يعد مستشعر الضغط أحد أكثر المعدات استخدامًا وشعبية على نطاق واسع في الصناعات التحويلية التي تحول الضغط الميكانيكي المدخل إلى إشارة خرج كهربائية. يتم إنتاج أنواع مختلفة من أجهزة استشعار الضغط بناءً على الحجم والقدرة وطريقة القياس وتكنولوجيا القياس ومتطلبات الإخراج.
يمكن لأجهزة استشعار الضغط قياس الضغط المطلق، أو الضغط النسبي أو المقياسي (بالنسبة إلى الضغط الجوي)، أو الضغط التفاضلي (الفرق بين نقطتي ضغط). ضع في اعتبارك أن اختيار المستشعر يعتمد على التطبيق المحدد والدقة والدقة ونطاق التشغيل المطلوب.
أنواع أجهزة استشعار الضغط
مستشعر الضغط هو جهاز يقوم بتحويل الضغط الميكانيكي المدخل في الغازات أو السوائل إلى إشارة خرج كهربائية. يشتمل هذا الجهاز على عنصر حساس للضغط يمكنه قياس الضغط المطبق، وتعمل المكونات الإلكترونية على تحويل المعلومات إلى إشارة خرج كهربائية.
يمكن استخدام مستشعرات الضغط الغاطسة لقياس ضغط السائل (حتى 30 رطل لكل بوصة مربعة) مع الجهد الكهربي أو التيار الناتج (4-20 مللي أمبير) في الخزانات. ومن خلال وضع هذه المستشعرات في أسفل الخزان، يمكنك الحصول على معلومات دقيقة حول محتويات الخزان وتنبيه العاملين أو نظام التحكم في العمليات إذا انخفض مستوى الخزان عن الحد المسموح به.
يتم تعريف الضغط على أنه مقدار القوة التي يمارسها سائل أو غاز لكل وحدة مساحة (P=F/A) ووحدات الضغط الشائعة هي باسكال (Pa)، بار (بار)، N/mm2 أو رطل لكل بوصة مربعة (رطل) ) لكل بوصة مربعة). بناءً على الضغط المرجعي، يتم تقسيم مستشعرات الضغط إلى ثلاث فئات عامة: الضغط المطلق، والضغط المقياسي، والضغط التفاضلي:
1. مستشعر الضغط المطلق (مطلق)
يستخدم هذا النوع من أجهزة الاستشعار لقياس الضغط في البارومتر ومقياس الارتفاع والضغط الجوي. في حالات نادرة، لا يمكن تجنب قياسات الضغط الجسدي في الظروف المطلقة (مثل الأنظمة المغلقة). ويجب وضع مستشعر الضغط المستخدم في مثل هذه الحالات في الحجرة بطريقة خاصة. يتم قياس هذا الضغط بالنسبة لضغط الصفر المطلق. على سبيل المثال، إذا تم وضع هذا المستشعر في الهواء الطلق، فسيتم عرض ضغط يبلغ 1 بار تقريبًا.
2. استشعار الضغط أو الضغط النسبي (مقياس أو قريب)
وينقسم هذا النوع نفسه إلى الفئتين التاليتين:
مقياس تنفيس
مقياس مختوم
ومن ناحية أخرى، في فئة أخرى من حيث الفاصل الزمني لقياس الضغط وتنقسم هذه المستشعرات إلى ثلاث فئات:
مقياس الضغط الإيجابي الذي يمكنه فقط قياس الضغوط الأعلى من الغلاف الجوي
الفراغ أو الفراغ الذي يقيس الضغوط الأقل من الغلاف الجوي فقط
المزيج الذي ويتبين من اسمه أنه يستطيع قياس الضغوط الأقل والأعلى من الغلاف الجوي
1. مستشعر الضغط التفاضلي (التفاضلي)
وهي مقسمة إلى فئتين: مستشعر الضغط التفاضلي أحادي الاتجاه ومستشعر الضغط ثنائي الاتجاه.
أنواع التكنولوجيا وكيف يعمل مستشعر الضغط
بالإضافة إلى نوع الضغط المرجعي، يتم إنتاج أجهزة استشعار الضغط بأنواع مختلفة بناءً على تقنية قياس الضغط. الأنواع الشائعة لأجهزة استشعار الضغط هي كما يلي:
مستشعر ضغط المقاومة:
تستخدم هذه الأنواع من مستشعرات الضغط تأثير المقاومة التجويزية في أشباه الموصلات. عند تطبيق الضغط، تتغير مقاومة أشباه الموصلات بشكل متناسب. ويتم قياس هذا التغير في المقاومة وتحويله إلى ضغط مائع.
مستشعر الضغط بالسعة
يحتوي المستشعر السعوي على مكثفين بسعة C1 وC2 وغشاء، والذي يغير السعة عن طريق تطبيق ضغط السائل على الحجاب الحاجز وتشتيت الحجاب الحاجز. وأخيرًا، يتم تحديد ضغط السائل من خلال التغير في سعة المكثف.
تستخدم التقنيات الشائعة أغشية معدنية وسيراميكية وسيليكونية. كما يمكن معايرة سعة المكثف لتوفير ضغط دقيق.< br>
أجهزة الاستشعار السعوية التي تظهر التغير في السعة مع انحراف اللوحة تحت الضغط المطبق، يمكن أن تكون حساسة للغاية وتتحمل الضغوط العالية. لكن القيود المفروضة على المواد ومتطلبات الربط والختم يمكن أن تحد من التطبيقات. لديهم تباطؤ منخفض مع تكاثر جيد وليسوا حساسين جدًا للتغيرات في درجات الحرارة.
مقياس streen أو إجهاد
يقيس مستشعر قياس الضغط ضغط السوائل عن طريق تغيير المقاومة في المواد مثل السيليكون. في الواقع، يتم توصيل مقياس الضغط بغشاء يغير شكله تحت الضغط ويغير المقاومة وفقًا للضغط المطبق. يُعرف هذا النوع من أجهزة الاستشعار أيضًا باسم المقاومة الانضغاطية.
مستشعر كهرومانيكي ميكانيكي
تحتوي مستشعرات MEMS (النظام الكهروميكانيكي الصغير) على آلية استشعار الضغط الضغطي أو السعوي المبنية على السيليكون بدقة ميكرون. تُستخدم هذه المستشعرات على نطاق واسع في المعدات الإلكترونية نظرًا لصغر حجمها وسعرها المعقول.
تطبيقات مستشعر الضغط
تُستخدم أجهزة استشعار الضغط في العديد من التطبيقات الصناعية حيث يكون من الضروري إجراء مراقبة دقيقة والتحكم في الضغط. تعتمد العديد من الصناعات على أجهزة استشعار الضغط لمراقبة تطبيقاتها والتحكم فيها، ولهذا السبب زاد الطلب على الإنتاج. بعض التطبيقات الشائعة لأجهزة استشعار الضغط مذكورة أدناه:
- اتوماسیون صنعتی: سنسور فشار در اتوماسیون صنعتی برای نظارت و کنترل فشار در سیستم های پنوماتیک و هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند. آنها کمک می کنند تا اطمینان حاصل شود که فرآیندها در محدوده فشار ایمن کار می کنند و کارایی و بهره وری را بهینه می کنند.
- نفت و گاز: سنسورهای فشار نقش مهمی در صنعت نفت و گاز برای نظارت بر فشار چاه، فشار خط لوله و سطح مخازن دارند. آنها به اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد فرآیندهای حفاری، تولید و حمل و نقل کمک می کنند.
- سیستم های HVAC: سنسورهای فشار در سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) برای نظارت بر سطح فشار هوا کاربرد دارند. آنها به حفظ جریان هوا و تهویه مناسب کمک می کنند و به بهره وری انرژی و کیفیت هوای داخل خانه کمک می کنند.
- خودروسازی: سنسورهای فشار در کاربردهای خودرویی برای نظارت بر فشار تایر (TPMS)، عملکرد موتور و سیستم‌های کیسه هوا استفاده می‌شوند. آنها به ایمنی خودرو، بهره وری سوخت و عملکرد کلی کمک می کنند.
- آب و فاضلاب: سنسورهای فشار در تصفیه خانه های آب و فاضلاب برای نظارت بر فشار در لوله ها، مخازن و سیستم های فیلتراسیون به کار می روند. آنها به بهینه سازی فرآیندها و تضمین مدیریت کارآمد آب کمک می کنند.
فوائد مستشعر الضغط
إن استخدام أجهزة استشعار الضغط له العديد من المزايا الرئيسية للصناعات. يعد مستشعر الضغط من المعدات الشائعة الاستخدام على نطاق واسع والتي يتم استخدامها في مختلف القطاعات الصناعية. إنها توفر الدقة والسلامة والكفاءة لمختلف العمليات وتقلل من التكاليف الأخرى. فيما يلي بعض المزايا الشائعة لأجهزة استشعار الضغط:
- دقت بالا: سنسورهای فشار داده‌های دقیق و قابل اعتمادی را ارائه می دهند و کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی را آسان می‌کنند.
- ایمنی: در کاربردهایی مانند صنایع نفت و گاز، هوافضا و خودروسازی، سنسورهای فشار با جلوگیری از شرایط فشار بیش از حد و اطمینان از یکپارچگی تجهیزات به ایمنی فرآیند کمک می‌کنند.
- حساسیت: این سنسورها اغلب دارای حساسیت بالا به تغییرات فشار هستند، که این امر ایده‌آل برای کاربردهایی است که نیاز به اندازه‌گیری فشارهای کوچک یا دقیق دارند.
- زمان پاسخگویی سریع: بسیاری از سنسورهای فشار دارای زمان پاسخ کوتاهی به تغییرات فشار هستند که برای کاربردهایی مانند کنترل فرآیندها و سیستم‌های پویای بسیار مفید است.
- استحکام: بسیاری از سنسورهای فشار دارای ساختارهای محکم و مقاومی هستند که امکان کارکرد در شرایط صنعتی سخت را فراهم می‌سازند.
- کاربردهای گسترده: از کنترل فرآیندها تا کاربردهای پزشکی، سنسورهای فشار در زمینه‌های مختلفی به کار می‌روند و به بهبود عملکرد و کارایی کمک می‌کنند.