånd på ett kiselbaserat substrat och använder överföringsvätska för att överföra trycket från membranet till substratet.
Kapacitiva trycksensorer
En tryckomvandlare med variabel kapacitet mäter förändringen i kapacitans mellan ett metallmembran och en fast metallplatta. Kapacitansen mellan två metallplattor förändras om avståndet mellan dessa två plattor ändras på grund av applicerat tryck.
Figur 3. Kapacitanstrycksgivare
Piezoelektriska tryckgivare
Piezoelektriska sensorer förlitar sig på de elektriska egenskaperna hos kvartskristaller i stället för på en resistiv bryggomvandlare. Dessa kristaller genererar en elektrisk laddning när de spänns. Elektroder överför laddningen från kristallerna till en förstärkare som är inbyggd i sensorn. Dessa sensorer kräver ingen extern exciteringskälla, men de är känsliga för stötar och vibrationer.
Figur 4. Piezoelektrisk tryckgivare
Konditionerade trycksensorer
Sensorer som innehåller integrerade kretsar, till exempel förstärkare, kallas förstärkta sensorer. Dessa typer av sensorer kan konstrueras med hjälp av bryggbaserade, kapacitiva eller piezoelektriska transducers. När det gäller en bryggbaserad förstärkt givare tillhandahåller själva enheten slutmotstånd och den förstärkning som krävs för att mäta trycket direkt med en DAQ-enhet. Även om excitering fortfarande måste tillhandahållas är exciteringens noggrannhet mindre viktig.
