Nuevo algoritmo de compensación térmica para sensores de presión piezorresistivos basado en la aproximación lineal por segmentos

Abstract

Los sensores de presión piezorresistivos son ampliamente utilizados en aplicaciones de control y monitorización dentro del sector industrial. Estos sensores presentan problemas de dependencia térmica y no linealidades que afectan la exactitud de la medición. Por esta razón, es necesario utilizar circuitos de acondicionamiento de señales para obtener salidas de alta exactitud. Una de las técnicas más empleadas actualmente para acondicionar las señales provenientes de los sensores se basa en la utilización de procesadores digitales de señales y algoritmos de compensación. Este trabajo propone un nuevo algoritmo de calibración y compensación para sensores de presión piezorresistivos basado en la aproximación lineal por segmentos con compensación térmica. El algoritmo fue simulado empleando el software matemático MathCAD y utilizando datos de un sensor de presión piezorresistivo ficticio. El algoritmo fue validado experimentalmente implementándolo en 2 procesadores digitales de señales y utilizando sensores de presión manométricos ventilados de 10 bar en el intervalo de temperaturas de 0 a 80 °C. Se obtuvo como resultado que el máximo error a la salida del sensor, debido a la dependencia térmica del offset, fue de 0,081% del intervalo de medida. El error máximo obtenido a la salida provocado por la dependencia térmica de la sensibilidad fue de 0,106% del intervalo de medida. Se demostró la efectividad del algoritmo en la compensación térmica de los sensores de presión piezorresistivos. Este algoritmo puede ser aplicado a otros tipos de sensores que posean dependencias térmicas y que incorporen un microprocesador o un procesador digital de señales.