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Instrumentos WIKA, S.A.

Tipos de Sensores para la medida de presiónCálculo de PrecisionesCálculo de Precisiones

Medida de Presión y Temperatura

INSTRUMENTOS WIKA, S.A. / Jornadas Telecontrol / Granada Abril 2008 / Jaume Pardo / Antoni Ciurans

Temas a tratarConceptos generales

Transmisor de presión

Rango de presión

Conexiones a proceso

C t bá iConceptos básicos para sensoresGama

Sensor piezoresistivoSensor piezoresistivo

Sensor Thin Film (Película delgada)

Sensor Thick Film cerámico (Película gruesa)

Especificaciones precisiónConceptos básicos

Situación del mercado



Conceptos generalesConceptos generalesPresión




Definición

iópresión

Señal de salida eléctrica




MontajeSeñal de salida

Conexión eléctrica

ElectrónicaInfluencias ambientales

Sensor

Conexión a proceso

Presión



Especificaciones Presión

Rango de presiónseñal

límite sobrepresión

presión rotura

valor inicialvalor final

presión

rango sobrepresiónrango de presión Transmisor dañado o destruido




Rangos de presión estándar

0 ... 1 0 ... 100 ... 0.1 0 ... 100

0 ... 1.6

0 ... 2.5

0 ... 16

0 ... 25

0 ... 0.16

0 ... 0.25

0 ... 160

0 ... 250

0 ... 4.0

0 ... 6.0

0 ... 40

0 ... 60

0 ... 0.4

0 ... 0.6

0 ... 400

0 ... 600

Hasta 8.000





1/2 NPTG1/2 B

1/4 NPT

1/4 NPT hembra

G1/4 DIN 3852-E

G1/4 ISO 228

1/8 NPTG1/4 hembra

G1/8 medio

membrana

aflorante

rosca estándar



Conceptos básicospSensores



Especificaciones Sensores

Gama

sensor cerámico de película gruesa (thick film)

sensor piezoresistivo

sensor de película delgada (thin film)




Sensor Piezoresistivo

unión chip-cabezal (bonding)

cabezal

vidrio

(bonding)

membrana(chip piezo) de silicio




Sensor piezoresistivo Ventajas y Desventajas

R d ió b j Lí id d ll i ( ítiRangos de presión bajosSeñal de salida alta (> 100 mV)Alta seguridad frente a sobrepresionesAlt i ió (Cl 0 05 %)

Líquido de relleno necesario (crítico para aplicaciones específicas)Necesaria compensación de temperatura individualAlta precisión (Clase 0.05 %) temperatura individual




Sensor Película Delgada (Thin film) Estructura

Resistencias compensación

Terminales

Resistencias del puente

Resistencias trim




Sensor Película Delgada (Thin film) Proceso Fabricación

resistencias puentepasivación

insulaciónterminales pasivación

cuerpo acero inoxidable

p




Sensor Película Delgada (Thin film) Ventajas y Desventajas

p

Posibilidad rangos alta presiónAlta presión roturaB t bilid d l ti B j ibilid d (2 V / V)Buena estabilidad a largo tiempoCompensación temperatura integradaPosibilidad alta precisión (clase 0,05%)Alt i t i f t h ib i

Baja sensibilidad (2 mV / V)Caro en diámetros más grandesLímite de sobrepresión bajo

Alta resistencia frente a choques, vibraciones y a cambios de presiones dinámicas.Líquido de relleno no necesario




Sensor cerámico monolítico de Película Gruesa (thick film)




Sensor cerámico monolítico proceso fabricación

i t i

terminales

resistencias

pasivaciónterminales

membrana

cuerpo cerámicop




Sensor cerámico ventajas y desventajas

C ió t t M b ióCompensación temperatura integradaMayor resistencia a corrosiónLíquido de relleno no necesario

Menor sobrepresiónJunta de sellado necesariaMenos adaptado a presiones dinámicasLíquido de relleno no necesario

Señal de salida más alta que en el sensor thin film

dinámicasLa cerámica es relativamente quebradizaRangos de presión limitadosRangos de presión limitados



Especificaciones Precisión


Porqué es necesario explicar los conceptos básicos y la situación del mercado en cuanto a la precisión de los transmisores de presión

1.- Hojas técnicas poco claras: decisiones incorrectas por parte de los técnicos.por parte de los técnicos.

2.- Precio / Calidad: comparación correcta entre transmisores. Frente a decisiones de precio es necesario comparar equipos de igual calidad.



TemasTemasConceptos Básicos Situación del Mercado

Curva Ideal

Curva Real (Subiendo / Bajando)

Precisión (Accuracy)

Comparativa Fabricantes Europeos

Como lo hace WIKA

Precisión (Accuracy)

No Linealidad (Non-linearity)

Offset de cero (Zero offset)

Tolerancia del Span (Span tolerance)

Histéresis

N R tibilid d (N t bilit )No Repetibilidad (Non-repeatability)

Errores de Temperatura

Estabilidad



Precisión

Error medido según IEC 1298-2

Señal

Curva , bajando

curva, subiendo

máximadesviación

curva ideal

máxima desviación

Presióncurva ideal



Máxima DesviaciónLa precisión o máximo error medido indica la

á i d i ió t

Precisiónmáxima desviación entre la curva real y la curva ideal incluyendo:

No linealidad (non

Señal

No linealidad (non-linearity)

Offset de cero (zero offset)

20 mA precisión

offset)Tolerancia en span

(span tolerance)Histéresis (hysteresis)Histéresis (hysteresis)No repetibilidad (non-

repeatability)Presión4 mA

0 bar 10 bar



No linealidad

De acuerdo a IEC 1298-2

Señalcurva promediop

curva referenciareferencia

máximadesviacióncurva ideal

máxima desviación

desviaciónPresióncurva ideal



No linealidad

La no linealidad es la desviación máxima

Señal

desviación máxima existente entre la curva característica respecto a una línea de referencia.

No linealidad

Presión



Offset de cero

El offset de cero es la desviación entre el punto

Señal

desviación entre el punto cero ideal y el real.

Presión4 mA

Offset de cero

0 bar



Tolerancia en el span

El span es la diferencia entre el punto cero y el

SeñalTolerancia entre el punto cero y el

valor final de escala.

La tolerancia en el span es la desviación entre el

20 mAspan

es la desviación entre el valor real del span y el valor ideal del span.

La tolerancia en el spanLa tolerancia en el span no incluye el offset de cero.

Presión4 mA

0 bar 10 bar



Histéresis

La curva característica al incremento y decremento

Señal

incremento y decremento de presión no es la misma.La histéresis es la

20 mAhistéresis

máxima desviación entre la curva real al incremento de presión y la curva real alla curva real al decremento de presión.

Presión4 mA

0 bar 10 bar



No repetibilidad

La no repetibilidad es la máxima desviación

Señal

máxima desviación cuando medimos repetidamente bajo idénticas condiciones.

20 mA

No repetibilidadp

Presión4 mA

0 bar 10 bar



Influencias ambientales

Rango de temperatura compensado

[%] compensadoerror [%] compensado

no compensado

temperature [°C]

20 °C20 °C

rango compensadorango compensado



Estabilidad a 1 año

Señal

Presión



Comparativa Fabricantes Europeos

Compañía 2WIKA Compañía 3 Compañía 4Compañía 1 p p p

precisión(linealidad, histéresis y

d ibilid d)

Desviación de la curva característica

0.5% typ.

linealidad0.5%

p

precisión0.5% typ.

No linealidad0.3%

reproducibilidad)0.4%

Offset de cero0.4%

tolerancia de cero1%

Offset de cero0.1 mA

Offset de cero0.3%

precisión(no linealidad

tolerancia de span1%

30 mV

Error total (18 22°C)(no linealidad,

histéresis, offset cero y span)

0.5%

(18…22°C)0.5%2.5% 1.0% 0.8%



Precisión máxima y típica

acontecimientopromedio

68.27%

95.45%1 σ = típica3 σ = máxima

precisión [%]1 2 3123

1σ = 68.27%, 2σ = 95.45%, 3σ = 99.73%

1σ 2σ 3σ-1σ-2σ-3σ



ResumenConceptos generales


Rango de presión


C t bá iConceptos básicos para sensoresGama

Sensor piezoresistivoSeñalSeñal

Sensor piezoresistivo

Sensor Thin Film (Película delgada)

Sensor Thick Film cerámico (Película gruesa)

20 mA precisión20 mA precisión

Especificaciones precisiónConceptos básicos

Presión4 mA

Presión4 mA

Situación del mercado



Instrumentos WIKA, S.A.

GRACIAS POR SU ASISTENCIAwww.wika.eswww.wika.es



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