Astăzi nu se folosesc barometre cu mercur în industrie, ci senzori destul de moderni și de încredere. Principiul lor de funcționare diferă în funcție de caracteristicile de proiectare. Toate au atât avantaje, cât și anumite dezavantaje. Datorită dezvoltării electronicii, este posibil să se realizeze senzori pentru măsurarea presiunii pe elementele semiconductoare.
Ce sunt senzorii electronici?
Senzorii electronici de presiune pentru apă sau orice alt lichid sunt dispozitive care vă permit să măsurați parametrii și să îi procesați cu unități speciale de control și afișare. Un senzor de presiune este un dispozitiv ai cărui parametri de ieșire depind direct de presiunea din locul măsurat (rezervor, conducte etc.). Mai mult, ele pot fi folosite pentru a măsura orice substanță în diferite stări agregate - lichid, vapori, gazos.
Nevoia de așa cevadispozitive este cauzată de faptul că aproape întreaga industrie este construită pe sisteme de control automat. O persoană efectuează doar configurarea, calibrarea, întreținerea și pornirea (oprirea). Orice sistem funcționează automat. Dar astfel de dispozitive sunt adesea folosite și în medicină.
Funcții de design ale elementelor
Orice senzor este format dintr-un element sensibil - cu ajutorul acestuia este transmis efectul asupra convertorului. De asemenea, în design există un circuit pentru procesarea semnalului și o carcasă. Se pot distinge următoarele tipuri de senzori de presiune:
- Piezoelectric.
- rezistiv.
- Capacitiv.
- Rezonant piezo.
- Magnetic (inductiv).
- Optoelectronic.
Și acum să ne uităm la fiecare tip de dispozitiv mai detaliat.
Elemente rezistive
Acestea sunt dispozitive în care elementul senzor își schimbă rezistența sub influența unei sarcini. Un tensiometru este instalat pe membrana sensibilă. Membrana se îndoaie sub presiune, și extensometrele încep să se miște. În același timp, rezistența lor se schimbă. Ca urmare, are loc o modificare a intensității curentului în circuitul convertorului.
La întinderea elementelor extensometrelor, lungimea crește și aria secțiunii transversale scade. Rezultatul este o creștere a rezistenței. Procesul invers se observă atunci când elementele sunt comprimate. Desigur, rezistența se modifică cu miimi de ohm, așa că pentru a prinde acest lucru, aveți nevoiepuneți amplificatoare speciale pe semiconductori.
Senzori piezoelectrici
Elementul piezoelectric stă la baza designului dispozitivului. Când are loc deformarea, elementul piezo începe să genereze un anumit semnal. Elementul este instalat în mediul a cărui presiune urmează să fie măsurată. În timpul funcționării, curentul din circuit va fi direct proporțional cu modificarea presiunii.
Astfel de dispozitive au o singură caracteristică - nu vă permit să urmăriți presiunea dacă aceasta este constantă. Prin urmare, este utilizat exclusiv în cazul în care presiunea este în continuă schimbare. La o valoare constantă a valorii măsurate nu se va realiza generarea unui impuls electric.
Elemente de rezonanță piezo
Aceste elemente funcționează puțin diferit. Când se aplică tensiune, elementul piezoelectric se deformează. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât este mai mare deformarea. Baza dispozitivului este o placă rezonatoare din material piezoelectric. Are electrozi pe ambele părți. De îndată ce li se aplică tensiune, materialul începe să vibreze. În acest caz, placa este îndoită într-o direcție sau alta. Viteza de vibrație depinde de frecvența curentului care este aplicat electrozilor.
Dar dacă o forță din exterior acționează asupra plăcii, atunci va exista o schimbare a frecvenței de oscilație a plăcii. Senzorul electronic de presiune a aerului utilizat în automobile funcționează pe acest principiu. Vă permite să evaluați presiunea absolută a aerului furnizat sistemului de alimentare cu combustibil al vehiculului.
Dispozitive capacitive
Aceste dispozitive sunt cele mai populare,întrucât au un design simplu, funcționează stabil și sunt nepretențioși la întreținere. Designul constă din doi electrozi amplasați la o anumită distanță unul de celăl alt. Se dovedește un fel de condensator. Una dintre plăcile sale este o membrană, asupra ei acționează presiunea (măsurată). Ca urmare, decalajul dintre plăci se modifică (proporțional cu presiunea). Din cursul de fizică din școală, știți că capacitatea unui condensator depinde de suprafața plăcilor și de distanța dintre ele.
Când lucrați într-un senzor de presiune, se schimbă doar distanța dintre plăci - aceasta este suficientă pentru a măsura parametrii. Senzorii electronici de presiune a uleiului sunt construiti exact conform acestei scheme. Avantajele acestui tip de structuri sunt evidente - pot funcționa în orice mediu, chiar și în cel agresiv. Ele nu sunt afectate de diferențe mari de temperatură, unde electromagnetice.
Senzori inductivi
Principiul de funcționare este de la distanță similar cu cele capacitive discutate mai sus. O membrană conductivă sensibilă la presiune este instalată la o anumită distanță de circuitul magnetic în forma literei Ш (un inductor este înfășurat în jurul ei).
Când tensiunea este aplicată bobinei, se creează un flux magnetic. Trece atât de-a lungul miezului, cât și prin gol, membrana conducătoare. Fluxul se închide și, deoarece intervalul are o permeabilitate de aproximativ 1000 de ori mai mică decât cea a miezului, chiar și o mică modificare a acestuia duce la fluctuații proporționale ale valorilor inductanței.
Optoelectronicsenzori
Pur și simplu detectează presiunea, au rezoluție în altă. Au sensibilitate ridicată și stabilitate termică. Ele funcționează pe baza interferenței luminii, folosind un interferometru Fabry-Perot pentru a măsura deplasările mici. Astfel de senzori electronici de presiune sunt extrem de rari, dar sunt destul de promițători.
Componentele principale ale dispozitivului:
- Cristal traductor optic.
- Apertura.
- LED.
- Detector (constă din trei fotodiode).
Filtrele optice Faby-Perot, care au o ușoară diferență de grosime, sunt atașate la două fotodiode. Filtrele sunt oglinzi din silicon cu suprafata frontala reflectorizanta. Sunt acoperite cu un strat de oxid de siliciu, pe suprafață se aplică un strat subțire de aluminiu. Un traductor optic este foarte asemănător cu un senzor de presiune capacitiv.
