En muchas situaciones existe la necesidad de saber el nivel de un líquido en un tanque o la presión dentro de un conducto de aire. Ambos casos tienen una presión bastante baja y pueden ser difíciles de medir. Esto puede ser realizado de varias maneras. El más simple es una mirilla o tubo de mirilla, como se muestra a continuación. Esto funciona bajo la premisa de que el líquido en el tanque hará que el líquido suba por el tubo de observación hasta el mismo nivel que el que hay en el tanque, o que la presión del aire que se está midiendo elevará el nivel del líquido igual a la presión aplicada. Un monómetro es un dispositivo de uso común para medir la baja presión de aire/vacío. Esto es particularmente útil en un tanque que no es transparente, o al menos translúcido. En el caso de un conducto de aire, no hay nada visible, por lo que se requiere algún tipo de dispositivo externo. Aunque este es un enfoque simple, no es particularmente conveniente porque debe ubicarse en el tanque o cerca del conducto que se está midiendo. Esto no es útil si se requiere monitoreo remoto, y menos aún si se desea algún tipo de retroalimentación, ya que es completamente manual.

Si se requiere monitoreo remoto del nivel, hay varias opciones más. Un ejemplo común es un sensor resistivo (potenciómetro) de tipo flotador, como se encuentra típicamente en una unidad de envío de nivel de tanque de combustible automotriz. Estos sensores funcionan bien, pero tienen algunos inconvenientes.

• Ubicado en el tanque
• Desplazar algo de volumen en el tanque.
• Partes móviles

Depósito con sensor de nivel tipo flotador

Según el medio que se mida y el diseño de los componentes, este tipo de sensor puede ser víctima de mal funcionamiento causado por el propio medio. Un problema común es que el flotador absorba el medio en el que está sumergido, lo que daría como resultado una lectura de nivel artificialmente baja porque el flotador perdería algo de flotabilidad.

Para proporcionar un sensor de nivel fiable, es muy deseable uno que no tenga partes móviles. Para lograr esto, se podría utilizar un sensor como la serie TR de Merit Sensor Systems. El sensor de presión de la serie TR es un elemento de detección de presión MEMS piezorresistivo emparejado con un ASIC en un sustrato cerámico. El sensor está disponible en muchos rangos de presión, medición de presión manométrica o absoluta, así como calibración y salida personalizadas.

Para realizar la lectura de nivel más precisa posible, se debe utilizar una pieza de calibre. Se prefiere esto porque la presión atmosférica que actúa sobre el fluido en el tanque también actuará sobre el lado de referencia del sensor de presión MEMS, proporcionando la lectura más precisa incluso cuando la presión atmosférica cambia. En el caso de una medición de presión de aire diferencial, la referencia puede ser atmosférica u otro espacio. Algunos ejemplos de esto son:

• Medición de la presión estática del conducto del edificio (desde la atmósfera hasta el conducto presurizado (pulgadas de agua típicamente))
• Presión estática alta en los conductos del edificio (similar a la estática normal en los conductos, pero generalmente conectada al controlador del ventilador para apagar los ventiladores si la presión supera un nivel seguro para el edificio y el sistema de suministro de aire (normalmente, pulgadas de agua))
• Estado del filtro de aire del edificio (presión diferencial a través del filtro; mayor diferencial a medida que los filtros se bloquean (normalmente, pulgadas de agua))
• Presión espacio a espacio del edificio (presión diferencial entre dos espacios para garantizar que el flujo de aire vaya en la dirección correcta, común en salas limpias (décimas de pulgada de agua típicamente))

La medición de niveles, para medios como el agua o el aire, es difícil ya que una pulgada de agua medida a 39 °F es solo ≈ 0.0360911906567 PSI. La serie TR de Merit se ofrece en una configuración de alta sensibilidad (baja presión) que, cuando se calibra a 5 PSIG, podría resolverse en 1” de agua. Es posible lograr una mejor resolución con una calibración diferente y/o un dispositivo MEMS personalizado con mayor sensibilidad.

A continuación se muestra un gráfico que muestra la diferencia entre una calibración de 5 PSIG y una calibración de 1 PSIG. Hay una diferencia significativa en la salida del sensor, lo que proporciona una resolución mucho mejor.

Una vez que se ha seleccionado el sensor con una resolución aceptable, hay opciones para la interfaz del sensor. El sensor de la serie TR proporciona una salida de voltaje lineal de 0.5 a 4.5 V desde la presión mínima hasta la presión máxima, y ​​tiene compensación de temperatura. Este voltaje puede ser monitoreado por un controlador del sistema o simplemente conectado a un circuito, como el que se muestra a continuación, que proporcionaría un umbral de nivel variable a través de VR1. Esto podría usarse como un indicador/alarma de bajo nivel o como un indicador de alarma de sobrellenado, dependiendo de la configuración del circuito.

A continuación se muestra un ejemplo del funcionamiento del circuito anterior. Este es un ejemplo ideal, teórico. Con VR1 ajustado a un voltaje calculado para el nivel deseado (10” WC en este caso, o ~1.94V), la salida de U1 subirá cuando el voltaje del sensor alcance el punto de referencia de VR1.

Tanto si se desea una señal variable como si basta con un simple encendido/apagado, se puede utilizar un sensor de la serie TR de baja presión. Varias de las aplicaciones discutidas aquí son manejadas actualmente por otras tecnologías de sensores, pero podrían ser manejadas muy bien por un sensor basado en MEMS adecuadamente diseñado e implementado.