سنسور فشار چگونه کار میکند؟

یک “سنسور فشار” که “فرستنده فشار” نیز نامیده می شود برای اندازه گیری گاز یا آب استفاده می شود. واحد استاندارد فشار در سیستم SI پاسکال است. یک پاسکال برابر است با یک نیوتن نیرو در هر متر مربع. فشار را می توان به عنوان نیروی وارد بر سطح زمین تعریف کرد. گیج فشار برای کنترل و نظارت بر انواع سیالات و گازها استفاده می شود. سنسورهای فشار همچنین می توانند پارامترهای مختلف را به طور غیر مستقیم اندازه گیری کنند.

سنسور فشار چگونه کار می کند؟

یک سنسور فشار با تبدیل نیروی فشار به یک سیگنال الکتریکی کوچک که می تواند منتقل و نمایش داده شود، کار می کند. به دلیل این عملکرد، این سنسورها را ترانسمیتر فشار نیز می نامند. به طور معمول، دو سیگنال، یکی سیگنال جریان در محدوده 4-20 میلی آمپر و یک سیگنال ولتاژ در محدوده 0-10 ولت، معمولا استفاده می شود.

ساختار سنسورهای فشار چگونه است؟

ساختار سنسور را می توان بر اساس اصول عملکرد آن (مطلق، گسسته و دیفرانسیل) طبقه بندی کرد. سنسور فشار مطلق فشار را نسبت به خلاء اندازه گیری می کند. این نوع سنسورها را می توان برای پاسخ به فشار اعمال شده از بالا یا پایین، بسته به موقعیت نصب (روی برد مدار یا پانل) طراحی کرد. هنگام ساخت یک پورت برای دسترسی فشار از بالا، یک سنسور با ورودی بالا ممکن است در معرض خطراتی مانند آسیب فیزیکی یا آلودگی ناشی از گرد و غبار و رطوبت قرار گیرد، بنابراین می توانید از یک سنسور با ورودی پایین استفاده کنید.

سنسور اندازه گیری معمولاً به گونه ای طراحی می شود که فشار هوا را در یک طرف و فشار از طرف دیگر را به طور همزمان اندازه گیری می کند. این زمانی اتفاق می افتد که سنسور دیفرانسیل دارای دو پورت باشد و هر پورت با عنصر اندازه گیری فشار در تماس باشد. به عبارت دیگر، سنسورهای اندازه گیری فشار را نسبت به جو و فشار اتمسفر اندازه گیری می کنند، نه به صورت مطلق. در شکل زیر ساختار سنسور اندازه گیری و سنسور تفاضل مقایسه شده است.

اصول کار سنسور فشار چیست؟

اصل کار سنسور فشار به واکنش فیزیکی به فشار اعمال شده بستگی دارد. یک سنسور فشار تغییرات نسبی را به صورت الکتریکی اندازه گیری می کند و از پدیده هایی مانند تغییر در ظرفیت خازنی، تغییر در مقاومت اهمی یک کرنش سنج و عناصر پیزوالکتریک برای این منظور استفاده می کند. همه این تغییرات با توجه به محدوده انحراف پس از اعمال فشار رخ می دهد.

سنسور فشار خازنی چگونه کار می کند؟

سنسور فشار خازنی از یک خازن شامل یک صفحه سفت و سخت و یک غشای انعطاف پذیر به عنوان الکترود تشکیل شده است. مساحت این الکترودها ثابت است، بنابراین ظرفیت خازنی بسته به فاصله بین الکترودها متفاوت است. فشاری که باید اندازه گیری شود به غشای انعطاف پذیر اعمال می شود. در نتیجه، انحراف حاصل باعث تغییر در ظرفیت خازنی می شود که می تواند توسط یک مدار الکتریکی اندازه گیری شود.

سنسور فشار استرین گیج چگونه کار می کند؟

سنسورهای کرنش سنج از فویل یا فشار سنج سیلیکونی به شکل پل های واتسون استفاده می کنند. پل واتسون راهی برای تبدیل تغییرات مقاومت به تغییرات ولتاژ است گیج رشته ای به دیافراگم متصل است که با اعمال فشار منحرف می شود در نتیجه این اعوجاج، تغییری در مقاومت کرنش سنج ایجاد می شود در نهایت، مدار پل واتسون سیگنال حاصل را تقویت، تقویت و پردازش می کند نکته مهم در اینجا این است که در کاربردهای عملی تغییر مقاومت بسیار ناچیز بوده و سروصدا و بی نظمی زیادی دارد بنابراین برای حذف نویز به یک فیلتر الکترونیکی مخصوص نیاز است بنابراین خروجی مناسب (جریان یا ولتاژ) تولید می شود در شکل زیر نموداری از سنسور فشار سنج استرین نشان داده شده است

سنسور فشار پیزورزیستیو چگونه کار می کند؟

Piezoresistive همچنین می تواند به عنوان یک عنصر اندازه گیری در قالب یک پل استفاده شود. در یک سنسور فشار، عنصر اندازه گیری به عنوان یک پل به یک دیافراگم انعطاف پذیر متصل می شود، بنابراین مقاومت با محدوده انحراف دیافراگم تغییر می کند. در این حالت خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم در حین اندازه گیری و خطی بودن کرنش سنج و عناصر پیزومقاومت بستگی دارد.

حسگرهای MEMS چگونه کار می کنند؟

با توجه به توضیح داده شده در مورد عملکرد سنسورهای فشار پیزومقاومتی یا خازنی، می توان این قطعات را مانند اکثر دستگاه ها و ماژول های الکترونیکی بزرگ فرض کرد. در مواردی است که با این ایده مغایرت دارد که مکانیسم‌های اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌توان برای سیستم‌های سیلیکونی و میکروالکترومکانیکی یا (MEMS) در اندازه‌های میکرومتری کوچک اعمال کرد. ممز به غیر از سنسور فشار، یک سنسور حرکت، یک سنسور موقعیت و یک میکروفون سیلیکونی نیز دارد. این دستگاه ها از نظر اندازه کوچک، پایدار، مقرون به صرفه هستند و در شرایطی که فضا و هزینه محدود است استفاده می شود. این برنامه ها می توانند شامل تلفن های همراه و دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) باشند.

نکات اصلی در انتخاب سنسور فشار چیست؟

یکی از مهم ترین مواردی که در انتخاب سنسور فشار باید در نظر گرفت، محدوده فشاری است که برای آن انتخاب می کنید.

نوع فشار چیزی است که هنگام انتخاب سنسور باید در نظر گرفته شود، فشار گیج در بالاترین نقطه هوا است که به عنوان نقطه صفر یا نقطه صفر شناخته می شود.

نوع خروجی سنسور فشار و محدوده آن

دقت سنسور نقطه ای است که قیمت آن را تعیین می کند. هرچه دقت بالاتر باشد، هزینه نیز بالاتر است.

وضوح یک موضوع عملی است که کاربران باید هنگام انتخاب سنسور فشار در نظر بگیرند.

طول عمر و تکرارپذیری و مدت زمانی که می خواهید از سنسور استفاده کنید نیز مواردی هستند که باید در نظر بگیرید.

سطح حفاظت سنسور (IP) سطح امنیتی سنسور

نوع اتصالات الکتریکی و مکانیکی و اتصالات حسگر

محیط کاربری که می خواهید از سنسور در آن استفاده کنید. در یک محیط داخلی یا خارجی یا در یک منطقه پر از نویز الکترومغناطیسی، مانند پمپ ها یا موتورها، همیشه باید از محل قرارگیری سنسورها و محافظت از کابل ها اطمینان حاصل کنید.