基于高灵敏度压力传感器的空压机解决方案

空压机是各种工厂、筑路、矿山及建筑行业的必备设备，主要用来提供源源不断的、具有一定压力的压缩空气，例如给气动阀供气，给需要一定压力气体的工艺流程提供气源。在空气压缩机控制系统中，一般采用空压机后端出气管道上安装的压力传感器来控制空气压缩机的压力。本文是阐述了SMI的SM6841压力传感器在空压机传感器领域的应用。

在安全管理系统中，压力传感用来实现侧气囊控制。空压机安全管理系统也是广泛使用传感器的领域。空压机侧边气囊的控制有加速度传感器和压力传感器两种方案。权威数据表明，与加速度传感器相比，压力传感器在检测侧边撞击的速度方面，比加速度传感器快了将近3倍，而压力传感器检测到错误概率却小了很多。值得一提的是，微型化传感器利用微机械加工技术将微米级的敏感元件、信号调理器、数据处理装置集成封装在一块芯片上。由于其体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以提高系统测试精度，例如把微型压力传感器和微型温度传感器集成在一起，同时测出压力和温度，便可通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响。目前已有不少微型传感器面世，如压力传感器等。

智能传感器配有专用计算机，它的迅速发展将空压机的安全性能提高到一个前所未有的高度。随着微电子技术和微机械加工技术的发展，传感器正朝着微型化、多功能化、智能化方向发展。业内专家由此看好空压机传感器在中国的发展前景。他们认为，空压机数量的增加以及每辆空压机上所采用的感器的增多，决定了中国传感器市场容量必将不断增大，中国传感器市场正进入蓬勃发展期。

空压机的工作原理

空压机有很多种类，如螺杆式空压机、活塞式空压机、离心式空压机、涡旋式空压机等等。而螺杆式空压机的市场潜力极大，并在很多行业得到广泛的运用。空压机在其控制中采用加载—卸载阀门来控制空压机的供气，由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损，如果加载是一个突然的过程，会对设备和电网造成较大的冲击。因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行、减少设备的机械磨损、在一定范围内节约电能等效果。

以单螺杆空压机为例说明空气压缩机工作原理，螺杆式空气压缩机的工作过程分为吸气、密封及输送、压缩、排气四个过程。当螺杆在壳体内转动时，螺杆与壳体的齿沟相互啮合，空气由进气口吸入，同时也吸入机油，由于齿沟啮合面转动将吸入的油气密封并向排气口输送；在输送过程中齿沟啮合间隙逐渐变小，油气受到压缩；当齿沟啮合面旋转至壳体排气口时，较高压力的油气混合气体排出机体。

采用变频器可通过改变螺杆转子转速的方式来改变排气量，当用气量发生变化时，变频器改变转速的方式来调节空压机的排气量，达到排气压力恒定不变，并节约能源的目的。

在空气压缩机控制系统中，采用空压机后端出气管道上安装的压力传感器来控制空气压缩机的压力。空压机启动时，加载电磁阀处于关闭状态，加载气缸不动作，变频器拖动电机空载运行，一段时间（可有控制器任意设定，在此设置为10S）后，加载电磁阀打开，空压机带载运行。当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力传感器发出卸载信号，加载电磁阀停止工作，进气口滤清器关闭，电机空载运行。

当空压机连续运行，压缩机主体温度会升高，当温度达到一定程度时，假如设定为80℃（可有控制器根据应用环境自行设定）风机开始运行，用于降低主机工作温度。风机运行一段时间，主机温度下降，低于75℃风机停转。

压力传感器SM6841的性能参数

目前市场上大部分的空压机上，都使用带有压力传感器SM6841的压力变送器和美国霍尼微尔MLH016BSB01B压力传感器。此类产品主要用于水处理设备，工业设备，楼宇，HVAC，石油，汽车等，OEM工厂。

SM6841特性参数:
1).压力范围:0-200kpa;0-700kpa
2).过载压力:3*额定压力
3).最大压力:5*额定压力
4).电气性能:（25℃）供电5.0V，最大10V
5).DC输入阻抗:5000±20％Ω
6).输出接口阻抗: 5000±20％Ω
7).工作温度:-40℃～﹢125℃
8).介质要求：洁净、干燥、无腐蚀性气体
9).零点输出:±35mV
10).满度输出:100±35mV
11).线性度:±0.20％FS，典型值：-0.07％FS
12).迟滞和重复性:±0.24％FS/℃
13).零点温度漂移系数:±0.07％FSO/℃
14).电阻温度漂移系数:0.275％/℃

根据上述阐述，SM6841压力传感器非常适用于空压机，并且已经在客户项目中大批量使用。SMI压力传感器采用MEMS的生产工艺和高性能测试方法，从而最大限度保障其工作稳定性及优越的性能。SM6841具有灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等特点，被广泛用于高要求工业设备产品中。