Per realizzare un sensore di pressione industriale tipicamente si sfrutta un elemento sensibile piezoresistivo collegato ad un ponte di Wheatstone, che produce una piccola tensione differenziale influenzata in modo non lineare in funzione di temperatura e pressione.

Le soluzioni esistenti richiedono una calibrazione a due passaggi per correggere questa non linearità.

Grazie a un'innovativo circuito integrato sviluppato da Analog Devices, il processo di produzione di un sensore di pressione può essere notevolmente semplificato effettuando la calibrazione in un solo passaggio.

Con il metodo tradizionale, i produttori di sensori di pressione utilizzano un costoso processo di trimming laser per rimuovere l'offset di modo comune indesiderato. Ciò aggiunge una complessa fase di produzione al processo di calibrazione. Il secondo passaggio implementa la linearizzazione e la compensazione della temperatura.

Il chip MAX40109 svilppato da Analog Devices è un innovativo circuito integrato SoC (System on Chip) dedicato alla realizzazione di sensori di precisione a basso consumo che rivoluziona il processo produttivo grazie alla possibilità di effettuare la calibrazione in un singolo passaggio, il che riduce la complessità complessiva del sistema e i costi di calibrazione.

Il circuito integrato MAX40109 permette di realizzare un sensore di pressione industriale completo effettuando la calibrazione di sistema in un solo passaggio

La calibrazione a singolo passaggio riduce di oltre il 30% i tempi di calibrazione e test in fabbrica. Questo processo elimina inoltre fino a 10 resistenze di trim laser dalla soluzione di sistema tradizionale.

Realizzazione dimostrativa di un sensore di pressione industriale compatto con il chip MAX40109Un'altra sfida progettuale nella realizzazione dei sensori di pressione è rappresentata dalle dimensioni complessive della soluzione. Per la misurazione della temperatura, necessarie per effettuare correttamente la compensazione, accanto ai sensori PTC vengono utilizzati componenti discreti come amplificatori, ADC, DAC e blocchi DSP. Ciò comporta dimensioni maggiori della soluzione, costi di sistema più elevati e tempi di commercializzazione più lunghi.

Il dispositivo MAX40109 è invece un singolo completamente programmabile ad alta precisione, con ADC, DSP e DAC integrati. Il chip MAX40109 consente di misurare la temperatura direttamente dal ponte, eliminando la necessità di termistori esterni. Ciò riduce le dimensioni complessive della soluzione di oltre il 70%.

Il circuito di interfaccia per sensori di pressione MAX40109 semplifica la progettazione del sistema grazie a caratteristiche innovative come la compensazione analogica dell'offset di pressione zero fino a ±93 mV/V e la misurazione della temperatura direttamente sul ponte. Ciò riduce la complessità del progetto e il costo del sistema, eliminando il tedioso processo di regolazione al laser e riducendo il sensore di temperatura esterno.

Kien Mach con il premio "embedded award 2024" assegnato al chip MAX40109Nel chip è inoltre integrato con un motore DSP per il calcolo di polinomi di terzo ordine, un blocco funzionale fondamentale per generare il segnale di uscita calibrato, eliminando la necessità di un processore aggiuntivo.

Un altro aspetto innovativo del chip MAX40109 è la combinazione di vari schemi di uscita digitali e analogici, tra cui le interfacce digitali a 1 filo, PLC e I2C, e il loop di uscita analogico in tensione (0 - 5V) e in corrente (4 - 20mA).

Grazie a tutte le sue caratteristiche innovative, il circuito integrato MAX40109 di Analog Devices ha ricevuto il premio "embedded award 2024" nella categoria "SoC/IP/IC Design" assegnato durante le fiera Embedded World svoltasi a Norimberga.