سنسور فشار چیست؟

سنسور فشار چیست؟

در مدیریت بسیاری از فرآیندهای صنعتی اندازه گیری فشار موضوع بسیار مهم محسوب می شود. به همین دلیل است که سنسور فشار در صنعت، یکی از پرکاربردترین سنسورها می‌باشد. این سنسور قابلیت این را دارد که اطلاعات فشار دریافتی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کند. در اکثر سنسورهای فشار تغییر شکل دیافراگم مورد بررسی قرار می گیرد.

البته سنسور فشار اسامی زیادی دارد. مثلاً ترانسدیوسر فشار یکی دیگر از نام هایی است که برای این قطعه استفاده می شود. در حالت کلی سنسور فشار به قطعه ای گفته می شود که بتواند فشار را در ابتدا شناسایی کند و سپس نسبت به اندازه گیری و سنجش آن اقدام نماید. اما زمانی که شما به جای عبارت سنسور فشار از ترانسدیوسر فشار استفاده می کنید، این عبارت معانی بسیار زیادی می تواند داشته باشد. مثلاً گاهی اوقات ممکن است برای گروهی از المان های سنسور این عبارت را به کار ببرند.

اما در حالت کلی معمولاً ترانسدیوسر فشار را برای سنسورهایی به کار می‌برند که تقویت سیگنال نداشته باشند. همچنین نام دیگری که برای سنسور فشار مورد استفاده قرار می گیرد ترانسمیتر فشار است که به سنسور اطلاق می گردد تقویت سیگنال در آن وجود داشته باشد. همانطور که دقت کردید اسامی که به سنسور فشار اطلاق می گردد هرکدام به دلیل ویژگی خاص آن قطعه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وجود اسامی گوناگون اهمیت سنسور فشار را در کاربردهای مختلف آن نشان می دهد و این پیام را برای خریداران این قطعه دارد که حتماً باید به صورت تخصصی آن را بررسی کنند و سنسور فشار مناسب با شرایط خودشان را خریداری نمایند. در این مطلب سعی می کنیم نکات مناسب و مفیدی در مورد سنسور فشار خدمت شما بیان کنیم و پیشنهاد می کنیم تا انتها همراه ما باشید.

نحوه ساخت یک سنسور فشار

برای این که شیوه ساخت سنسور فشار را بررسی کنیم ابتدا بهتر است نحوه عملکرد و طراحی این سنسور را مورد بررسی قرار دهیم. معمولاً سنسور فشار از کانکشن فشار در بخش اندازه گیری فعال می‌شود.

همانطور که در ابتدا هم اشاره کردیم فشار اندازه گیری شده به وسیله عنصر حسگر موجود در سنسور فشار تبدیل به یک سیگنال الکتریکی می شود که تجهیزات الکترونیکی قسمت پایینی سنسور، سیگنال ایجاد شده را تقویت و استاندارد سازی می کنند. زمان یک بدنه بسیار قوی این سنسور را در برابر تاثیرات محیطی حفاظت می کند.

برای اینکه ارزیابی سیگنال انجام شود، سیگنال الکتریکی استاندارد شده است از طریق یک اتصال الکتریکی برای ارزیابی ارسال می شود. به این نکته هم توجه داشته باشید که برای تقویت و استانداردسازی سیگنال از قطعه‌ای به نام پی سی بی استفاده می‌شود. معمولاً در مرحله تولید برای اینکه برچسب محصول راحت تر خوانده شود و دوام بیشتری هم داشته باشد سنسور فشار را با استفاده از لیزر برچسب گذاری می کنند.

برچسب گذاری لیزری در این سنسورها با استفاده از جوشکاری بدنه اتفاق می افتد. هنگامی که فشار سنسور تنظیم میشود به طور همزمان یک آزمایش ولتاژ بالا نیز انجام می گردد تا بررسی عملکرد سنسور انجام شود. در نهایت قطعه ساخته شده را به همراه تمامی وسایل جانبی مورد نیاز آن در یک جعبه بسته بندی می کنند.

در کنار این قطعه همچنین اطلاعات لازم مثل دستورالعمل عملکرد و گزارش کالیبراسیون قرار داده می‌شود تا خریدار بتواند آنها را مطالعه کند. آخرین کاری که برای آماده سازی جهت فروش قطعه باید انجام شود برچسب بسته بندی است که باید روی جعبه چسبانده شود. پس از آنکه تمامی این مراحل انجام شده سنسور آماده فروش شده و به بازار ارسال می گردد.

کاربردهای سنسور فشار

سنسور فشار طبیعتاً کاربردهای زیادی دارد و قطعاً ما نمی توانیم تمامی کاربردهای آن را خدمت شما بیان کنیم. اما برای آشنایی بیشتر شما سعی می‌کنیم مهم ترین کاربردهای این قطعه را خدمت شما معرفی کنیم:

• اولین کاربرد مهمی که این سنسور ها دارند تعیین ارتفاع از سطح دریا می‌باشد. البته نکته بسیار مهمی که اینجا باید به آن توجه کنیم این است که این کاربرد به صورت مستقیم از این ابزار حاصل نمی شود و سنسور فشار به صورت غیر مستقیم در تعیین ارتفاع تاثیر گذار است. این کاربرد برای صنایع هواپیما سازی، موشک سازی و هواشناسی اهمیت بسیار زیادی دارد.
• کاربرد دیگری که می‌توانیم برای این سنسورها بیان‌کنیم اندازه گیری جریان می باشد. در حقیقت با توجه به اثر ونتوری و رابطه ای که جریان با فشار دارد، می‌توان از سنسورهای فشار برای اندازه گیری و سنجش جریان بهره برد.
• شاید جالب باشد بدانید که شما با استفاده از سنسور فشار می‌توانید از نشتی آگاهی پیدا کنید. در واقع اگر شما بتوانید از این سنسورها برای اندازه گیری افت فشار بهره ببرید عملا تشخیص خواهید داد که یک سیستم دچار نشتی شده است یا خیر. ضمناً شما می توانید برای تشخیص نشتی فشار سیستم مورد ارزیابی را با سیستم دیگری که نشتی دارد مقایسه کنید و از این طریق متوجه شوید که وجود یا عدم وجود نشتی در سیستم مورد نظر را مشخص کنید. البته راهکارهای دیگری مثل بررسی فشار سیستم در بازه های زمانی مختلف برای پیدا کردن نشتی هم وجود دارند.
• تمامی کاربرد هایی که بیان کردیم برای سنسور فشار در انواع مختلف آن وجود دارد اما برخی کاربرد ها مثل سیستم های خنک کننده، کارخانه ها و کارگاه های برق صنعتی یا انواع موبایل که از ترانسمیتر فشار در آنها استفاده می شود. به نوعی می توان گفت آنها کاربردهای خاص ترانسمیتر هستند.

نکات مهم در انتخاب سنسور فشار

در انتخاب یک سنسور فشار شما باید فاکتورهای زیادی را مد نظر قرار دهید. اگر تمایل دارید با این فاکتورها بیشتر آشنا شوید ادامه این مطلب را دنبال کنید:

• اولین چیزی که در انتخاب سنسور فشار باید به آن توجه کنید محدوده اندازه گیری یا رنج فشار است. انتخاب کنید که دامنه فشار با محدوده اندازه گیری همخوانی داشته باشد. برای اینکه مشخص کنید دامنه فشار با محدوده اندازه گیری هماهنگ است متغیرهای فشار را در شرایط طبیعی و شرایط احتمالی بررسی کنید.
• مورد دیگری که در انتخاب سنسورهای فشار می تواند تاثیر بسیار زیادی داشته باشد دما است. بیشتر سنسورهایی که در حال حاضر در بازار خرید و فروش می‌شوند دمای عملیاتی بین منفی ۲۵ درجه تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد دارند. به این نکته هم توجه داشته باشید که معمولاً دما های به شدت بالا یا به شدت پایین در محیط های کثیف و پر گرد و غبار ایجاد می‌شود. قطعات مختلفی که در سنسور فشار مورد استفاده قرار می گیرد به طور کامل تاثیر دما هستند. سنسور شما اگر در فضاهایی قرار بگیرد که یا به شدت سرد هستند یا به شدت گرم، طول عمر آن کاهش پیدا می کند و طبیعتاً هزینه های شما را برای خرید سنسور های جدید افزایش می‌دهد.
• چگالی ویژه هم در انتخاب سنسور فشار باید بررسی شود. این چگالی تاثیر زیادی در کالیبراسیون سنسور دارد. توجه داشته باشید که چگالی ویژه در مایعات و گازها با تغییر دما معمولاً دچار تغییر می شود. هنگام خرید سنسور در مورد تمامی این تغییرات اطلاعات کافی را کسب کنید تا سنسوری تهیه کنید که به خوبی کالیبره شود.
• در خرید سنسورهای فشار شما باید به فشار بارومتریک محیط توجه زیاد داشته باشید. بررسی این فشار با استفاده از ابزاری مثل مرجع سیلد گیج و در بازه های کم‌فشار قابل انجام است. توجه داشته باشید این فشار در تعیین دقت سنسور خریداری شده کاربرد زیادی دارد.
• یکی دیگر از مواردی که در خرید سنسور باید به آن توجه کنید سازگاری آن با مواد شیمیایی می باشد. سنسور ها ممکن است در محیط هایی مورد استفاده قرار بگیرند که دارای مواد شیمیایی خورنده باشند. مواد شیمیایی خورنده های مثل آمونیاک بیشتر از طریق نشت لوله یا دود و بخار ، سنسورها را مورد هجوم قرار می دهند. با توجه به اینکه مواد شیمیایی خورنده می توانند قطعات الکترونیکی را خراب کنند و سبب از دست رفتن اطلاعات آنها شوند ، شما باید سنسوری خریداری کنید که به خوبی بتواند در برابر مواد شیمیایی خورنده سازگاری داشته باشد.

انواع سنسور فشار

• سنسور فشار خازنی: اولین نوع سنسورهای فشار به سنسور فشار خازنی معروف است. این سنسور همانطور که از نام آن پیداست دارای یک خازن بوده و مهمترین قطعات آن یک صفحه صلب و دیافراگم انعطاف پذیر است. دیافراگم در این سنسور ها به عنوان الکترود مورد استفاده قرار می گیرد. مساحت و ابعاد دیافراگم در این سنسور ها ثابت بوده و این موضوع سبب می شود تا ظرفیت خازنی آنها بر اساس فاصله الکترودها تغییر کند. در این سنسورها فشاری که باید مورد سنجش قرار بگیرد به سمت دیافراگم می‌رود بر اثر انحرافی که به وجود می‌آید ظرفیت خازنی تغییر می‌کند و در نهایت می توان این تغییرات را به وسیله یک مدار اندازه گیری کرد.
• سنسور فشار استرین گیج: این سنسور فشار با نام های دیگری مثل فویل یا استرین گیج های سیلیکونی هم معروف است . در این سنسور تمامی استرین گیج ها بر اساس شیوه پل وتسون طراحی شده اند. این شیوه برای تبدیل تغییر مقاومت به تغییر ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد. در این سنسورها نوعی از دیافراگم وجود دارد که هنگام اعمال فشار منحرف می شود این انحراف موجبات تغییر در مقاومت استرین گیج را ایجاد می کند. پس از این اتفاق سیگنال به دست آمده توسط مدار پل وتسون اندازه گیری و پردازش می شود. در مورد سنسورهای فشار استرین گیج خوب است بدانید که وجود انحراف در این سنسور ها باعث می شود تغییر مقاومت بسیار ناچیز باشد و اختلالات کمی ایجاد شود.
• سنسور‌های فشار پیزورزیستیو: این سنسور ها نیز در قالب یک پل طراحی می شوند. المان اندازه گیری این سنسور ها فشار را از طریق بررسی دامنه انحراف دیافراگم منعطف شده محاسبه می کند. خطی بودن این سنسورها به این بستگی دارد که در طول بازی های اندازه گیری دیافراگم چه میزان پایداری داشته باشد.
• سنسور ممز: سنسورهای ممز نه تنها قابلیت این را دارند که فشار را تعیین کنند بلکه برای بررسی حرکت، موقعیت و میکروفون های سیلیکونی هم کاربرد دارند. این سنسورها در ابعاد کوچک تولید شده، پایداری خوبی دارند و با توجه به مقرون به صرفه بودن آن ها هزینه کمتری به شما تحمیل می کنند. توجه داشته باشید این سنسورها بیشتر در صنایع محدود و کوچک مثل صنعت موبایل یا تجهیزات اینترنت اشیا کاربرد دارد.