Hari ini, bukan barometer dengan merkuri digunakan dalam industri, tetapi penderia yang agak moden dan boleh dipercayai. Prinsip operasi mereka berbeza bergantung pada ciri reka bentuk. Semuanya mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu. Terima kasih kepada pembangunan elektronik, adalah mungkin untuk merealisasikan penderia untuk mengukur tekanan pada unsur semikonduktor.
Apakah itu penderia elektronik?
Penderia tekanan elektronik untuk air atau sebarang cecair lain ialah peranti yang membolehkan anda mengukur parameter dan memprosesnya dengan unit kawalan dan paparan khas. Sensor tekanan ialah peranti yang parameter keluarannya bergantung secara langsung pada tekanan di tempat yang diukur (tangki, paip, dll.). Selain itu, ia boleh digunakan untuk mengukur sebarang bahan dalam pelbagai keadaan agregat - cecair, wap, gas.
Keperluan untuk ituperanti disebabkan oleh fakta bahawa hampir keseluruhan industri dibina pada sistem kawalan automatik. Seseorang hanya melakukan konfigurasi, penentukuran, penyelenggaraan dan permulaan (berhenti). Mana-mana sistem berfungsi secara automatik. Tetapi peranti sedemikian juga sering digunakan dalam perubatan.
Ciri reka bentuk elemen
Mana-mana penderia terdiri daripada unsur sensitif - dengan bantuannya kesan pada penukar dihantar. Juga dalam reka bentuk terdapat litar untuk pemprosesan isyarat dan perumah. Jenis penderia tekanan berikut boleh dibezakan:
- Piezoelektrik.
- Resistif.
- Kapasitif.
- bergema Piezo.
- Magnetik (induktif).
- Optoelektronik.
Dan sekarang mari kita lihat setiap jenis peranti dengan lebih terperinci.
Unsur rintangan
Ini ialah peranti di mana elemen penderiaan menukar rintangannya di bawah pengaruh beban. Tolok terikan dipasang pada membran sensitif. Membran membengkok di bawah tekanan, tolok terikan juga mula bergerak. Pada masa yang sama, rintangan mereka berubah. Akibatnya, terdapat perubahan dalam kekuatan semasa dalam litar penukar.
Apabila meregangkan elemen tolok terikan, panjangnya bertambah dan luas keratan rentas berkurangan. Hasilnya ialah peningkatan rintangan. Proses sebaliknya diperhatikan apabila unsur-unsur dimampatkan. Sudah tentu, rintangan berubah sebanyak perseribu ohm, jadi untuk menangkap ini, anda perlukanletakkan penguat khas pada semikonduktor.
Penderia piezoelektrik
Elemen piezoelektrik ialah asas reka bentuk peranti. Apabila ubah bentuk berlaku, elemen piezo mula menghasilkan isyarat tertentu. Elemen dipasang dalam medium yang tekanannya hendak diukur. Semasa operasi, arus dalam litar akan berkadar terus dengan perubahan tekanan.
Peranti sedemikian mempunyai satu ciri - ia tidak membenarkan anda menjejaki tekanan jika ia malar. Oleh itu, ia digunakan secara eksklusif dalam kes apabila tekanan sentiasa berubah. Pada nilai malar bagi nilai yang diukur, penjanaan impuls elektrik tidak akan dilakukan.
Unsur resonans Piezo
Unsur ini berfungsi sedikit berbeza. Apabila voltan digunakan, elemen piezoelektrik berubah bentuk. Semakin tinggi tekanan, semakin besar ubah bentuk. Asas peranti adalah plat resonator yang diperbuat daripada bahan piezoelektrik. Ia mempunyai elektrod pada kedua-dua belah pihak. Sebaik sahaja voltan dikenakan pada mereka, bahan mula bergetar. Dalam kes ini, plat dibengkokkan dalam satu arah atau yang lain. Kelajuan getaran bergantung pada kekerapan arus yang dikenakan pada elektrod.
Tetapi jika daya dari luar bertindak ke atas plat, maka akan berlaku perubahan dalam frekuensi ayunan plat. Penderia tekanan udara elektronik yang digunakan dalam kereta berfungsi berdasarkan prinsip ini. Ia membolehkan anda menilai tekanan mutlak udara yang dibekalkan kepada sistem bahan api kenderaan.
Peranti kapasitif
Peranti ini adalah yang paling popular,kerana mereka mempunyai reka bentuk yang ringkas, ia berfungsi dengan stabil dan tidak bersahaja dalam penyelenggaraan. Reka bentuk terdiri daripada dua elektrod yang terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain. Ia ternyata sejenis kapasitor. Salah satu platnya ialah membran, tekanan (diukur) bertindak ke atasnya. Akibatnya, jurang antara plat berubah (berkadaran dengan tekanan). Daripada kursus fizik sekolah anda, anda tahu bahawa kemuatan kapasitor bergantung pada luas permukaan plat dan jarak antaranya.
Apabila bekerja dalam penderia tekanan, hanya jarak antara plat berubah - ini cukup untuk mengukur parameter. Sensor tekanan minyak elektronik dibina betul-betul mengikut skema ini. Kelebihan struktur jenis ini jelas - ia boleh berfungsi dalam mana-mana persekitaran, walaupun yang agresif. Mereka tidak terjejas oleh perbezaan suhu yang besar, gelombang elektromagnet.
Penderia induktif
Prinsip pengendalian jauh serupa dengan kapasitif yang dibincangkan di atas. Membran konduktif sensitif tekanan dipasang pada jarak tertentu dari litar magnet dalam bentuk huruf Ш (peraruh dililit di sekelilingnya).
Apabila voltan dikenakan pada gegelung, fluks magnet tercipta. Ia melepasi kedua-dua di sepanjang teras dan melalui celah, membran konduktif. Aliran ditutup, dan oleh kerana jurang mempunyai kebolehtelapan kira-kira 1000 kali lebih rendah daripada teras, walaupun perubahan kecil di dalamnya membawa kepada turun naik berkadar dalam nilai kearuhan.
Optoelektronikpenderia
Mereka hanya mengesan tekanan, mempunyai resolusi tinggi. Mereka mempunyai kepekaan yang tinggi dan kestabilan haba. Mereka bekerja berdasarkan gangguan cahaya, menggunakan interferometer Fabry-Perot untuk mengukur anjakan kecil. Penderia tekanan elektronik sedemikian sangat jarang berlaku, tetapi ia cukup menjanjikan.
Komponen utama peranti:
- Kristal transduser optik.
- Apertur.
- LED.
- Pengesan (terdiri daripada tiga fotodiod).
Penapis optik Faby-Perot, yang mempunyai sedikit perbezaan dalam ketebalan, dipasang pada dua fotodiod. Penapis ialah cermin silikon dengan permukaan hadapan yang memantulkan. Mereka ditutup dengan lapisan silikon oksida, lapisan nipis aluminium digunakan pada permukaan. Transduser optik sangat serupa dengan sensor tekanan kapasitif.
