سنسور فشار

سنسور فشار چیست ؟

سنسور فشار ابزارها یا دستگاههایی هستند که میزان فشار فیزیکی وارده بر حسگر را به یک سیگنال خروجی تبدیل می کنند که می تواند برای تعیین مقدار کمی فشار استفاده شود.

انواع مختلفی از سنسور فشار موجود است که عملکرد مشابهی دارند اما برای ایجاد ترجمه بین فشار و سیگنال خروجی به فناوری های مختلف زمینه ای متکی هستند.

در این مقاله رایج ترین انواع سنسورهای فشار ، اصول کار سنسور فشار شرح داده می شود ، مشخصات عمومی مرتبط با سنسور فشار بررسی می شود و نمونه هایی از کاربردها ارائه می شود.

تفاوت سنسور فشار با گیج فشار

یکی از تفاوت هایی که باید به آن توجه شود این است که سنسور فشار با گیج فشار متفاوت هستند.

فشار سنج ها با توجه به طراحی آنها ، قرائت مستقیم خروجی مقدار فشار را که به عنوان فشار سنج گفته می شود ، فراهم می کنند.

این می تواند به صورت یک نمایشگر آنالوگ (مکانیکی) با استفاده از یک سوزن و مقیاس درجه بندی شده یا از طریق نمایش مستقیم دیجیتال فشارخوان باشد.

سنسور فشار

از طرف دیگر ، سنسور فشار مستقیماً خروجی قابل خواندن فشار را ایجاد نمی كنند ، اما در عوض مقدار سیگنال خروجی تولید می كنند كه متناسب با قرائت فشار است ، اما ابتدا باید شرطی سازی و پردازش شود تا سطح سیگنال خروجی اقدام به خواندن فشار کالیبره شده نماید.

سنسور فشار ، مبدل فشار و فرستنده فشار

چندین اصطلاح رایج در ارتباط با دستگاه های اندازه گیری فشار وجود دارد که اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند.

این اصطلاحات سنسور فشار ، مبدل فشار و فرستنده فشار هستند. تولیدکنندگان و تأمین کنندگان این دستگاه ها ممکن است از یک یا چند مورد از این اصطلاحات برای توصیف پیشنهادات محصولات خود استفاده کنند.

به طور کلی ، تفاوت اصلی بین این اصطلاحات مربوط به سیگنال خروجی الکتریکی است که تولید می شود و رابط خروجی دستگاه. توجه داشته باشید که از نظر نحوه طبقه بندی دستگاه های آنها ، در بین تأمین کنندگان تنوع وجود دارد.

تفاوت سنسور فشار با فرستنده فشار

یکی از روش های تفکر در مورد تمایز سنسور فشار در برابر مبدل های فشار و فرستنده های فشار این است که سنسور فشار بر خلاف 2 مورد دیگر ، الکترونیکی برای تهویه سیگنال و خروجی تقویت شده در آنها تعبیه نشده است.

سنسور فشار اگرچه به عنوان یک نام کلی برای هر سه نوع دستگاه مورد استفاده قرار می گیرند ، اما معمولاً سیگنال خروجی میلی ولت تولید می کنند.

ولتاژ نسبتاً کم خروجی همراه با تلفات مقاومتی که با سیم کشی اتفاق می افتد ، نشان می دهد که طول سیم باید کوتاه باشد ، که استفاده از دستگاه را به 10-20 فوت از الکترونیک محدود می کند قبل از اینکه بیش از حد از دست دادن سیگنال تجربه شود.

سیگنال خروجی متناسب با ولتاژ تغذیه مورد استفاده با سنسور خواهد بود.

بنابراین ، به عنوان مثال ، یک سنسور که یک خروجی 10mV / V استفاده شده با یک منبع 5VDC تولید می کند ، یک سیگنال خروجی تولید می کند که از 0-50mV در اندازه است.

خروجی های milivolt به مهندس اجازه می دهند تا مطابق با نیاز برنامه ، تهویه سیگنال را طراحی کند و به کاهش هزینه و اندازه بسته سنسور کمک می کند.

معایب سنسور فشار

محدودیت این دستگاه ها این است که از منبع تغذیه تنظیم شده باید استفاده شود زیرا خروجی در مقیاس کامل متناسب با ولتاژ تغذیه است.

همچنین ، سیگنال کم خروجی به این معنی است که این دستگاه ها برای استفاده در محیط های پر سر و صدا از برق کمتر مناسب هستند.

تصویری از یک مدار نیم پل با خروجی میلی ولت در شکل 1 در زیر نشان داده شده است.

مدار نیم پل در سنسور فشار

مبدل فشار با داشتن قابلیت تقویت اضافی سیگنال داخلی برای افزایش اندازه سیگنال خروجی به 5 ولت یا 10 ولت و فرکانس خروجی تا 1-6 کیلوهرتز ، سطح بالاتری از ولتاژ یا فرکانس را تولید می کنند.

افزایش قدرت سیگنال امکان استفاده از مبدلهای فشار را در دامنه بیشتر از الکترونیک ، مثلاً 20 فوت فراهم می کند. این دستگاه ها از سطح ولتاژ تغذیه بالاتر مانند 8-28VDC استفاده می کنند.

ولتاژهای بالاتر خروجی باعث کاهش مصرف جریان می شود و مبدلهای فشار را در کاربردهایی که تجهیزات باتری دارند قابل استفاده می کند.

در حالی که سنسور فشار و مبدلهای فشار خروجی ولتاژ ایجاد می کنند ، فرستنده های فشار خروجی جریان امپدانس پایینی را تولید می کنند که معمولاً به عنوان سیگنال های آنالوگ 4-20mA در پیکربندی 2 سیم یا 4 سیم استفاده می شود.

فرستنده های فشار از ایمنی نویز الکتریکی (EMI / RFI) خوبی برخوردار هستند و بنابراین برای کاربردهایی که لازم است سیگنال ها را در فواصل طولانی تر انتقال دهند ، مناسب هستند.

این دستگاه ها به منبع تغذیه تنظیم شده نیازی ندارند ، اما خروجی بیشتر و میزان مصرف برق باعث می شود هنگام کارکرد دستگاهها با فشار کامل یا نزدیک به آنها ، برای برنامه های با تجهیزات مجهز به باتری نامناسب باشند.

برای سادگی در تعادل این مقاله ، ما باید از سنسورهای فشار اصطلاح چتری استفاده کنیم تا اینکه نمایشگرهای متفاوتی از مبدلهای فشار و فرستنده های فشار ارائه دهیم.

اصطلاحات فشار

برخی اصطلاحات کلیدی مربوط به سنسور فشار است که در این بخش ارائه شده است.

  1. فشار گیج : اندازه گیری فشار ساخته شده نسبت به فشار محیط است. مثال متداول در این مورد ، هنگامی است که از فشار سنج تایر برای اندازه گیری فشار هوا در تایر خودرو استفاده می شود. اگر اندازه گیری 35 psi باشد ، این نشان می دهد که فشار تایر 35 psi بالاتر از فشار محلی است.
  2. فشار مطلق : اندازه گیری ای است که نسبت به شرایط خلا vac خالص مانند خلا vac فضا انجام می شود. این نوع اندازه گیری فشار در کاربردهای مهندسی هوافضا از آنجا که فشار هوا با ارتفاع تغییر می کند از اهمیت برخوردار است.
  3. فشار دیفرانسیل : اندازه گیری اختلاف فشار بین دو مقدار فشار است ، بنابراین اندازه گیری این تفاوت با یکدیگر تفاوت دارد ، نه اندازه آنها نسبت به فشار جو یا فشار مرجع دیگر.
  4. فشار خلا uum : اندازه گیری فشار مقادیری است که با توجه به فشار اتمسفر در جهت منفی قرار دارند.

فن آوری های اندازه گیری فشار

شش فن آوری سنسور فشار اولیه برای احساس فشار وجود دارد. اینها هستند:

  1. سنسور فشار پتانسیومتری
  2. سنسور فشار القایی
  3. سنسور فشار خازنی
  4. سنسور فشار پیزوالکتریک
  5. سنسور فشار فشار سنج
  6. سنسورهای فشار مقاومت متغیر

سنسور فشار پتانسیومتری

از یک لوله ، کپسول یا دمنده Bourdon استفاده می کنند که بازوی برف پاک کن را هدایت می کند ، اندازه گیری فشار نسبتاً دوره را ارائه می دهد.

سنسورهای فشار القایی

از یک ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی (LVDT) برای تغییر درجه اتصال القایی که بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور استفاده می شود ، استفاده می کنند.

سنسور فشار خازنی

از یک دیافراگم استفاده می کنند که با فشار وارد شده منحرف می شود که منجر به تغییر در مقدار خازن می شود ، سپس می توان کالیبره کرد تا فشار خون را ایجاد کند.

حسگر فشار پیزوالکتریک

به توانایی موادی مانند کوارتز سرامیکی یا فلزی شده برای ایجاد پتانسیل الکتریکی در هنگام تحت فشار قرار گرفتن مواد مکانیکی متکی هستند.

سنسور فشار فشار سنج

به اندازه گیری تغییر مقاومت متکی هستند که در ماده ای مانند سیلیکون هنگام قرار گرفتن در معرض تنش مکانیکی اتفاق می افتد ، که به عنوان اثر پیززدایی شناخته می شود.

سنسور فشار مقاومت متغیر

از دیافراگمی استفاده می کنند که در یک مدار مغناطیسی وجود دارد. وقتی فشار به سنسور وارد می شود ، انحراف دیافراگم باعث تغییر در میزان عدم میل مدار می شود و می توان آن تغییر را اندازه گیری کرد و به عنوان شاخص فشار وارد شده استفاده کرد.

انواع سنسور فشار

با استفاده از یک سنسور فشار ، می توان اندازه گیری فشار را تعیین کرد که بسته به اینکه اندازه گیری فشار نسبت به جو ، شرایط خلا uum یا سایر سطوح مرجع فشار انجام می شود ، طیف وسیعی از مقادیر مختلف و انواع مختلف فشار را تعیین می کند.

سنسورهای فشار ابزاری هستند که می توانند برای تشخیص فشار در این متغیرها طراحی و پیکربندی شوند.

سنسور فشار مطلق

سنسور فشار مطلق برای اندازه گیری فشار نسبت به خلا در نظر گرفته شده اند و آنها با خلا مرجع محصور در خود سنسور طراحی شده اند.

این سنسورها می توانند فشار جو را نیز اندازه گیری کنند. به طور مشابه ، یک سنسور فشار سنج مقادیر را نسبت به فشار اتمسفر تشخیص می دهد و بخشی از دستگاه معمولاً در معرض شرایط محیط قرار می گیرد.

این دستگاه ممکن است برای اندازه گیری فشار خون استفاده شود.

جنبه مهم فرآیندهای تشخیص فشار صنعتی شامل مقایسه بین چندین سطح فشار است.

برای این کاربردها از سنسور فشار دیفرانسیل استفاده می شود که به دلیل وجود حداقل دو فشار متفاوت بر روی یک ساختار مکانیکی می تواند چالش برانگیز باشد.

سنسور فشار دیفرانسیل

طراحی سنسورهای فشار دیفرانسیل نسبتاً پیچیده هستند زیرا اغلب آنها برای اندازه گیری اختلاف فشار دقیقه در فشارهای استاتیکی بزرگتر مورد نیاز هستند.

اصول انتقال و سنجش فشار مکانیکی ، صرف نظر از دسته بندی آنها به عنوان ابزار فشار دیفرانسیل ، مطلق یا فشار سنج ، در اکثر واحدهای سنجش فشار استاندارد معمول است.

در زیر متداول ترین سنسورهای فشار را بررسی می کنیم.

سنسور فشارسنج آنروئید

دستگاه فشارسنج آنیروئید از یک پوشش فلزی توخالی تشکیل شده است که دارای سطوح قابل انعطاف در بالا و پایین آن است.

اصل کار سنسور فشار بارومتری چیست؟ تغییرات فشار اتمسفر باعث تغییر شکل این پوسته فلزی می شود ، اهرم های مکانیکی تغییر شکل را افزایش می دهند تا نتایج محسوس تری ارائه دهند.

سطح تغییر شکل نیز می تواند با تولید سنسور در طرح دمنده افزایش یابد. اهرمها معمولاً به یک صفحه اشاره گر متصل می شوند که تغییر شکل تحت فشار را به اندازه گیری مقیاس بندی شده یا به باروگرافی تبدیل می کند که تغییرات فشار را با گذشت زمان ثبت می کند.

سنسورهای فشارسنج آنروئید جمع و جور و با دوام هستند و در کار خود هیچ مایع استفاده نمی کنند. با این حال ، جرم عناصر سنجش فشار سرعت پاسخ دستگاه را محدود می کند ، و آن را برای پروژه های سنجش فشار پویا کمتر می کند.

سنسور فشار سنج

مانومتر

سنسور فشار سیال است که یک ساختار طراحی نسبتاً ساده و سطح دقت بیشتر از حد فشارسنج های بی هوازی را فراهم می کند.

با ثبت تأثیر فشار بر یک ستون مایع اندازه گیری می شود. متداول ترین فرم مانومتر مدل U شکل است که در آن فشار به یک طرف لوله وارد می شود ، مایع را جابجا می کند و باعث کاهش سطح مایعات در یک انتهای آن و افزایش همبسته در سر دیگر می شود.

سطح فشار با اختلاف ارتفاع بین دو انتهای لوله نشان داده می شود و اندازه گیری بر اساس مقیاس تعبیه شده در دستگاه انجام می شود.

کاربردهای سنسور فشار

سنسورهای فشار کاربرد گسترده ای را در طیف وسیعی از بازارها از جمله پزشکی ، صنایع عمومی ، خودرو ، HVAC و انرژی پیدا می کنند ، به چند مورد اشاره می کنیم.

درک این نکته مهم است که در حالیکه این دستگاه ها فشار را حس می کنند ، از آنها می توان برای اندازه گیری های مهم دیگر نیز استفاده کرد زیرا رابطه ای بین فشار ثبت شده و مقدار این پارامترهای دیگر وجود دارد.

برخی از نمونه های استفاده از سنسور فشار در زیر خلاصه می شود:

  1. در سیستم های ترمز اتومبیل ، ممکن است از سنسور فشار برای تشخیص شرایط نقص در ترمزهای هیدرولیکی استفاده شود که می تواند توانایی عملکرد آنها را تحت تأثیر قرار دهد.
  2. موتورهای اتومبیل از سنسور فشار برای بهینه سازی مخلوط سوخت / هوا با تغییر شرایط رانندگی و نظارت بر سطح فشار روغن موتور کار استفاده می کنند.
  3. از سنسور فشار در اتومبیل می توان برای تشخیص برخورد و تحریک دستگاههای ایمنی مانند کیسه هوا استفاده کرد.
  4. در ونتیلاتورهای پزشکی ، از سنسور فشار برای کنترل فشار اکسیژن و کمک به کنترل مخلوط هوا و اکسیژن تهیه شده به بیمار استفاده می شود.
  5. اتاق های هایپرباریک از سنسورهای فشار برای کنترل و کنترل فشار وارد شده در طی روند درمان استفاده می کنند.
  6. از سنسور فشار در دستگاههای اسپیرومتری که ظرفیت ریه بیماران را اندازه گیری می کنند ، استفاده می شود.
  7. سیستم های دارویی خودکار که دارو را به صورت مایعات IV به بیمار تزریق می کنند ، از سنسورهای فشار استفاده می کنند تا دوز مناسب را در زمان مناسب روز ارائه دهند.
  8. در سیستم های HVAC می توان از سنسور فشار برای کنترل وضعیت فیلترهای هوا استفاده کرد. با مسدود شدن فیلترها با ذرات معلق ، فشار دیفرانسیل در سطح فیلتر افزایش یافته و قابل تشخیص است.
  9. سرعت جریان هوا با استفاده از سنسور فشار قابل کنترل است زیرا میزان جریان هوا متناسب با دیفرانسیل فشار است.
  10. در کاربردهای فرآیند صنعتی ، حسگرهای فشار می توانند با ارزیابی تفاوت فشارهای پساب و پساب ، مسدود شدن فیلتر در جریان فرآیند را تشخیص دهند.
  11. سطح مایع مخزن را می توان با استفاده از سنسورهای فشار قرار گرفته در پایین مخزن به طور مثر کنترل کرد. با کاهش سطح مایع در مخزن ، فشار سر (ناشی از وزن حجم مایع بالای سنسور) نیز کاهش می یابد. این اندازه گیری یک شاخص مستقیم از میزان مایع در مخزن است و مستقل از شکل مخزن است و فقط تابعی از ارتفاع سیال است. در اینجا سنسورهای فشار جایگزینی برای سایر اشکال سنسور سطح مایع ارائه می دهند.
  12. موقعیت مکانی بهتر GPS توسط حسگرهای فشار ارائه می شود. اندازه گیری ارتفاع را می توان با تشخیص فشار فشار سنجی ناشی از رابطه فشار فشار سنجی و ارتفاع در جو استنباط کرد.
  13. ماشین های لباسشویی با بازده بالا ممکن است از سنسور فشار برای تعیین حجم آبی که باید برای تمیز کردن بار لباس کثیف اضافه شود استفاده کنند - در نتیجه بهترین استفاده را از منابع طبیعی می کنند.
  14. سنسور فشار در دستگاه های پوشیدنی برای نظارت بر بیماران و افراد مسن در محیط های مساعدت زندگی ، تشخیص زمان وقوع سقوط و اطلاع رسانی به کارمندان یا یکی از اعضای خانواده استفاده می شود. این سنسورها با اندازه گیری تغییرات کوچک فشار هوا به میزان 2 میلی بار ، می توانند تغییر ارتفاعی را که از فاصله 10 سانتی متری است ، تشخیص دهند.



  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
ثبت سفارش
تعداد
عنوان