آشنایی با محصولی به نام سنسور فشار

09-12-1402
ارسال توسط مدیر سایت

آشنایی با محصولی به نام سنسور فشار :

سنسور فشار ابزاری است که به منظور سوئیچ نمودن تغییرات فیزیکی( فشار) به پارامترهای دیگری طراحی و تولید شده است. این وسیله نقش خود را با تشخیص هر نوع کمیت فیزیکی و تبدیل به واحدهای الکتریکی یا سیگنال ‌های قابل شناسایی ایفا می کند. شاید نقش این تجهیزات به نظر ساده بیاید اما طیف عملکرد آنها بسیار گسترده است.

تقریباً در هر صنعتی که فشار یکی از فاکتورهای خط تولید باشد این حسگرها حضور خواهند داشت. در این مقاله سعی بر آن داریم تا به شکلی جامع و مفصل در باب این تجهیزات صحبت کنیم. بدین منظور با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.

نکته‌ ای که در این بین لازم است به آن اشاره شود این است که حسگر فشار در واقع یک کلمه کلی در مورد تمامی تجهیزاتی است که بتوانند پارامتر فشار یا نیرو را سنجش نمایند. ممکن است در این مباحث با واژه های مشابه ای مثل ترانسمیتر و یا ترانسدیوسر فشار نیز مواجه شوید. که نام گیری آنها کاملا بستگی به ترسیم مدار الکتریکی متناظر دارد. در ادامه به شرح آنها و تمایز این واژه ها می پردازیم.

سنسور فشار AHYQ

تفاوت سنسور فشار با ترانسدیوسر فشار :

این ابزارها نیز همانند حسگرهای فشار می توانند پالس خروجی تولید نمایند که با توجه به تغییرات فشار محیطی می باشد. اما در واقع یک واحد یا المان سنجش می باشند که همراه با یک مدار کاندیشنر به منظور جبران نوسانات دمایی تعبیه می گردند. هنگامی از واژه ترانسدیوسر استفاده می شود که مورد سنجش یک حالت ویژه باشد، به طور مثال به گروهی از تجهیزات درون یک حسگر اطلاق می شود

( پل وتستون، دیافراگم و گیج متصل) در واقع این طور می توان گفت که هنگامی این واژه در تعاریف استفاده می شود که منظور حسگری بدون تقویت سیگنال باشد.

تفاوت سنسور فشار با ترانسمیتر فشار :

سنسور فشار معمولاً فشار را به شکل مستقیم اندازه‌گیری می‌کند و از طریق تغییرات فشار، خروجی الکتریکی تولید می‌کند، در حالی که ترانسمیتر فشار فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و این سیگنال را به دستگاه‌های کنترلی یا نمایشی ارسال می‌کند. به عبارت دیگر، ترانسمیتر فشار عموماً موقعیتی است که فشار را به یک سیگنال مستقیماً از نوع میلی‌وولت یا میلی‌آمپر تبدیل می‌کند و برای انتقال سیگنال‌های فشار به دیتالاگرها یا سیستم‌های کنترلی استفاده می‌شود، در حالی که سنسور فشار ممکن است خروجی‌های مختلفی داشته باشد، از جمله انواع سیگنال‌های الکتریکی مانند ولتاژ یا جریان.

نکته :

منظور ما از عنوان کردن تمامی این تمایز ها تنها اشاره به یک نکته کلیدی است و این می باشد که شما باید نسبت به نیاز و خواست خود کاملاً واقف باشید. یعنی چنانچه نیازمند یک ترانسدیوسر فشار باشید اما اقدام به خرید یک ترانسمیتر فشار کنید و اینطور تصور کنید که چون حیطه کاری آنها یکی است پس می بایست عملکرد یکسانی هم داشته باشند، طبیعتا نتایج شما را ناامید خواهد کرد. چرا که هرچند که از لحاظ فعالیتی مشابه یکدیگر هستند و گاهی در صنعت این کلمات به جای همدیگر استفاده می ‌شوند اما جزئیات فعالیت آنها با یکدیگر فرق دارد.

HMI چیست؟

آشنایی با انواع سنسور فشار :

تمامی این حالات کاملاً هماهنگ با دامنه انحراف پس از اعمال نیرو می باشند. البته پارامترهای ویژه دیگری مثل رنج اندازه گیری، توان مورد نیاز، تناسب با فضای کاربری یا موارد این چنینی نیز می توانند به مهندسان برای سنجش و تفسیر سیگنال ها کمک کنند. این تجهیزات ممکن است بر اساس فاکتورهای بسیار متفاوتی طبقه ‌بندی شوند اما بر اساس نوع عملکردشان می توانند شامل موارد زیر شوند :

سنسور فشار خازنی :

این حسگرها واجد یک خازن می باشند که این قطعه نیز خود شامل یک صفحه صلب + یک دیافراگم منعطف با نقش الکترود است.

الکترودها در جای خود فیکس هستند لذا به واسطه تغییر در حالت دیافراگم اندازه گیری صورت می گیرد.

در واقع نیروی مورد نظر که قصد سنجش آن را داریم به سمت دیافراگم منعطف وارد می شود.

در نتیجه به علت انحراف ایجاد شده؛ در ظرفیت خازن تغییراتی صورت می گیرد و ما قادریم این تغییرات را به واسطه یک مدار الکتریکی سنجش نماییم .

سنسور فشار استرین گیج :

علت اینکه این حسگرها به این نام معروف شده اند این است که در آنها قطعات استرین گیج های سیلیکونی به شکل یک پل وتستون جایگیری شده است. از آنجایی که استرین گیج ها به دیافراگم اتصال یافته اند پس در هنگام وارد شدن نیرو دیافراگم دچار انحراف می گردد. به واسطه همین انحراف در مقاومت استرین گیج ها نیز تغییراتی حاصل می شود. در مرحله بعد پالس تولید شده به واسطه پل وتستون سنجش، تقویت و در نهایت پردازش می گردد.

دقت داشته باشید که این موضوع حائز اهمیت است. چرا که عموما در صنایع تغییرات فشاری بسیار کم هستند. ممکن است همراه با نویز و سیگنال های پیرامونی باشند. به همین دلیل لازم است تا پالس خروجی تقویت گردد، حال پالس خروجی متناسب ( ولتاژ در ترانسدیوسر و یا جریان در ترانسمیتر) آماده مخابره است.

سنسور فشار پیزورزیستیو (Piezoresistive) :

به علت تعبیه قطعه پیزورزیستیو این سنسورها به این اسم نامیده می شوند. در تصویر زیر به طور ساده و ملموس نشان داده شده است که این قطعه به چه صورت به یک دیافراگم انعطاف پذیر اتصال یافته است تا به واسطه اعمال فشار دیافراگم تغییر حالت دهد.

تفاوت NPN و PNP در سنسورهای مجاورتی

لازم به ذکر است که خطی بودن حسگر می تواند وابسته به عواملی چون مقاومت دیافراگم در طول زمان سنجش، فاکتورهای پیزورزیستیو و همچنینخطی بودن استرین گیج باشد.

سنسور فشار ممز MEMS (Micro Electro Mechanical System) :

برخی تصور می کنند که سنسور های فشاری همگی مثل کلیه ابزارهای الکترونیکی به صورت کاملاً آماده موجود هستند اما ممکن است همیشه به این شکل نباشند. گاهی شما می توانید پروسه سنجش فشار خازنی یا پیزورزیستیو را بر روی سیلیکون نیز اجرا نمایید. در این صورت به آنها سیستم های میکرو الکترومکانیکی یا همان MEMS می گویند. این مدل ها نه تنها می ‌توانند به عنوان حسگرهای فشاری ایفای نقش کنند. بلکه به منظور سنجش حرکت و موقعیت نیز می ‌توانند تجهیز گردند. این نمونه ها در سایز بسیار کوچکی تولید می ‌شوند و جزء مدل ‌های کم هزینه به شمار می روند.