نظرًا لوجود العديد من الأنواع المختلفة من التطبيقات لأجهزة استشعار الضغط ، هناك العديد من أنواع أجهزة الاستشعار المتاحة مع مجموعة واسعة من الخصائص ، سواء كانت البيئات القاسية أو المسببة للتآكل ، المعدات الطبية أو الأجهزة المحمولة. اختيار مستشعر ضغط يعني الاختيار من بين مجموعة واسعة من التقنيات والحزم ومستويات الأداء والميزات من أجل تلبية الطلبات المتعددة لقياس الضغط بدقة ، مثل:
ضغط الغاز داخل الخزان ، مثل خزان ضاغط صناعي
قياس مستوى أو حجم السائل الموجود عن طريق استشعار الضغط في قاع الوعاء
قياس فروق الضغط بين نقطتين في النظام ، كوسيلة لرصد أو قياس تدفق السوائل أو الغازات
الضغط الجوي: تغير في الضغط الجوي مع الظروف الجوية أو مع الارتفاع. مفيدة في محطات الطقس ، أو المراقبة البيئية ، أو لمساعدة الملاحة في الحساب الميت جنبًا إلى جنب مع نظام تحديد المواقع العالمي أو تثليث الخلايا
ما هو الضغط ؟
الضغط = القوة/المنطقة
في وحدات SI (MKS) ، قوة نيوتن واحد ، يتم تطبيقها على مساحة متر مربع واحد ، تمارس ضغطًا يبلغ نيوتن لكل متر مربع ، أو باسكال واحد.
يحتوي أي نوع من مستشعر الضغط على آلية أو هيكل يتفاعل بشكل يتناسب مع القوة المطبقة. المنطقة التي يتم تطبيق القوة عليها ثابتة ، لهيكل مستشعر معين.
هناك ثلاثة أنواع مختلفة من الضغوط التي يمكن قياسها: مقياس ، مطلق ، وتفاضلي.
الضغط المقياس هو الضغط المقاس بالنسبة إلى الضغط الجوي المحيط. يمكن أن يكون إيجابيًا لضغوط أعلى من الغلاف الجوي ، أو سلبيًا لضغوط أقل. سيكون لمستشعر ضغط المقياس ميناءين ، مما يسمح للوسائط عند الضغط المرجعي ، وعند الضغط. تطبيق نموذجي لمستشعر ضغط المقياس هو قياس مستويات زيت الماء السائل ضغط الغاز في خزان تنفيس باستخدام الفرق في الضغط الهيدروستاتيكي والضغط الجوي المحيط. معظم مرسلات الضغط على مقياس ضغط السوق ، لأن غالبية التطبيقات الصناعية يمكنها استخدام مقياس الضغط.
أجهزة استشعار الضغط المطلق تعطي النتيجة بالنسبة إلى الصفر (فراغ مثالي). سيكون لأجهزة الاستشعار منفذ واحد لدخول وسائل الإعلام وممارسة الضغط على عنصر الاستشعار ، مما يؤدي إلى تغيير إيجابي في المخرجات ، بحجم يتناسب مع الضغط المطبق.
وهذا مفيد في التطبيقات التي تقيس الضغط الجوي ، ربما لتحديد الارتفاع. تستخدم أجهزة استشعار الضغط المطلق أيضًا في تطبيقات قياس الضغط التي سيتم استخدامها على ارتفاعات مختلفة ، نظرًا لأن الضغط الجوي يختلف باختلاف الارتفاع ، فإن مقياس الضغط لن يعطي قراءة دقيقة. يُستخدم هذا النوع من المستشعرات في أنظمة مراقبة ضغط الإطارات لتحسين أداء الإطارات.
أجهزة استشعار الضغط التفاضلي تقيس الفرق في الضغط بين نقطتين ، على غرار كيفية عمل مستشعر المقياس. ولكن في هذه الحالة يكون الضغط المرجعي أحد النقاط في النظام ، كما يحددها مصمم النظام. التغيير في الناتج التفاضلي هو إيجابي أو سلبي ، وهذا يتوقف على الذي هو أكبر. حجم التغيير يتناسب مع فرق الضغط بين المجالين.
على سبيل المثال ، يتم استخدام أجهزة استشعار تفاضلية في بعض الأحيان للكشف عن فرق الضغط على جانبي الجسم. غالبًا ما تُستخدم مستشعرات الضغط التفاضلي لمراقبة تدفق الهواء في تطبيقات التكييف ، مثل الغرفة النظيفة ، وأنابيب المياه ، ومراقبة ضغط الهواء الداخلي ، ومراقبة فلتر الهواء.
تجدر الإشارة إلى أن مستشعر الضغط ، هو مصطلح عام لوصف جهاز استشعار الضغط الذي قد يكون مستشعرات أو محول أو جهاز إرسال ، اعتمادا على تصميم الدوائر الكهربائية المرتبطة بها.
ينتج عنصر الاستشعار المسؤول عن كشف آثار الضغط المطبق وقياسها مخرجات لا يمكن استخدامها مباشرة في دائرة إلكترونية-مثل نظام قائم على متحكم دقيق. يجب ترجمة الاستجابة المادية إلى إشارة كهربائية ، ومن ثم يلزم تكييف الإشارة لإنشاء إشارة مناسبة وقابلة للاستخدام.
تنتج مستشعرات الضغط جهد خرج يختلف مع الضغط الذي تتعرض له ، وعادة ما تشير إلى عنصر الاستشعار الذي يكشف الضغط ماديًا. تتوفر أجهزة استشعار الضغط المثبتة على اللوحة والتي تتطلب من المصمم النظر في المعايرة وتعويض درجة الحرارة والتضخيم بشكل منفصل.
ومما يبعث على الارتباك أن عبارة مستشعر الضغط ، تُستخدم أحيانًا لوصف المحولات وأجهزة الإرسال بشكل عام. ينظر مهندسونا إلى المستشعر على أنه نواة رقاقة ، ونستخدم المزيد من نواة السيليكون المملوءة بالنفط (السيليكون المشتت) بدلاً من النوى الخزفية ، التي تتمتع بمدى قياس ودقة أفضل.
محولات الضغط ، مثل أجهزة استشعار الضغط ، تنتج الجهد الناتج الذي يختلف مع الضغط. محول في هذا السياق هو عنصر الاستشعار جنبا إلى جنب مع الدوائر تكييف الإشارة ، وربما للتعويض عن تقلبات درجة الحرارة ، وعلى الأرجح مكبر للصوت للسماح بنقل الإشارات أبعد من المصدر. لاحظ أنه بالنسبة لمعظم التطبيقات ، هناك ميزة لتحديد محولات الضغط التي يتم تعويضها عن درجة الحرارة بدلاً من محاولة تنفيذ تعويض درجة الحرارة المخصص على عنصر استشعار الضغط ، لأن الاختبار المطلوب يمكن أن يكون معقدًا وصعبًا.
أجهزة إرسال الضغط تشبه محولات الطاقة ، ولكنها تولد إشارة تيار عبر حمل منخفض المقاومة بدلاً من إشارة الجهد. عادة ما يكون الناتج هو إنتاج صناعي قياسي من 4-20 مللأمبير. ولكن الآن السوق ليست قلقة جدا حول الخلط بين أسماء الثلاثة ، وهناك الحالية ، الجهد والمقاومة المخرجات. كن على علم أنه في التطبيقات المحمولة ، يمكن لأجهزة الإرسال ارتداء البطاريات لأسفل إذا تم استخدامها باستمرار في الطرف العلوي من نطاق الضغط الخاص بها.
جهاز استشعار الضغط الإلكتروني يعتمد على رد الفعل المادي للضغط المطبق ، ومن ثم قياس التغيير النسبي الناتج إلكترونيًا. تشمل الظواهر الشائعة الاستخدام تغييرات في السعة ، أو تغييرات في المقاومة الأومية لمقياس الإجهاد أو عنصر كهرضغطية ، والتي تتناسب مع حجم الانحراف عند تطبيق الضغط.
معايير مهمة مثل مدى القياس ، والملاءمة البيئية ، والحجم المادي ، ومتطلبات الطاقة ، ونوع قياس الضغط المطلوب سيكون لها تأثير توجيهي كبير على المهندسين الذين يبحثون عن حل معين للتطبيق.
يحتوي مستشعر الضغط بالسعة على مكثف بلوحة صلبة واحدة وغشاء مرن كأقطاب كهربائية. مساحة هذه الأقطاب التي يتم تثبيتها ، السعة تتناسب مع المسافة بين الأقطاب. يتم تطبيق الضغط المراد قياسه على الجانب الغشائي المرن ، ويؤدي الانحراف الناتج إلى تغيير في السعة يمكن قياسه باستخدام دائرة كهربائية.
يعتمد محول الضغط بالسعة على تغيير السعة الناتج عن انحراف الغشاء ، مما يغير هندسة المكثف
في مستشعر ضغط من نوع مقياس الضغط ، يتم ترتيب مقاييس سلالة الرقائق أو السيليكون كجسر قمح. يتم إرفاق مقياس الضغط بنوع من الحجاب الحاجز ، والذي ينحرف عند تطبيق الضغط. ثم يتم قياس الإشارة الناتجة وتضخيمها وتكييفها بواسطة دائرة جسر حجر قمح لتوفير محول مناسب-جهد أو جهاز إرسال-تيار يمثل الضغط المطبق ، كما هو موضح في الرسم البياني.
مخطط دائرة لمستشعر نوع الجسر
يمكن أيضًا ترتيب عناصر الاستشعار Piezoresistive في تشكيل جسر مماثل. يوضح الرسم البياني أدناه كيف يتم ربط عناصر استشعار مستشعر الضغط من نوع الجسر بحجاب مرن ، بحيث تتغير المقاومة وفقًا لحجم انحراف الحجاب الحاجز. تعتمد الخطية الكلية للمستشعر على استقرار الحجاب الحاجز ، وعلى مدى القياس المعلن ، وكذلك خطي مقاييس الإجهاد أو العناصر piezoresistive.
عناصر مستشعر الضغط Piezoresistive تقيس تغيرات المقاومة وفقًا لحجم انعكاس الحجاب الحاجز
من السهل تخيل مستشعر ضغط بيزوريسيستيف أو سعوية كجهاز كبير ، و MEMS هو النوع المصغر. لسوء الحظ ، ليس لدى LEFOO حاليًا أي خطط لتطوير منتجات MEMS.
فهم أنواع أجهزة الاستشعار الشائعة الاستخدام ، ومبادئ التشغيل الخاصة بها ، وأنماط الاستخدام (مطلق ، أو مقياس ، أو تفاضلي) يمكن أن تساعد المهندسين في اتخاذ قرارات الاختيار الأولية عند تحديد المستشعر الأنسب للاختيار من أجل تطبيق معين.
يمكن أن يكون للمواد المستخدمة ونوع البناء تأثير مهم على جوانب مثل نطاق القياس ، مما يحد من عوامل مثل الضغط الأقصى القابل للبقاء الذي يمكن أن يتعرض له المستشعر ، وقت الاستقرار بعد اللحام ، والاستقرار على المدى الطويل في التطبيق المقصود.
فهم خصائص الإخراج الكهربائي ، والدارات اللازمة للتفاعل بشكل صحيح مع النظام الإلكتروني المضيف-عادة وحدة تحكم دقيقة-أو نظام تحكم قائم على المعالج الدقيق-يمكن أن تساعد في تقييم كيفية تأثير اختيار مستشعر الضغط على تحديات التكامل الإلكتروني المحتملة.
تسجيل الدخول 
English 
日本語 
한국어 
français 
Deutsch 
Español 
italiano 
русский 
português 
العربية