Bugün endüstride cıvalı barometreler değil, oldukça modern ve güvenilir sensörler kullanılıyor. Çalışma prensipleri tasarım özelliklerine bağlı olarak farklılık gösterir. Hepsinin hem avantajları hem de belirli dezavantajları vardır. Elektroniğin gelişmesi sayesinde, yarı iletken elemanlar üzerindeki basıncı ölçmek için sensörler gerçekleştirmek mümkündür.
Elektronik sensörler nelerdir?
Su veya başka herhangi bir sıvı için elektronik basınç sensörleri, parametreleri ölçmenize ve bunları özel kontrol ve görüntüleme üniteleri ile işlemenize izin veren cihazlardır. Bir basınç sensörü, çıkış parametreleri doğrudan ölçülen yerdeki (tank, borular, vb.) Basınca bağlı olan bir cihazdır. Ayrıca, sıvı, buhar, gaz gibi çeşitli agrega halindeki herhangi bir maddeyi ölçmek için kullanılabilirler.
Böyle bir ihtiyaçcihazların neredeyse tamamının otomatik kontrol sistemleri üzerine kurulmuş olmasından kaynaklanmaktadır. Bir kişi yalnızca konfigürasyon, kalibrasyon, bakım ve başlatma (durdurma) işlemlerini gerçekleştirir. Herhangi bir sistem otomatik olarak çalışır. Ancak bu tür cihazlar tıpta da sıklıkla kullanılmaktadır.
Öğe tasarım özellikleri
Herhangi bir sensör hassas bir elemandan oluşur - dönüştürücü üzerindeki etkinin iletilmesi onun yardımıyla olur. Ayrıca tasarımda sinyal işleme için bir devre ve bir muhafaza vardır. Aşağıdaki basınç sensörü türleri ayırt edilebilir:
- Piezoelektrik.
- Dirençli.
- Kapasitif.
- Piezo rezonans.
- Manyetik (endüktif).
- Optoelektronik.
Şimdi de her bir cihaz türüne daha ayrıntılı olarak bakalım.
Dirençli elemanlar
Bunlar, algılama elemanının bir yükün etkisi altında direncini değiştirdiği cihazlardır. Hassas membran üzerine bir gerinim ölçer yerleştirilmiştir. Membran basınç altında bükülür, gerinim ölçerler de hareket etmeye başlar. Aynı zamanda dirençleri de değişir. Sonuç olarak, dönüştürücü devresinde akım gücünde bir değişiklik olur.
Gerinim ölçerlerin elemanlarını gererken, uzunluk artar ve kesit alanı azalır. Sonuç, dirençte bir artıştır. Elemanlar sıkıştırıldığında ters işlem gözlenir. Tabii ki direnç bir ohm'un binde biri kadar değişir, bu yüzden bunu yakalamak için ihtiyacınız olan şeyyarı iletkenlere özel amplifikatörler koyun.
Piezoelektrik sensörler
Piezoelektrik eleman, cihazın tasarımının temelidir. Deformasyon meydana geldiğinde, piezo elemanı belirli bir sinyal üretmeye başlar. Eleman, basıncı ölçülecek olan ortama monte edilir. Çalışma sırasında devredeki akım, basınçtaki değişimle doğru orantılı olacaktır.
Bu tür cihazların bir özelliği vardır - sabit ise basıncı izlemenize izin vermezler. Bu nedenle, yalnızca basıncın sürekli değiştiği durumlarda kullanılır. Ölçülen değerin sabit bir değerinde, elektriksel darbe üretimi gerçekleştirilmeyecektir.
Piezo rezonans elemanları
Bu öğeler biraz farklı çalışır. Voltaj uygulandığında piezoelektrik eleman deforme olur. Stres ne kadar yüksek olursa, deformasyon o kadar büyük olur. Cihazın temeli, piezoelektrik malzemeden yapılmış bir rezonatör plakasıdır. Her iki tarafında elektrotları vardır. Onlara voltaj uygulanır uygulanmaz malzeme titreşmeye başlar. Bu durumda, plaka bir yönde veya diğerinde bükülür. Titreşim hızı, elektrotlara uygulanan akımın frekansına bağlıdır.
Fakat dışarıdan bir kuvvet plakaya etki ederse, plakanın salınım frekansında bir değişiklik olacaktır. Otomobillerde kullanılan elektronik hava basınç sensörü bu prensibe göre çalışır. Aracın yakıt sistemine verilen havanın mutlak basıncını değerlendirmenizi sağlar.
Kapasitif cihazlar
Bu cihazlar en popüler,basit bir tasarıma sahip oldukları için stabil çalışırlar ve bakımda iddiasızdırlar. Tasarım, birbirinden belirli bir mesafede bulunan iki elektrottan oluşur. Bir tür kapasitör ortaya çıkıyor. Plakalarından biri bir zardır, üzerine basınç (ölçülen) etki eder. Sonuç olarak, plakalar arasındaki boşluk değişir (basınçla orantılı olarak). Okul fizik dersinizden, bir kapasitörün kapasitansının plakaların yüzey alanına ve aralarındaki mesafeye bağlı olduğunu biliyorsunuz.
Bir basınç sensöründe çalışırken, yalnızca plakalar arasındaki mesafe değişir - bu, parametreleri ölçmek için oldukça yeterlidir. Elektronik yağ basıncı sensörleri tam olarak bu şemaya göre yapılmıştır. Bu tür yapıların avantajları açıktır - agresif olanlar dahil her ortamda çalışabilirler. Büyük sıcaklık farklarından, elektromanyetik dalgalardan etkilenmezler.
Endüktif sensörler
Çalışma ilkesi, yukarıda tartışılan kapasitif olanlara uzaktan benzer. Manyetik devreden belirli bir mesafeye Ш harfi şeklinde basınca duyarlı iletken bir zar monte edilir (etrafına bir indüktör sarılır).
Bobine voltaj uygulandığında manyetik bir akı oluşur. Hem çekirdek boyunca hem de iletken zar olan boşluktan geçer. Akış kapanır ve boşluk, çekirdeğin geçirgenliğinden yaklaşık 1000 kat daha az bir geçirgenliğe sahip olduğundan, bu boşluktaki en küçük bir değişiklik bile endüktans değerlerinde orantısal dalgalanmalara yol açar.
Optoelektroniksensörler
Basitçe basıncı algılarlar, yüksek çözünürlüğe sahiptirler. Yüksek hassasiyet ve termal stabiliteye sahiptirler. Küçük yer değiştirmeleri ölçmek için bir Fabry-Perot interferometre kullanarak ışık girişimi temelinde çalışırlar. Bu tür elektronik basınç sensörleri son derece nadirdir, ancak oldukça umut vericidir.
Cihazın ana bileşenleri:
- Optik dönüştürücü kristal.
- Diyafram.
- LED.
- Detektör (üç fotodiyottan oluşur).
Kalınlıkları arasında küçük bir fark olan Faby-Perot optik filtreleri iki fotodiyota bağlanır. Filtreler, yansıtıcı bir ön yüzeye sahip silikon aynalardır. Bir silikon oksit tabakası ile kaplanırlar, yüzeye ince bir alüminyum tabakası uygulanır. Optik dönüştürücü, kapasitif basınç sensörüne çok benzer.
