(I) Основной принцип работы
Датчик глубины относится к категориидатчики глубины на основе давления. Ее основной принцип основан назакон гидростатического давлениядля измерения глубины воды. По сути, это датчик давления в сочетании с алгоритмом преобразования давления в глубину.
Чем больше глубина воды, тем выше статическое давление, создаваемое весом воды наверху. Датчик точно измеряет давление жидкости и преобразует его обратно в фактическую глубину. Формула гидростатического давления:P=ρgh
Перестановка формулы дает расчет глубины:h = P / (ρg)
Где:
h= измеренная глубина воды
P= относительное давление жидкости (после вычета атмосферного давления)
ρ= плотность жидкости (приблизительно . 1000 кг/м³ для пресной воды, примерно . 1025 кг/м³ для морской воды)
g= гравитационное ускорение (стандартное значение 9,8 м/с²)
Для справки: в типичной пресной воде увеличение глубины на 1 метр соответствует увеличению давления примерно на 10 кПа. Давление и глубина имеют линейную зависимость.
(II) Датчик глубины PG440 – Обзор продукта
Датчик глубины PG440 разработан на основе нашей собственной разработки.кремниевый пьезорезистивный чип давления, со специальной оптимизацией для измерения морской воды. Для контакта с измеряемой средой в нем используется изолированный чувствительный к давлению элемент. Весь блок управляется микроконтроллером и оснащен шиной CAN 2.0 для передачи цифрового сигнала.
Изделие состоит из трех основных частей:механическая структура, аппаратные схемы и встроенное программное обеспечение. Механическая конструкция включает чувствительный элемент, порт давления, корпус, торцевую крышку, водонепроницаемый разъем и соединительный кабель. Аппаратное обеспечение состоит из четырех функциональных плат. Встроенное программное обеспечение запрограммировано на плате обработки сигналов и выполняет расчет данных и взаимодействие команд.
1. Рабочий процесс
Датчик устанавливается через внешнюю резьбу G1/4. Измеряемая жидкость поступает через порт давления и воздействует на встроенный пьезорезистивный сенсорный чип, завершая сбор сигнала давления. В аппаратной схеме микроконтроллер связывается с микросхемой формирования сигнала через интерфейс SPI, обеспечивая опорное напряжение и рабочий ток для чувствительного элемента, одновременно считывая данные выборки АЦП с микросхемы формирования. После алгоритмической компенсации и расчета данные преобразуются в стандартное значение давления и выводятся по шине CAN 2.0.
2. Процесс механической сборки
Внутренний чип абсолютного давления прикреплен к основанию чувствительного к давлению элемента с помощью силиконовой резины.
Основание чувствительного к давлению элемента и гофрированная диафрагма герметично сварены и заполнены маслом.
Весь чувствительный к давлению узел приварен к порту давления лазерной сваркой.
Порт давления на корпусе и корпус на торцевой крышке герметизированы лазерной сваркой.
Водонепроницаемый разъем крепится к торцевой крышке с помощью резьбового соединения, обеспечивая общую водонепроницаемость.
3. Функции печатной платы
В состав устройства входят четыре функциональные платы:
Плата адаптера сигнала – припаяна к задним контактам сенсорного зонда для маршрутизации и перехода сигнала.
Плата обработки сигналов — выполняет расчет, подгонку и преобразование необработанных дискретных сигналов, одновременно выдавая аналоговое напряжение и цифровые сигналы.
Плата источника питания – обеспечивает стабильное питание для всех модулей схемы.
Плата ЭМС – подавляет электромагнитные помехи, повышая стабильность работы в сложных условиях.
Схема калибровки давления
Чтобы исключить температурный дрейф и ошибки, вносимые аппаратными схемами, продукт сопровождается специальной системой калибровки на базе ПК, работающей совместно с температурной камерой и оборудованием для калибровки давления для полной калибровки. Система одновременно собирает данные о давлении, температуре и АЦП, выполняет вычисления, усиление сигнала и коррекцию параметров с помощью микроконтроллера и микросхемы формирования, в конечном итоге обеспечивая высокоточный выход цифрового сигнала.
Процедура калибровки:Выбраны шесть типичных температурных точек: -10 градусов, 5 градусов, 20 градусов, 40 градусов, 55 градусов и 80 градусов. Для каждой температуры применяются пять стандартных уровней давления: 0 МПа, 1,75 МПа, 3,5 МПа, 5,25 МПа и 7 МПа. В этих условиях устройство одновременно фиксирует соответствующие значения АЦП. Параметры компенсации генерируются посредством алгоритмической настройки и сохраняются во флэш-памяти микроконтроллера, обеспечивая полный температурный диапазон и полномасштабную компенсацию ошибок.
Электрические параметры и параметры защиты
Источник питания:Диапазон входного напряжения микросхемы питания составляет от 9 В до 40 В, поддерживается обычный источник питания 28 В. После бортового регулирования рабочее напряжение составляет 5 В.
Электрическая изоляция:Сопротивление изоляции Больше или равно 100 МОм при 100 В постоянного тока; цепь электрически изолирована от металлического корпуса.
Потребляемая мощность:Номинальная рабочая мощность<0.6 W; measured power consumption of a mature model in the same series is only 0.3 W, demonstrating excellent low‑power performance.
Степень защиты:Разработан в соответствии со степенью защиты IP65 (в соответствии с GB/T 4208‑2017); Фактические испытания аналогичных моделей достигли уровня IP67, что обеспечивает надежную защиту от воды и пыли.
Основные характеристики и вес
Точность измерения:Комбинированная точность Меньше или равна 0,1% полной шкалы (полная шкала). В продукте используется чип измерения абсолютного давления с проверенными алгоритмами компенсации температуры и давления, обеспечивающими стабильную точность.
Общий вес:Распределение веса компонентов: порт давления 50 г, чувствительный элемент 18 г, корпус 20 г, торцевая крышка 15 г, водонепроницаемый разъем 15 г, кабель 15 г, печатные платы 21 г, герметизирующий слой 20 г. Общий вес устройства составляет 174 г, что отражает легкую конструкцию.
Основной ход программы
PG440 предлагает высокую точность, низкое энергопотребление и прочную конструкцию — идеально подходит для мониторинга глубины пресной, морской воды и других жидкостей. Свяжитесь с нами сегодня для получения дополнительной информации или индивидуального решения.
📧 Электронная почта: mihuitec@gmail.com
📞 Телефон: +86 18066965135
🌐 Сайт: www.mihuitec.com.
