Uneori nu este semnificativ să se identifice presiunea totală a unui lichid (sau) a unui gaz, dar, ca alternativă, trebuie identificată pur și simplu variația între două puncte din cadrul sistemului care este observat. Deci, în astfel de condiții, se folosește un senzor de presiune diferențială. Acest senzor oferă o măsurătoare comparativă între două puncte înainte și după o supapă dintr-o conductă. Dacă supapa este complet deschisă, atunci presiunea pe cele două părți trebuie să fie similară. Dacă există o variație a presiunii, atunci este posibil ca supapa să nu fie deschisă (sau) să existe o obstrucție. Acest articol explică pe scurt senzor de presiune diferențială , funcționarea și aplicațiile lor.
Ce este un senzor de presiune diferențială?
Un senzor de presiune diferențială este un tip de senzor utilizat pentru a măsura variația presiunii în două puncte și oferă o măsurare relativă între aceste două puncte. Aceste presiuni senzori sunt bine cunoscute pentru fiabilitatea și calitatea lor. Funcția senzorului de presiune diferențială este de a furniza date privind conectarea reciprocă a două intervale de presiune în gaze, lichide și abur. Acestea sunt utilizate pentru a decide variația presiunii în mod sigur și fiabil. Acest senzor are numeroase aplicații într-o varietate de industrii, inclusiv control și optimizare. Acestea pot fi găsite și în sistemele critice pentru siguranță, monitorizarea filtrelor și măsurarea nivelului în containere închise.
Acești senzori sunt proiectați în principal cu detecție capacitivă tehnologie. Acest senzor are diafragme subțiri, dispuse între două plăci metalice paralele. Ori de câte ori este furnizată forță exterioară, diafragma se va flexa puțin, provocând o modificare a capacității și, astfel, o modificare a o/p a senzorului.
Funcționează senzorul de presiune diferențială
Senzorul de presiune diferențială funcționează prin măsurarea căderii de presiune între două puncte dintr-o țeavă. La un moment dat al conductei, raportează starea de încărcare a filtrului de particule și verifică funcționarea acestuia, în timp ce într-un alt punct, controlează recircularea gazelor de eșapament de joasă presiune. În general, acești senzori sunt ambalați cu două porturi unde pot fi conectate țevi. După aceea, țevile sunt cuplate simplu la sistem oriunde urmează să se facă măsurarea.
Circuitul senzorului de presiune diferențială
Circuitul senzorului de presiune diferențială utilizând două extensometre este prezentat mai jos. Acest circuit folosește o pereche de tensiometre potrivite. Ori de câte ori presiunea diferențială este mărită, atunci un tensiometru va fi comprimat, în timp ce celălalt tensiometru va fi întins. În următorul circuit, un voltmetru va înregistra dezechilibrul circuitului de punte și va fi afișat ca măsurătoare de presiune:
Folosind acest circuit, putem determina următoarele:
Recunoașteți care port din circuit este portul de „înaltă” presiune.
Portul „B” din circuit este portul de „înaltă” presiune.
Dacă rezistorul fix R1 nu se deschide, recunoașteți ce înregistrează voltmetrul.
Dacă rezistența fixă „R1” nu se deschide, atunci voltmetrul din circuit se deplasează complet.
Identificați o componentă de defecțiune care conduce voltmetrul complet la nivel superior.
O componentă de defecțiune care conduce voltmetrul complet la nivel superior urmează după cum urmează:
Tensometrul 1 eșuează, va fi scurtcircuitat.
Tensometrul 2 eșuează, apoi se va deschide.
Când „R1” eșuează, se va deschide.
Când „R2” eșuează, va fi scurtcircuitat.
Senzor de presiune diferențială MPX7002DP care se interfață cu un Arduino Uno
Interfața senzorului de presiune diferențială MPX7002DP folosind un Arduino Uno este prezentat mai jos. Această interfață ajută la proiectarea unui dispozitiv medical open-source. Acest dispozitiv medical este folosit de medici, precum și de profesioniștii medicali pentru a trata o varietate de tulburări respiratorii. Aici este utilizată o placă de separare a senzorului de presiune diferenţială care utilizează senzorul de presiune diferenţială MPX7002DP.
Componentele necesare pentru realizarea acestei interfețe includ în principal; un senzor de presiune diferențială MPX7002DP și o placă Arduino Uno. Conexiunile acestei interfețe urmează ca;
GND-ul senzorului de presiune diferențială MPX7002DP este conectat la pinul GND al plăcii Arduino Uno.
Pinul +5V al senzorului este conectat la +5V al Arduino.
Pinul analogic al senzorului este conectat la pinul A0 al Arduino.
Odată ce toate conexiunile sunt realizate, încărcați codul în Placa Arduino care citește senzorul de presiune în Arduino.
// Codul de testare MPX7002DP
// Acest cod exercită MPX7002DP
// Senzor de presiune conectat la A0
int sensorPin = A0; // selectați pinul de intrare pentru senzorul de presiune
int sensorValue = 0; // variabilă pentru a stoca valoarea datelor brute care provine de la senzor
float outputValue = 0; // variabilă pentru a stoca valoarea kPa convertită
void setup() {
//Porniți portul serial la 9600 bps și așteptați ca portul să se deschidă:
Serial.begin(9600);
în timp ce (!Serial) {
; // așteptați conectarea portului serial. Este necesar doar pentru portul USB nativ
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Senzorul de presiune este pe pinul analogic 0
}
void loop() {
// citește valoarea de la senzor:
sensorValue = analogRead(sensorPin);
// mapează datele brute la kPa
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// imprimă rezultatele pe monitorul serial:
Serial.print(“senzor = ” );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\output = “);
Serial.println(outputValue);
// așteptați 100 de milisecunde înainte de următoarea buclă
// pentru convertorul analog-digital și
// senzorul de presiune se stabilește după ultima citire:
întârziere (100);
}
Ieșirea senzorului de presiune diferențială este conectată la pinul analogic A0. Deci datele reale vor fi stocate ca o valoare întreagă într-o variabilă sensorPin.
Datele analogice brute convertite sunt stocate într-o variabilă întreagă cunoscută sub numele de sensorValue.
Datele de ieșire modificate în kPa vor fi stocate într-o variabilă float cunoscută sub numele de outputData.
Comunicațiile seriale din funcția de configurare sunt inițializate și variabila sensorPin poate fi specificată ca intrare.
Datele senzorului din funcția buclă sunt citite de la pinul analogic și mapate la o valoare kPa.
După aceea, datele sunt trimise la terminalul serial, apoi pot fi revizuite.
Pentru a permite sistemului să se rezolve, este introdusă o întârziere de o sută de milisecunde
După aceea, întreaga procedură se repetă pentru totdeauna!
Tipuri de senzori de presiune diferențială
Tipurile de senzori de presiune diferențială care sunt utilizați în mod obișnuit sunt; rezistiv, piezoelectric, capacitiv, MEMS și optic.
Tip rezistiv
Un senzor de presiune diferențială rezistiv folosește modificarea rezistenței electrice a unui manometru pentru a măsura variațiile de presiune. Este lipit de diafragma care este descoperită de mediul de presiune. Tensometrul include un element rezistiv metalic pe un suport flexibil și este conectat la diafragmă, (sau) depus direct prin procese cu peliculă subțire. Diafragma metalică oferă o suprapresiune ridicată și o capacitate de explozie.
A extensometru se depune pe o diafragmă ceramică cu o procedură de depunere a filmului gros. În comparație cu dispozitivele cu diafragmă metalică, presiunea de spargere și toleranța la suprapresiune sunt în mod normal mult mai mici. Acești senzori beneficiază de schimbarea rezistivității materialelor semiconductoare ori de câte ori sunt supuși la tensiuni din cauza deflexiunii diafragmei. Mărimea schimbării va fi de o sută de ori mai bună în comparație cu schimbarea rezistenței generată într-un jaumetru de tensiune metalic. Astfel, acești senzori măsoară modificări de presiune mai mici decât senzorii din ceramică sau metal.
Tip piezoelectric
Acest tip de senzor de presiune diferențială utilizează proprietatea materialelor piezoelectrice pentru a produce o încărcare pe suprafață ori de câte ori este furnizată presiune. Aici, forța aplicată și mărimea sarcinii sunt proporționale una cu cealaltă, iar polaritatea își exprimă calea. Încărcarea se acumulează și se risipește rapid atunci când presiunea se modifică, permițând măsurarea presiunii dinamice cu schimbare rapidă.
Tip optic
Acest tip de senzor de presiune diferențială utilizează interferometria pentru măsurarea modificării induse de presiune în fibra optică, care este neîntreruptă prin interferența electromagnetică. Este utilizat în medii zgomotoase (sau) în apropierea surselor precum echipamentele de radiografie. Acestea pot fi formate cu componente mici (sau) tehnologie MEMS care este sigură din punct de vedere medical pentru uz local. Măsoară presiunea în mai multe puncte de-a lungul fibrei optice.
Tehnologia MEMS
Termenul MEMS în senzor MEMS înseamnă „Sistem micro-electro-mecanic” care are un mecanism de detectare a presiunii capacitiv sau piezo care este fabricat pe siliciu la rezoluție la nivel de microni. Ieșirea electrică a MEMS de mărime mică poate fi convertită într-un semnal analogic (sau) digital prin electronice de condiționare a semnalului co-ambalate. Acestea sunt dispozitive mici de montare pe suprafață, de obicei, de aproximativ 2 până la 3 mm pentru fiecare parte.
Vă rugăm să consultați acest link pentru Pașii pentru fabricarea MEMS .
Cum se testează senzorul de presiune diferențială?
Senzorul de presiune diferențială poate fi testat cu un multimetru setându-l la 20V și un manometru. Procesul pas cu pas de testare este discutat mai jos.
- Mai întâi, conectați multimetrul GND la borna negativă a bateriei și rulați o plauzibilitate rapidă prin verificarea tensiunii bateriei. Trebuie să fie de aproximativ 12,6 V pornind bateria și oprind motorul.
- Consultați manualul de service al producătorului pentru a recunoaște semnalul, GND, referința 5V și sondați firele.
- Porniți contactul fără a porni motorul. Deci multimetrul trebuie să afișeze o tensiune în intervalul de la 4,5 la 5V, în principal pentru referința de 5V, un 0V stabil pentru firul GND. Pentru firul de semnal, acesta variază de la 0,5 și 4,5 volți.
- Porniți motorul prin cablul de semnal sondat în spate.
- Inversați motorul și observați dacă există o schimbare în citirea tensiunii. Dacă nu există nicio modificare, verificați furtunurile de conectare printr-un manometru.
- Scoateți furtunurile de la senzorul de presiune când motorul este încă pornit.
- Cu ajutorul unui manometru, calculați presiunea ambelor furtunuri. Pentru o precizie adecvată, utilizați un manometru pentru presiunea de evacuare pentru a măsura 0 până la 15 PSI.
- Verificați din nou tensiunea semnalului și tensiunea trebuie să citească un număr între valorile presiunii furtunului.
Dacă tensiunea dvs. se schimbă foarte mult sau valorile presiunii nu sunt egale cu citirea tensiunii, atunci senzorul de presiune diferențială este defect și va trebui schimbat.
Simptome
Simptomele rele ale senzorilor de presiune diferențială includ contaminarea, componentele electronice deteriorate de la căldura severă a motorului și leziunile înfundate și prin vibrații din experiența prelungită în secțiunea motorului.
- Problema cauzată cel mai frecvent la acest tip de senzor este deteriorarea diafragmei. Deci, acest lucru face ca senzorul de presiune diferențială să fie distorsionat (sau) să-și piardă capacitatea de a se îndoi și de a reacționa la modificările presiunii.
- Încă o problemă este deteriorarea regiunii portului senzorului din cauza depozitării de contaminare sau a resturilor în interiorul tubului și restricționarea fluxului adecvat de lichid în senzor.
- Ori de câte ori senzorul de presiune diferențială se termină semnalând PCM să repornească, atunci acest senzor devine obstrucționat de poluanți.
- Unele dintre semnele care specifică senzorul că nu se regenerează corect din cauza defectării senzorului, economie de combustibil slabă, performanță slabă a motorului, temperaturi ridicate ale motorului, creștere a fumului negru de la evacuare, temperaturi maxime ale transmisiei etc.
- Ori de câte ori senzorul defectează, atunci gazele de eșapament nu pot fi purjate complet atunci când contrapresiunea împinge evacuarea înapoi în camera de ardere, provocând amestecarea senzorului în uleiul de motor.
- Principalele simptome ale defectării senzorului de presiune diferențială includ; rau/detonare, lipsa puterii motorului, verificați că lumina motorului este aprinsă, utilizarea extremă a combustibilului și motorul va porni prost.
- Când depanați senzorii motorului, se recomandă să căutați mai întâi orice semne de deteriorare vizibilă. Verificați toate conexiunile, începând cu conectorul electric al senzorului și căutați orice deteriorare, cum ar fi fisurarea sau topirea. Orice fire deteriorate vor trebui înlocuite.
- Apoi, inspectați furtunurile conectate la senzor. Din nou, căutați orice daune, cum ar fi fisurarea sau topirea.
- Dacă furtunurile sunt deteriorate, acestea vor trebui înlocuite și cel mai probabil redirecționate, astfel încât să nu fie deteriorate din nou în același mod. Dacă furtunurile par să fie în stare fizică bună, verificați dacă există blocaje sau blocaje. Dacă sunt înfundate, furtunurile vor trebui curățate sau înlocuite.
Utilizări/Aplicații
Aplicațiile senzorului de presiune diferențială sunt discutate mai jos.
- Senzorii de presiune diferențială sunt utilizați în domeniul medical pentru tratamentul trombozei venoase profunde.
- Acestea sunt, de asemenea, utilizate în pompele de perfuzie, aparatele respiratorii și echipamentele de detectare a respirației.
- Acești senzori se găsesc în numeroase locații pentru detectarea debitului, detectarea nivelului sau adâncimii și testarea scurgerilor.
- Senzorii de presiune diferențială se găsesc frecvent în mediile industriale, oriunde poate fi utilizată o variație a presiunii pentru a decide fluxul de lichide sau gaze.
- Acestea sunt utilizate în stațiile de tratare a efluenților, procesarea submarină a petrolului și gazelor și în sistemele de încălzire la distanță care utilizează apă încălzită (sau abur).
- În general, acestea sunt utilizate pentru monitorizarea și controlul presiunii diferențiale a apei, gazelor și uleiului.
- Acestea se găsesc și în măsurarea nivelului în containere închise, monitorizarea filtrelor și sistemele critice pentru siguranță.
- Acești senzori sunt utilizați în numeroase aplicații în centrele de date.
- Acestea sunt foarte utile în măsurarea debitului prin tuburi Venturi, tuburi Pitot, plăci cu orificii și alte aplicații bazate pe flux.
- Senzorul de presiune diferențială este utilizat pentru a monitoriza fluxul de proces, pentru a măsura nivelurile de siguranță din rezervoarele de lichid și pentru a gestiona buclele de control.
- Acestea sunt utilizate în camerele curate, HVAC și automatizarea clădirilor, spitale, camere de izolare, laboratoare, industria farmaceutică etc.
- Dispozitivele extrem de precise folosesc acești senzori pentru toate gazele neagresive și neinflamabile.
- Acestea pot fi utilizate pentru monitorizarea filtrelor din diferite aplicații
- Senzorii de presiune diferențială pot fi găsiți în sistemele de protecție împotriva incendiilor din unitatea lor de sprinklere.
- Acestea sunt foarte utile ori de câte ori trebuie măsurată și cantitatea de lichid dintr-un vas închis.
Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra unui diferențial senzor de presiune, funcționează , și aplicațiile sale. Acest senzor este o componentă esențială în diferite aplicații din diverse industrii. Acest senzor poate măsura variațiile de presiune cu mare precizie, ceea ce permite procesul sigur și eficient al multor sisteme.
Dispozitivele de măsurare sunt pur și simplu expuse la o gamă largă de solicitări termice, chimice sau mecanice, astfel încât valorile măsurate variază și își pierd precizia în timp. De exemplu, histerezisul sau decalajele zero pot duce la riscuri de securitate și la o reducere a eficienței procesului. Deci, calibrarea frecventă nu poate evita astfel de modificări, deși le detectează în timp. Astfel, se sugerează să se efectueze o calibrare anual la dispozitivele electrice și mecanice de măsurare a presiunii. Iată o întrebare pentru tine, ce este un senzor de presiune?
