REXROTH HM20-23/400-C-K35-N壓力傳感器工作原理

    REXROTH HM20-23/400-C-K35-N壓力傳感器基于半導(dǎo)體薄膜應(yīng)變技術(shù)與電橋信號轉(zhuǎn)換原理實(shí)現(xiàn)壓力測量，其核心工作原理可分為以下三個層級：

一、物理感知層：薄膜應(yīng)變效應(yīng)

傳感器采用不銹鋼薄膜測量單元，表面沉積高精度半導(dǎo)體應(yīng)變片。當(dāng)外部壓力作用于薄膜時，薄膜產(chǎn)生微米級形變，導(dǎo)致應(yīng)變片電阻值發(fā)生規(guī)律性變化。這一過程遵循壓阻效應(yīng)：

公式表達(dá)：ΔR/R = K·ε

其中，ΔR為電阻變化量，R為原始電阻，K為壓阻系數(shù)（半導(dǎo)體材料典型值100-200），ε為薄膜應(yīng)變值。

技術(shù)優(yōu)勢：薄膜厚度僅0.1-0.2mm，響應(yīng)時間<1ms，可捕捉液壓系統(tǒng)中的瞬態(tài)壓力波動。

二、信號轉(zhuǎn)換層：惠斯通電橋

四個應(yīng)變片組成全橋電路，將電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓信號：

無壓力狀態(tài)：電橋平衡，輸出電壓U?=0。

受壓狀態(tài)：薄膜形變導(dǎo)致電橋失衡，輸出電壓U?與壓力P呈線性關(guān)系：

U? = (K·ε·U_ex)/4

其中，U_ex為激勵電壓（通常5-10VDC）。

溫度補(bǔ)償：內(nèi)置NTC熱敏電阻，通過零點(diǎn)溫度補(bǔ)償算法消除環(huán)境溫度對測量的影響，確保-40°C至85°C范圍內(nèi)精度衰減<0.1%。

三、輸出與校準(zhǔn)層：線性化處理

原始電壓信號經(jīng)放大電路與A/D轉(zhuǎn)換后，輸出兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號：

電流型（4-20mA）：

抗電磁干擾能力強(qiáng)，適用于長距離傳輸（如PLC控制回路）。

4mA對應(yīng)0bar，20mA對應(yīng)400bar，故障時電流歸零。

電壓型（0-10V）：

分辨率更高，適合短距離精密控制（如伺服閥調(diào)節(jié)）。

通過六點(diǎn)校準(zhǔn)法在工廠預(yù)置線性化曲線，非線性誤差<±0.5%。

四、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計

耐壓結(jié)構(gòu)：

薄膜與焊接接點(diǎn)采用激光焊接工藝，耐壓能力達(dá)1.5倍額定值（600bar瞬時過載）。

內(nèi)部填充硅油，壓力傳遞無遲滯。

防護(hù)等級：

IP67防護(hù)：外殼采用PBT+30%玻纖材料，耐鹽霧腐蝕，適應(yīng)船舶、露天設(shè)備等場景。

EMI屏蔽：四層鍍鎳屏蔽層，抑制10V/m以上電磁干擾。

五、典型應(yīng)用場景解析

以注塑機(jī)合模力控制為例：

傳感器監(jiān)測油缸壓力，輸出4-20mA信號至PLC。

PLC通過PID算法調(diào)整比例閥開度，將合模力控制在±0.5%誤差范圍內(nèi)。

在200°C熔膠溫度下，傳感器仍能保持0.3%的測量精度，確保制品飛邊率<0.1%。