Sensor de presión piezoeléctrico: salida de carga (PE) frente a salida de voltaje (IEPE)

¿Cuál es la diferencia entre un sensor piezoeléctrico con salida de carga (PE) o voltaje (IEPE)?

Para los sensores de presión piezoeléctricos, uno de los criterios de selección más importantes es la señal de salida. Los sensores de presión piezoeléctricos están conectados a un circuito electrónico que convierte la carga generada por el sensor en un voltaje proporcional. Si la electrónica es un dispositivo externo (amplificador de carga), se denomina salida de carga o sensor PE. Si el circuito electrónico está integrado en la carcasa del sensor, se denomina salida de voltaje o sensor IEPE.

Otras marcas comerciales conocidas de tecnología IEPE son Piezotron®, ICP®, etc.  

¿Cuándo hay que utilizar un sensor de presión piezoeléctrico con salida de carga (PE)?

Los sensores de presión de PE emiten una señal de carga y, por lo tanto, la sensibilidad se indica como picocoulombs por unidad de presión (por ejemplo, pC/bar o pC/psi). La presión aplicada a un sensor PE produce una señal de carga negativa (de ahí la sensibilidad negativa de los sensores PE), que luego se convierte en una señal de voltaje positivo por el amplificador de carga externo. 

Sin embargo, se debe usar un cable de alta impedancia de ruido bajo para conectar el sensor al amplificador de carga. Esto convierte la carga en una señal de voltaje. Existen amplificadores de carga en el mercado con salidas analógicas (que luego se pueden conectar a un DAQ), así como amplificadores de carga digital con un DAQ integrado. 

A diferencia de los sensores IEPE, los sensores PE no necesitan alimentación, ya que se produce una señal de carga cuando se aplica presión al material piezoeléctrico.

Los sensores de presión PE (e IEPE) pueden utilizarse para medir perfiles de presión dinámica y pulsaciones de presión. 

Los sensores de presión piezoeléctricos con salida de carga son ideales para:

• Medición de presiones cuasiestáticas
• Medición de temperaturas extremadamente bajas o elevadas (sin componentes electrónicos en el sensor)
• Rangos de medición ajustables con un único sensor de presión (el rango de medición se ajusta en el amplificador de carga)

¿Cuándo hay que utilizar un sensor de presión piezoeléctrico con salida de voltaje (IEPE)?

IEPE significa Integrated Electronics Piezo Electric y hace referencia a un estándar industrial para sensores piezoeléctricos con circuitos electrónicos integrados que convierten una carga en una señal de voltaje. La presión aplicada a un sensor IEPE produce una señal de voltaje positivo (de ahí la sensibilidad positiva de los sensores IEPE). Por lo tanto, la sensibilidad se indica en milivoltios por unidad de presión (por ejemplo, mV/bar o mV/psi). 

A diferencia de los sensores PE, los sensores IEPE cuentan con componentes electrónicos integrados que requieren alimentación. Sin embargo, un cable estándar de dos hilos basta para alimentar el sensor y transmitir la señal de voltaje.

Los sensores de presión IEPE deben conectarse a un acoplador de corriente (IEPE) para el suministro eléctrico y desacoplar la señal de voltaje de la señal de suministro eléctrico.
Los sensores de presión IEPE se pueden conectar con un acoplador IEPE externo a un DAQ o directamente a IEPE-DAQ.

Los sensores de presión piezoeléctricos con salida de voltaje (IEPE) son ideales para:

• Medición de presión dinámica
• Medición de pulsaciones de presión
• Medición a temperaturas moderadas y un rango de medición fijo

Criterios para la aplicación de sensores de presión piezoeléctricos: