เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์: คุณสมบัติการออกแบบและความหลากหลาย

สารบัญ:

เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์: คุณสมบัติการออกแบบและความหลากหลาย
เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์: คุณสมบัติการออกแบบและความหลากหลาย

วีดีโอ: เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์: คุณสมบัติการออกแบบและความหลากหลาย

วีดีโอ: เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์: คุณสมบัติการออกแบบและความหลากหลาย
วีดีโอ: อุปกรณ์ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ (การออกแบบและเทคโนโลยี ม.4 บทที่ 5) 2024, มีนาคม
Anonim

วันนี้ไม่มีการใช้บารอมิเตอร์ที่มีปรอทในอุตสาหกรรม แต่เป็นเซ็นเซอร์ที่ค่อนข้างทันสมัยและเชื่อถือได้ หลักการทำงานแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติการออกแบบ ล้วนมีทั้งข้อดีและข้อเสียบางประการ ต้องขอบคุณการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถรับรู้เซ็นเซอร์สำหรับวัดแรงกดบนองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์

เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์คืออะไร

เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์สำหรับน้ำหรือของเหลวอื่น ๆ เป็นอุปกรณ์ที่ให้คุณวัดพารามิเตอร์และประมวลผลด้วยหน่วยควบคุมและแสดงผลพิเศษ เซ็นเซอร์ความดันเป็นอุปกรณ์ที่มีพารามิเตอร์เอาต์พุตขึ้นอยู่กับความดันในตำแหน่งที่วัดโดยตรง (ถัง ท่อ ฯลฯ) นอกจากนี้ยังสามารถใช้วัดสารใดๆ ในสถานะรวมต่างๆ เช่น ของเหลว ไอระเหย แก๊ส

ลักษณะเซนเซอร์
ลักษณะเซนเซอร์

ความจำเป็นแบบนี้อุปกรณ์เกิดจากการที่อุตสาหกรรมเกือบทั้งหมดสร้างขึ้นจากระบบควบคุมอัตโนมัติ บุคคลทำการกำหนดค่า สอบเทียบ บำรุงรักษา และเริ่มต้นเท่านั้น (หยุด) ระบบใด ๆ ทำงานโดยอัตโนมัติ แต่อุปกรณ์ดังกล่าวมักใช้ในทางการแพทย์

คุณสมบัติการออกแบบองค์ประกอบ

เซ็นเซอร์ใด ๆ ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน - ด้วยความช่วยเหลือที่ส่งผลกระทบต่อตัวแปลง นอกจากนี้ในการออกแบบยังมีวงจรสำหรับการประมวลผลสัญญาณและตัวเรือน สามารถจำแนกประเภทของเซ็นเซอร์ความดันต่อไปนี้:

  1. เพียโซอิเล็กทริก
  2. ต้านทาน
  3. คาปาซิทีฟ
  4. เสียงสะท้อนของเปียโซ
  5. แม่เหล็ก (อุปนัย).
  6. ออปโตอิเล็กทรอนิกส์

และตอนนี้เรามาดูอุปกรณ์แต่ละประเภทแบบละเอียดกันดีกว่า

ธาตุต้านทาน

เป็นอุปกรณ์ที่องค์ประกอบการตรวจจับเปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของโหลด มีการติดตั้งเครื่องวัดความเครียดบนเมมเบรนที่ละเอียดอ่อน เมมเบรนโค้งงอภายใต้แรงกดดัน สเตรนเกจก็เริ่มเคลื่อนไหวเช่นกัน ในขณะเดียวกัน แนวต้านก็เปลี่ยนไป เป็นผลให้มีการเปลี่ยนแปลงความแรงของกระแสในวงจรคอนเวอร์เตอร์

การออกแบบเซนเซอร์วัด
การออกแบบเซนเซอร์วัด

เมื่อทำการยืดองค์ประกอบเกจวัดความเครียด ความยาวจะเพิ่มขึ้นและพื้นที่หน้าตัดจะลดลง ผลที่ได้คือความต้านทานที่เพิ่มขึ้น กระบวนการย้อนกลับจะถูกสังเกตเมื่อองค์ประกอบถูกบีบอัด แน่นอน ความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปหนึ่งในพันของโอห์ม ดังนั้นเพื่อจับสิ่งนี้ คุณต้องการใส่แอมพลิฟายเออร์พิเศษบนเซมิคอนดักเตอร์

เพียโซอิเล็กทริกเซ็นเซอร์

องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกเป็นพื้นฐานของการออกแบบอุปกรณ์ เมื่อเกิดการเสียรูป องค์ประกอบเพียโซจะเริ่มสร้างสัญญาณบางอย่าง องค์ประกอบถูกติดตั้งในตัวกลางที่จะวัดความดัน ระหว่างการทำงาน กระแสในวงจรจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน

อุปกรณ์ดังกล่าวมีหนึ่งคุณลักษณะ - ไม่อนุญาตให้คุณติดตามความดันหากคงที่ ดังนั้นจึงใช้เฉพาะในกรณีที่ความดันเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ที่ค่าคงที่ของค่าที่วัดได้ จะไม่มีการสร้างแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า

องค์ประกอบพ้องเสียงพายโซ

องค์ประกอบเหล่านี้ทำงานแตกต่างออกไปเล็กน้อย เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า องค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกจะเสียรูป ยิ่งความเครียดสูง การเสียรูปก็จะยิ่งมากขึ้น พื้นฐานของอุปกรณ์คือแผ่นเรโซเนเตอร์ที่ทำจากวัสดุเพียโซอิเล็กทริก มีขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้าน ทันทีที่มีการใช้แรงดันไฟฟ้า วัสดุจะเริ่มสั่นสะเทือน ในกรณีนี้จานจะงอไปในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง ความเร็วของการสั่นสะเทือนขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสที่ใช้กับอิเล็กโทรด

เซ็นเซอร์แรงดันน้ำมันเครื่อง
เซ็นเซอร์แรงดันน้ำมันเครื่อง

แต่ถ้าแรงจากภายนอกมากระทบกับเพลท ก็จะมีการเปลี่ยนแปลงความถี่การสั่นของเพลท เซ็นเซอร์ความดันอากาศแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในรถยนต์ทำงานบนหลักการนี้ ช่วยให้คุณประเมินความดันสัมบูรณ์ของอากาศที่จ่ายให้กับระบบเชื้อเพลิงของรถยนต์

อุปกรณ์คาปาซิทีฟ

อุปกรณ์เหล่านี้เป็นที่นิยมมากที่สุดเนื่องจากมีการออกแบบที่เรียบง่าย จึงทำงานได้อย่างเสถียรและไม่โอ้อวดในการบำรุงรักษา การออกแบบประกอบด้วยอิเล็กโทรดสองขั้วซึ่งอยู่ห่างจากกัน ปรากฎว่าเป็นตัวเก็บประจุชนิดหนึ่ง แผ่นหนึ่งของมันคือเมมเบรนความดัน (วัด) กระทำต่อมัน เป็นผลให้ช่องว่างระหว่างแผ่นเปลือกโลกเปลี่ยนไป (ตามสัดส่วนของความดัน) จากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน คุณทราบดีว่าความจุของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวของเพลตและระยะห่างระหว่างพวกมัน

เมื่อทำงานในเซ็นเซอร์ความดัน ระยะห่างระหว่างเพลตจะเปลี่ยนไปเท่านั้น ซึ่งเพียงพอสำหรับการวัดค่าพารามิเตอร์ เซ็นเซอร์แรงดันน้ำมันแบบอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบนี้ ข้อดีของโครงสร้างประเภทนี้ชัดเจน - สามารถทำงานได้ในทุกสภาพแวดล้อม แม้กระทั่งในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว ไม่ได้รับผลกระทบจากความแตกต่างของอุณหภูมิขนาดใหญ่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เซ็นเซอร์อุปนัย

หลักการทำงานระยะไกลคล้ายกับ capacitive ที่กล่าวถึงข้างต้น มีการติดตั้งเมมเบรนนำไฟฟ้าที่ไวต่อแรงกดในระยะหนึ่งจากวงจรแม่เหล็กในรูปของตัวอักษร Ш (ตัวเหนี่ยวนำพันรอบ)

เซ็นเซอร์ความดันสูญญากาศ
เซ็นเซอร์ความดันสูญญากาศ

เมื่อแรงดันถูกนำไปใช้กับคอยล์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้น มันผ่านทั้งตามแกนกลางและผ่านช่องว่าง เมมเบรนนำไฟฟ้า การไหลปิดลง และเนื่องจากช่องว่างมีการซึมผ่านน้อยกว่าแกนกลางประมาณ 1,000 เท่า แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในนั้นก็นำไปสู่ความผันผวนตามสัดส่วนของค่าการเหนี่ยวนำ

ออปโตอิเล็กทรอนิกส์เซ็นเซอร์

พวกมันแค่ตรวจจับแรงกด มีความละเอียดสูง มีความไวสูงและเสถียรภาพทางความร้อน พวกมันทำงานบนพื้นฐานของการรบกวนของแสง โดยใช้ตัวตรวจวัดระยะห่าง Fabry-Perot เพื่อวัดการกระจัดที่มีขนาดเล็ก เซ็นเซอร์ความดันอิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวหายากมาก แต่ก็มีแนวโน้มที่ดี

ส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์:

  1. คริสตัลทรานสดิวเซอร์ออปติคัล
  2. รูรับแสง
  3. LED.
  4. เครื่องตรวจจับ (ประกอบด้วยโฟโตไดโอดสามตัว)

ฟิลเตอร์ออปติคัล Faby-Perot ซึ่งมีความหนาแตกต่างกันเล็กน้อยติดอยู่กับโฟโตไดโอดสองตัว ฟิลเตอร์เป็นกระจกซิลิกอนที่มีพื้นผิวสะท้อนแสงด้านหน้า พวกเขาถูกปกคลุมด้วยชั้นของซิลิกอนออกไซด์ชั้นบาง ๆ ของอลูมิเนียมถูกนำไปใช้กับพื้นผิว ทรานสดิวเซอร์แบบออปติคัลคล้ายกับเซ็นเซอร์ความดันแบบคาปาซิทีฟมาก