REXROTH HM20-23/400-C-K35-N压力传感器工作原理

    REXROTH HM20-23/400-C-K35-N压力传感器基于半导体薄膜应变技术与电桥信号转换原理实现压力测量，其核心工作原理可分为以下三个层级：

一、物理感知层：薄膜应变效应

传感器采用不锈钢薄膜测量单元，表面沉积高精度半导体应变片。当外部压力作用于薄膜时，薄膜产生微米级形变，导致应变片电阻值发生规律性变化。这一过程遵循压阻效应：

公式表达：ΔR/R = K·ε

其中，ΔR为电阻变化量，R为原始电阻，K为压阻系数（半导体材料典型值100-200），ε为薄膜应变值。

技术优势：薄膜厚度仅0.1-0.2mm，响应时间<1ms，可捕捉液压系统中的瞬态压力波动。

二、信号转换层：惠斯通电桥

四个应变片组成全桥电路，将电阻变化转化为电压信号：

无压力状态：电桥平衡，输出电压U₀=0。

受压状态：薄膜形变导致电桥失衡，输出电压U₀与压力P呈线性关系：

U₀ = (K·ε·U_ex)/4

其中，U_ex为激励电压（通常5-10VDC）。

温度补偿：内置NTC热敏电阻，通过零点温度补偿算法消除环境温度对测量的影响，确保-40°C至85°C范围内精度衰减<0.1%。

三、输出与校准层：线性化处理

原始电压信号经放大电路与A/D转换后，输出两种工业标准信号：

电流型（4-20mA）：

抗电磁干扰能力强，适用于长距离传输（如PLC控制回路）。

4mA对应0bar，20mA对应400bar，故障时电流归零。

电压型（0-10V）：

分辨率更高，适合短距离精密控制（如伺服阀调节）。

通过六点校准法在工厂预置线性化曲线，非线性误差<±0.5%。

四、环境适应性设计

耐压结构：

薄膜与焊接接点采用激光焊接工艺，耐压能力达1.5倍额定值（600bar瞬时过载）。

内部填充硅油，压力传递无迟滞。

防护等级：

IP67防护：外壳采用PBT+30%玻纤材料，耐盐雾腐蚀，适应船舶、露天设备等场景。

EMI屏蔽：四层镀镍屏蔽层，抑制10V/m以上电磁干扰。

五、典型应用场景解析

以注塑机合模力控制为例：

传感器监测油缸压力，输出4-20mA信号至PLC。

PLC通过PID算法调整比例阀开度，将合模力控制在±0.5%误差范围内。

在200°C熔胶温度下，传感器仍能保持0.3%的测量精度，确保制品飞边率<0.1%。