Vandag word nie barometers met kwik in die industrie gebruik nie, maar redelik moderne en betroubare sensors. Hul beginsel van werking verskil afhangende van die ontwerpkenmerke. Almal het beide voordele en sekere nadele. Danksy die ontwikkeling van elektronika is dit moontlik om sensors te realiseer vir die meet van druk op halfgeleierelemente.
Wat is elektroniese sensors?
Elektroniese druksensors vir water of enige ander vloeistof is toestelle wat jou toelaat om parameters te meet en dit met spesiale beheer- en vertooneenhede te verwerk. 'n Druksensor is 'n toestel waarvan die uitsetparameters direk afhang van die druk op die gemete plek (tenk, pype, ens.). Boonop kan hulle gebruik word om enige stof in verskeie aggregaattoestande te meet - vloeistof, damp, gasvormig.
Die behoefte daaraantoestelle word veroorsaak deur die feit dat byna die hele bedryf op outomatiese beheerstelsels gebou is. 'n Persoon voer slegs konfigurasie, kalibrasie, instandhouding en opstart (stop) uit. Enige stelsel werk outomaties. Maar sulke toestelle word ook dikwels in medisyne gebruik.
Elementontwerpkenmerke
Enige sensors bestaan uit 'n sensitiewe element - dit is met die hulp daarvan dat die effek op die omsetter oorgedra word. Ook in die ontwerp is daar 'n stroombaan vir seinverwerking en 'n behuising. Die volgende tipes druksensors kan onderskei word:
- Piëzo-elektries.
- Weerstand.
- Kapasitief.
- Piëzo-resonante.
- Magneties (induktief).
- Opto-elektronies.
En kom ons kyk nou na elke tipe toestel in meer besonderhede.
Weerstandelemente
Hierdie is toestelle waarin die waarnemingselement sy weerstand onder die invloed van 'n las verander. 'n Vervormingsmeter word op die sensitiewe membraan geïnstalleer. Die membraan buig onder druk, die spanningsmeters begin ook beweeg. Terselfdertyd verander hul weerstand. As gevolg hiervan is daar 'n verandering in die stroomsterkte in die omsetterkring.
Wanneer die elemente van rekmeters gerek word, neem die lengte toe en die deursnee-area verminder. Die gevolg is 'n toename in weerstand. Die omgekeerde proses word waargeneem wanneer die elemente saamgepers word. Natuurlik verander die weerstand met duisendstes van 'n ohm, so om dit te vang, benodig jysit spesiale versterkers op halfgeleiers.
Piëzo-elektriese sensors
Die piëzo-elektriese element is die basis van die ontwerp van die toestel. Wanneer vervorming plaasvind, begin die piëzo-element 'n sekere sein genereer. Die element word geïnstalleer in die medium waarvan die druk gemeet moet word. Tydens werking sal die stroom in die stroombaan direk eweredig wees aan die verandering in druk.
Sulke toestelle het een kenmerk – hulle laat jou nie toe om die druk op te spoor as dit konstant is nie. Daarom word dit uitsluitlik gebruik in die geval waar die druk voortdurend verander. By 'n konstante waarde van die gemete waarde sal die opwekking van 'n elektriese impuls nie uitgevoer word nie.
Piëzo-resonante elemente
Hierdie elemente werk 'n bietjie anders. Wanneer spanning toegepas word, vervorm die piëso-elektriese element. Hoe hoër die spanning, hoe groter is die vervorming. Die basis van die toestel is 'n resonatorplaat gemaak van piëzo-elektriese materiaal. Dit het elektrodes aan beide kante. Sodra spanning op hulle toegepas word, begin die materiaal vibreer. In hierdie geval word die plaat in een of ander rigting gebuig. Die spoed van vibrasie hang af van die frekwensie van die stroom wat op die elektrodes toegepas word.
Maar as 'n krag van buite op die plaat inwerk, sal daar 'n verandering in die ossillasiefrekwensie van die plaat wees. Die elektroniese lugdruksensor wat in motors gebruik word, werk op hierdie beginsel. Dit laat jou toe om die absolute druk van die lug wat aan die voertuig se brandstofstelsel voorsien word, te evalueer.
Kapasitiewe toestelle
Hierdie toestelle is die gewildste,aangesien hulle 'n eenvoudige ontwerp het, werk hulle stabiel en is hulle onpretensieus in onderhoud. Die ontwerp bestaan uit twee elektrodes wat op 'n sekere afstand van mekaar geleë is. Dit blyk 'n soort kapasitor. Een van sy plate is 'n membraan, druk (gemeet) werk daarop in. As gevolg hiervan verander die gaping tussen die plate (in verhouding tot die druk). Van jou skoolfisikakursus weet jy dat die kapasitansie van 'n kapasitor afhang van die oppervlakte van die plate en die afstand tussen hulle.
Wanneer in 'n druksensor gewerk word, verander net die afstand tussen die plate - dit is genoeg om die parameters te meet. Elektroniese oliedruksensors word presies volgens hierdie skema gebou. Die voordele van hierdie tipe strukture is voor die hand liggend - hulle kan in enige omgewing werk, selfs aggressiewe. Hulle word nie deur groot temperatuurverskille, elektromagnetiese golwe geraak nie.
Induktiewe sensors
Die werkingsbeginsel is op 'n afstand soortgelyk aan die kapasitiewe wat hierbo bespreek is. 'n Druksensitiewe geleidende membraan word op 'n sekere afstand van die magnetiese stroombaan in die vorm van die letter Ш geïnstalleer ('n induktor is daarom gewikkel).
Wanneer spanning op die spoel toegepas word, word 'n magnetiese vloed geskep. Dit gaan beide langs die kern en deur die gaping, die geleidende membraan. Die vloei sluit, en aangesien die gaping 'n deurlaatbaarheid van ongeveer 1000 keer minder as dié van die kern het, lei selfs 'n klein verandering daarin tot proporsionele fluktuasies in die induktansiewaardes.
Opto-elektroniessensors
Hulle bespeur bloot druk, het hoë resolusie. Hulle het hoë sensitiwiteit en termiese stabiliteit. Hulle werk op die basis van liginterferensie, met behulp van 'n Fabry-Perot interferometer om klein verplasings te meet. Sulke elektroniese druksensors is uiters skaars, maar hulle is nogal belowend.
Die hoofkomponente van die toestel:
- Optiese transducer kristal.
- Aperture.
- LED.
- Detektor (bestaan uit drie fotodiodes).
Faby-Perot optiese filters, wat 'n effense verskil in dikte het, is aan twee fotodiodes geheg. Filters is silikonspieëls met 'n reflektiewe vooroppervlak. Hulle is bedek met 'n laag silikonoksied, 'n dun laag aluminium word op die oppervlak toegedien. 'n Optiese transducer is baie soortgelyk aan 'n kapasitiewe druksensor.
