سنسور فشار چیست؟

 : کمیت فشار

هنگامی که نیروی F به یک سطح مشخص A اعمال می شود ،تنش در اجزای آن سطح به وجود می آید که باعث  فشردهشدن اجزای تحت تنش می شود .هرچه نیرو به سطح کوچکتری وارد شود ،فشار بیشتری ایجاد می شود .اگر نیروی وارد به یک سطح مشخص افزایش یابد نیز ،فشار وارد به سطح بیشتر می شود .میزان نیروی وارد بر یک سطح را به عنوان فشار تعریف می کنند که با نماد P نمایش  داده  میشود:

یکای کنونیِ فشار در دستگاه بین المللی ، پاسکال است که با نماد”Pa”  نشان داده می شود .یک پاسکال برابر با نیروی یک نیوتون وارد بر سطح یک مترمربع است

روش های اندازه گیری فشار

الف-اندازه گیری فشار با بوردن تیوب :

اندازه گیری فشار با بوردن تیوب یکی از متداول ترین اندازه گیری های فشار می باشد که از طریق اندازه گیری یک تغییر شکل مکانیکی، فشار را اندازه گیری میکند. به عنوان مثال لوله بوردون C را که اغلب سطح مقطع بیضی شکل دارد در نظر بگیرید. یک انتهای لوله بسته است و انتهای دیگر آن به سیالی که قرار است فشارش اندازه گیری شود، مرتبط میشود. انتهای بسته از طریق تعدادی چرخ دنده، اهرم و اجزاء میکرومکانیکی دیگر به یک عقربه مرتبط میباشد. وقتی فشار به لوله اعمال میشود.بخاطر اختلاف بین نیروی وارده به جداره داخلی و خارجی لوله، زاویه انحنای لوله فلزی تغییر میکند.

ازآنجاییکه انتهای باز لوله در یک نقطه ثابت شده است، تغییر در انحنای لوله به سر بسته آن منتقل شده و سبب چرخش عقربه میشود. خروجی لوله های بوردون علاوه بر نمایش مستقیم توسط عقربه ها، میتوانند توسط ترانسدیوسر الکتریکی به سیگنال الکتریکی تبدیل شده و در سیستم کنشترلی استفاده شوند.

ب-اندازه گیری فشار به روش دیافراگمی :

اندازه گیری فشار با دیافراگم یکی از روش های اندازه گیری فشار در ابزاردقیق می باشد،این سنسورها که معمولاً فلزی یا از انواع خاصی از پلیمرهای ارتجاع پذیر می باشند ،بصورت یک صفحه صاف یا چین خورده ساخته شده اند .عمدتاً این نوع از دستگاه ها برای اندازه گیری اختلاف فشار استفاده می شوند .در یک سلول اختلاف فشار یاDp cell  تغییر شکل مکانیکی دیافراگم موجب یک جابجایی کوچک و نیز کشیدگی سطح دیافراگم میشود.از این دو خاصیت یعنی جابجایی و نیز کشیدگی سطح ایجاد شده ،به طور مستقل میتوان به منظور اندازه گیری میزان اختلاف فشار اعمالی استفاده نمود .در واقع میزان کشیدگی و میزان جابجایی ایجاد شده ،رابطه مشخصی با اختلاف فشار اعمالی دارد .لذا با دانستن یکی از دو فشار ،می توان میزان فشار مجهول را به دست آورد.

از محاسن مهم دیافراگم ها ،قابلیت محافظت از دیگر ابزارهای اندازه گیری فشار در برابر شرایط نامناسب ،مثل دماهای بالا و سیالات خورنده و نیز توانایی بالای آنها در آب بندی می باشد.

شکل بالا یک صفحه ی دیافراگمی را نمایش میدهد.

ج-اندازه گیری فشار به روش استرین گیج :

کرنش سنج ها یا استرین گیج ها یکی از متداولترین ترانسدیوسرهای فشار هستند .این دستگاه اندازه گیر شامل یک سنسور دیافراگمی است که روی آن یک یا چند مقاومت الکتریکی چسبانده شده است.معمولا این مقاومت ها روی صفحه جداگانه ای نصب شده اند و مجموعه آنها روی دیافراگم قرار گرفته اند .کشیدگی سنسور در اثر اعمال فشار ،منجر به کشیده شدن صفحه در حد چند میکرون ،می شود و چون مقاومت الکتریکی کاملا به صفحه چسبانده شده ،تغییر شکل صفحه باعث تغییرطول مقاومت و در نتیجه تغییر مقاومت الکتریکی آن می شود .این تغییر مقاومت الکتریکی که متناسب با میزان فشار اعمالی است ،توسط یک پل وتستون اندازه گرفته می شود و در نهایت میزان تغییرات فشار محاسبه گردیده و به نمایشگر یا سیستم کنترلی ارسال می گردد.

د-اندازه گیری فشار به روش استرین گیج :

ظرفیت الکتریکی خازن تابعی از فاصله صفحات ،مساحت آنها و ضریب دی الکتریک می باشد با تغییر فاصله ی صفحات ظرفیت خازن نیز تغییر می کند .مقاومت ظاهری خازن ها که بیشتر در مدارهای جریان متناوب بکار می روند ،متناسب با ظرفیت الکتریکی آنها می باشد .لذا می توان با اندازه گیری مقاومت ظاهری خازن در یک مدار پل وتستون که با ولتاژ AC تحریک می شود ،ظرفیت الکتریکی خازن را محاسبه نمود.

دستگاه های اندازه گیری فشار به روش خازنی از یک سنسور فشار و یک ترنسدیوسر خازنی تشکیل شده است .

سنسور فشار که می تواند یک دیافراگم باشد ،پس از دریافت تغییرات فشار سیال ،آنرا به صورت جابجایی به یکی از صفحات خازن ترنسدیوسر منتقل می نماید و سبب تغییر ظرفیت آن می شود .در نتیجه با اندازه گیری تغییرات ظرفیت الکتریکی خازن ،تغییرات فشار محاسبه می گردد.

شکل بالا نحوه اندازه گیری فشار به روش خازنی می باشد.

انواع سنسورهای اندازه گیری فشار :

سنسور فشار مطلق :

این سنسور، فشار یک نقطه نسبت به خلا کامل را اندازه می گیرد. در این روش باید یک طرف فشار سنج به خلا وصل شده باشد.

سنسور فشار گیج(Gauge) :

این سنسور در کاربردهای متفاوتی استفاده می شود زیرا می تواند برای اندازه گیری فشار یک نقطه نسبت به فشار اتمسفر نقطه دیگر کالیبره شود. گیج فشار تایر، مثالی از نشانگر فشار گیج است. هنگامی که گیج فشار تایر مقدار ۰ psi را می خواند فشار داخل تایر ۴۲٫۸psi است. یعنی برابر با فشار اتمسفر میباشد.

سنسور فشار خلا :

این سنسور برای اندازه گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه ای مشخص استفاده می شود. که به آن سنسور فشار خلا یا فشار منفی گفته می شود.

سنسور فشار تفاضلی :

این سنسور اختلاف فشار بین ۸ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد.

برای مثال اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود.

سنسور فشار مهرشده (sealed) :

این سنسور همانند سنسور فشار گیج است با این تفاوت که از قبل توسط سازنده برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار سطح دریاکالیبره شده است.

شکل بالا یک نمونه سنسور فشار برند آتونیکس مدل PSAN می باشد که دارای صفحه نمایش و خروجی های آنالوگ و رله ای می باشد ،و حداکثر ظرفیت آن تا ۱۰Bar می باشد.

سنسورفشارها در برند ها و قیمت های مختلفی در بازار وجود دارد برخی از این برند ها سنسیس ، ویکا ، هاگلر ، دبلیو تی سنسور و… است. برای خرید سنسور فشار به سایت کنترل۲۴ مراجعه کنید.