Včasih ni pomembno določiti skupnega tlaka tekočine (ali) plina, ampak kot alternativo je treba preprosto identificirati variacijo med dvema točkama znotraj opazovanega sistema. Zato se v takih pogojih uporablja senzor diferenčnega tlaka. Ta senzor zagotavlja primerjalno meritev med dvema točkama pred in za ventilom v cevovodu. Če je ventil popolnoma odprt, mora biti tlak na obeh straneh podoben. Če pride do nihanja znotraj tlaka, potem morda ventil ni odprt (ali) obstaja ovira. Ta članek na kratko pojasnjuje senzor diferenčnega tlaka , njihovo delovanje in njihove aplikacije.
Kaj je senzor diferenčnega tlaka?
Senzor diferenčnega tlaka je vrsta senzorja, ki se uporablja za merjenje variacije znotraj tlaka na dveh točkah in zagotavlja relativno meritev med tema dvema točkama. Ti pritiski senzorji so znani po svoji zanesljivosti in kakovosti. Funkcija senzorja diferenčnega tlaka je zagotoviti podatke o medsebojni povezavi dveh območij tlaka v plinih, tekočinah in pari. Ti se uporabljajo za varno in zanesljivo odločanje o spremembi tlaka. Ta senzor ima številne aplikacije v različnih panogah, vključno z nadzorom in optimizacijo. Te je mogoče najti tudi v varnostno kritičnih sistemih, nadzoru filtrov in merjenju nivoja v zaprtih posodah.
Ti senzorji so zasnovani predvsem z kapacitivno zaznavanje tehnologija. Ta senzor ima tanke diafragme, ki so nameščene med dvema vzporednima kovinskima ploščama. Kadar koli deluje zunanja sila, se membrana nekoliko upogne, kar povzroči spremembo znotraj kapacitivnosti in s tem spremembo v o/p senzorja.
Senzor diferenčnega tlaka deluje
Senzor diferenčnega tlaka deluje tako, da meri padec tlaka med dvema točkama v cevi. Na eni točki v cevi sporoči stanje polnjenja filtra za delce in preveri njegovo delovanje, medtem ko na drugi točki nadzoruje nizkotlačno recirkulacijo izpušnih plinov. Na splošno so ti senzorji opremljeni z dvema priključkoma, kamor je mogoče priključiti cevi. Po tem se cevi enostavno povežejo s sistemom povsod, kjer je treba opraviti meritev.
Krog senzorja diferenčnega tlaka
Krog senzorja diferenčnega tlaka z uporabo dveh merilniki napetosti je prikazano spodaj. To vezje uporablja par ujemajočih se merilnikov napetosti. Kadarkoli se poveča diferenčni tlak, bo en merilnik napetosti stisnjen, medtem ko bo drugi merilnik napetosti raztegnjen. V naslednjem vezju bo voltmeter zabeležil neuravnoteženost mostnega vezja in to bo prikazano kot meritev tlaka:
Z uporabo tega vezja lahko ugotovimo naslednje:
Prepoznajte, kateri priključek v tokokrogu je 'visokotlačni priključek'.
Priključek »B« v tokokrogu je priključek »visokega« tlaka.
Če se stalni upor R1 ne odpre, prepoznajte, kaj zaznava voltmeter.
Če se fiksni upor 'R1' ne odpre, se voltmeter v tokokrogu poganja popolnoma višje.
Identificirajte komponento napake, ki poganja voltmeter v celoti višje.
Komponenta napake, ki poganja voltmeter v celoti višje, je naslednja:
Merilnik napetosti 1 ne uspe, v njem bo prišlo do kratkega stika.
Merilnik napetosti 2 ne uspe, nato pa se odpre.
Ko »R1« ne uspe, se odpre.
Ko 'R2' odpove, bo prišlo do kratkega stika.
Povezava senzorja diferenčnega tlaka MPX7002DP z Arduino Uno
Vmesnik senzorja diferenčnega tlaka MPX7002DP z uporabo an Arduino Uno je prikazano spodaj. Ta vmesnik pomaga pri načrtovanju odprtokodne medicinske naprave. Ta medicinski pripomoček uporabljajo zdravniki in zdravstveni delavci za zdravljenje različnih bolezni dihal. Tukaj je uporabljena prekinitvena plošča senzorja diferenčnega tlaka, ki uporablja senzor diferenčnega tlaka MPX7002DP.
Potrebne komponente za izdelavo tega vmesnika vključujejo predvsem; senzor diferenčnega tlaka MPX7002DP in ploščo Arduino Uno. Povezave tega vmesnika so naslednje:
GND senzorja diferenčnega tlaka MPX7002DP je povezan z zatičem GND na plošči Arduino Uno.
Nožica +5V senzorja je priključena na +5V Arduino.
Analogni zatič senzorja je povezan z zatičem A0 Arduina.
Ko so vzpostavljene vse povezave, naložite kodo v Arduino plošča ki bere senzor tlaka v Arduino.
// Testna koda MPX7002DP
// Ta koda uporablja MPX7002DP
// Senzor tlaka priključen na A0
int senzorPin = A0; // izberite vhodni pin za senzor tlaka
intsensorValue = 0; // spremenljivka za shranjevanje vrednosti neobdelanih podatkov, ki prihajajo iz senzorja
float outputValue = 0; // spremenljivka za shranjevanje pretvorjene vrednosti kPa
void setup() {
//Zaženite serijska vrata pri 9600 bps in počakajte, da se vrata odprejo:
Serial.begin(9600);
medtem ko (!Serial) {
; // počakajte, da se serijska vrata povežejo. Potreben samo za domača vrata USB
}
pinMode(senzorPin, INPUT); // Senzor tlaka je na analognem zatiču 0
}
void loop() {
// preberite vrednost s senzorja:
SensorValue = analogRead(sensorPin);
// preslika neobdelane podatke v kPa
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// natisni rezultate na serijski monitor:
Serial.print(“senzor = ”);
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputValue);
// počakajte 100 milisekund pred naslednjo zanko
// za analogno-digitalni pretvornik in
// tlačni senzor za poravnavo po zadnjem odčitku:
zamuda (100);
}
Izhod senzorja diferenčnega tlaka je povezan z analognim priključkom A0. Tako bodo dejanski podatki shranjeni kot celoštevilska vrednost v spremenljivki sensorPin.
Surovi pretvorjeni analogni podatki so shranjeni v celoštevilski spremenljivki, znani kot sensorValue.
Izhodni podatki, spremenjeni v kPa, bodo shranjeni v plavajoči spremenljivki, znani kot outputData.
Serijske komunikacije v nastavitveni funkciji se inicializirajo in spremenljivko sensorPin je mogoče navesti kot vhod.
Podatki senzorja v funkciji zanke se preberejo z analognega zatiča in preslikajo v vrednost kPa.
Po tem se podatki pošljejo v serijski terminal, nato pa jih je mogoče pregledati.
Da bi sistemu omogočili razrešitev, je uvedena zakasnitev 100 milisekund
Nato se celoten postopek ponavlja za vedno!
Vrste senzorjev diferenčnega tlaka
Vrste senzorjev diferenčnega tlaka, ki se običajno uporabljajo, so: uporovni, piezoelektrični, kapacitivni, MEMS in optični.
Uporovni tip
Uporovni senzor diferenčnega tlaka uporablja spremembo v električnem uporu merilnika napetosti za merjenje variacij tlaka. Vezan je na diafragmo, ki je nepokrita s tlačnim medijem. Merilnik napetosti vključuje kovinski uporovni element na prožni podlagi in je povezan z diafragmo, (ali) nanesen neposredno s tankoslojnimi postopki. Kovinska diafragma zagotavlja visok nadtlak in zmožnost porušitvenega tlaka.
A merilnik napetosti se nanese na keramično diafragmo s postopkom debeloslojnega nanašanja. V primerjavi z napravami s kovinsko membrano sta toleranca porušitvenega tlaka in nadtlaka običajno precej nižja. Ti senzorji izkoristijo spremembo upornosti polprevodniških materialov, kadar koli so izpostavljeni obremenitvi zaradi upogiba diafragme. Velikost spremembe bo stokrat večja v primerjavi s spremembo upora, ki nastane v kovinskem merilniku napetosti. Tako ti senzorji merijo manjše spremembe tlaka kot keramični ali kovinski senzorji.
Piezoelektrični tip
Ta vrsta senzorja diferenčnega tlaka uporablja lastnost piezoelektričnih materialov za ustvarjanje naboja na površini, kadar koli je zagotovljen tlak. Tu sta uporabljena sila in velikost naboja medsebojno sorazmerna in polarnost izraža njihovo pot. Naboj se hitro kopiči in razprši, ko se tlak spremeni, saj omogoča hitro spreminjajoče se dinamično merjenje tlaka.
Optični tip
Ta vrsta senzorja diferenčnega tlaka uporablja interferometrijo za merjenje spremembe tlaka v optičnih vlaknih, ki je neprekinjena zaradi elektromagnetnih motenj. Uporablja se v hrupnem okolju (ali) v bližini virov, kot je radiografska oprema. Te je mogoče oblikovati z majhnimi komponentami (ali) tehnologijo MEMS, ki je medicinsko varna za lokalno uporabo. Meri tlak na več točkah vzdolž optičnega vlakna.
Tehnologija MEMS
Izraz MEMS senzor MEMS pomeni 'mikroelektromehanski sistem', ki ima kapacitivni ali piezo mehanizem za zaznavanje tlaka, ki je izdelan na siliciju z mikronsko ločljivostjo. Električni izhod MEMS majhne magnitude je mogoče pretvoriti v analogni (ali) digitalni signal z elektroniko za kondicioniranje signala Co-package. To so majhne naprave za površinsko montažo, običajno približno 2 do 3 mm za vsako stran.
Prosimo, glejte to povezavo za korake do izdelava MEMS .
Kako preizkusiti senzor diferenčnega tlaka?
Senzor diferenčnega tlaka lahko preizkusite z multimetrom, tako da ga nastavite na 20 V in manometer. Spodaj je opisan postopek testiranja po korakih.
- Najprej priključite multimeter GND na negativni pol baterije in zaženite hitro verodostojnost s preverjanjem napetosti baterije. Ob vklopu baterije in izklopu motorja mora biti približno 12,6 V.
- V servisnem priročniku proizvajalca preverite, ali prepoznate signal, GND, 5V referenco in povratno sondiranje žic.
- Vklopite stikalo za vžig brez zagona motorja. Tako mora multimeter prikazati napetost v območju od 4,5 do 5 V predvsem za referenco 5 V, stabilnih 0 V za žico GND. Za signalno žico se giblje od 0,5 do 4,5 voltov.
- VKLOPITE motor prek zadnje sonde signalne žice.
- Obrnite motor in opazujte, če je prišlo do spremembe v odčitku napetosti. Če ni sprememb, nadaljujte s preverjanjem povezovalnih cevi z manometrom.
- Odstranite cevi iz senzorja tlaka, ko motor še teče.
- S pomočjo manometra izračunajte tlak obeh cevi. Za ustrezno natančnost uporabite merilnik protitlaka izpušnih plinov za merjenje od 0 do 15 PSI.
- Znova preverite napetost signala in napetost mora odčitati številko med vrednostmi tlaka cevi.
Če se vaša napetost močno spremeni ali vrednosti tlaka niso enake odčitku napetosti, je senzor diferenčnega tlaka pokvarjen in ga je treba zamenjati.
simptomi
Slabi simptomi senzorjev diferenčnega tlaka vključujejo onesnaženje, poškodovano elektroniko zaradi močne vročine motorja ter zamašene in vibracijske poškodbe zaradi dolgotrajnih izkušenj v delu motorja.
- Najpogostejša težava pri tej vrsti senzorja je poškodba diafragme. To torej povzroči, da je senzor diferenčnega tlaka popačen (ali) izgubi zmožnost upogibanja in odzivanja na spremembe v tlaku.
- Še ena težava je poškodba območja vrat senzorja zaradi nabiranja kontaminacije ali ostankov v cevi in omejevanja pravilnega pretoka tekočine v senzor.
- Kadarkoli se senzor diferenčnega tlaka konča in signalizira PCM, da se znova zažene, potem ta senzor ovirajo onesnaževala.
- Nekateri znaki, ki kažejo, da senzor ne regenerira pravilno zaradi okvare senzorja, slabe porabe goriva, slabe zmogljivosti motorja, visokih temperatur motorja, povečanega črnega dima iz izpuha, najvišje temperature menjalnika itd.
- Kadarkoli senzor odpove, izpušnih plinov ni mogoče popolnoma odstraniti, ko protitlak potisne izpušne pline nazaj v zgorevalno komoro, kar povzroči, da se senzor meša z motornim oljem.
- Glavni simptomi okvare senzorja diferenčnega tlaka vključujejo: neuspešen vžig/detonacija, pomanjkanje moči motorja, preverite, ali lučka motorja sveti, ekstremna poraba goriva in motor se bo slabo zagnal.
- Pri odpravljanju težav s senzorji motorja je priporočljivo, da najprej poiščete znake vidnih poškodb. Preverite vse povezave, začenši z električnim priključkom senzorja, in poiščite morebitne poškodbe, kot so razpoke ali taljenje. Vse poškodovane žice bo treba zamenjati.
- Nato preglejte cevi, povezane s senzorjem. Še enkrat poiščite kakršne koli poškodbe, kot so razpoke ali taljenje.
- Če so cevi poškodovane, jih bo treba zamenjati in najverjetneje preusmeriti, da se ne poškodujejo znova na enak način. Če so cevi videti v dobrem fizičnem stanju, preverite morebitne blokade ali zamašitve. Če so cevi zamašene, jih je treba očistiti ali zamenjati.
Uporaba/aplikacije
Spodaj so obravnavane aplikacije senzorja diferenčnega tlaka.
- Senzorji diferenčnega tlaka se uporabljajo v medicini za zdravljenje globoke venske tromboze.
- Uporabljajo se tudi v infuzijskih črpalkah, respiratorjih in opremi za zaznavanje dihanja.
- Te senzorje najdemo na številnih lokacijah za zaznavanje pretoka, nivoja ali globine in testiranje puščanja.
- Senzorji diferenčnega tlaka se pogosto nahajajo v industrijskih okoljih, kjer je mogoče uporabiti spremembo znotraj tlaka za odločanje o pretoku tekočin ali plinov.
- Uporabljajo se v napravah za čiščenje odpadnih voda, podmorski predelavi nafte in plina ter sistemih za daljinsko ogrevanje, ki uporabljajo ogrevano vodo (ali) paro.
- Na splošno se uporabljajo za spremljanje diferenčnega tlaka in nadzor vode, plinov in olja.
- Te najdemo tudi pri merjenju nivoja v zaprtih posodah, nadzoru filtrov in varnostno pomembnih sistemih.
- Ti senzorji se uporabljajo v številnih aplikacijah v podatkovnih centrih.
- Ti so zelo koristni pri merjenju pretoka skozi venturijeve cevi, Pitotove cevi, zaslonske plošče in druge aplikacije, ki temeljijo na pretoku.
- Senzor diferenčnega tlaka se uporablja za spremljanje procesnega toka, merjenje varnih ravni v rezervoarjih za tekočino in upravljanje krmilnih zank.
- Uporabljajo se v čistih prostorih, HVAC in avtomatizaciji zgradb, bolnišnicah, izolacijskih komorah, laboratorijih, farmacevtski industriji itd.
- Izjemno natančne naprave uporabljajo te senzorje za vse neagresivne in nevnetljive pline.
- Te je mogoče uporabiti za spremljanje filtrov znotraj različnih aplikacij
- Senzorje diferenčnega tlaka je mogoče najti v protipožarnih sistemih v njihovi brizgalni enoti.
- To je zelo koristno, kadar je treba izmeriti tudi količino tekočine v zaprti posodi.
To je torej pregled diferenciala senzor tlaka, deluje , in njegove aplikacije. Ta senzor je bistvena komponenta v različnih aplikacijah v različnih panogah. Ta senzor lahko meri variacije tlaka z visoko natančnostjo, kar omogoča varen in učinkovit proces številnih sistemov.
Merilne naprave so preprosto izpostavljene širokemu spektru toplotnih, kemičnih ali mehanskih obremenitev, tako da se izmerjene vrednosti sčasoma spreminjajo in izgubijo natančnost. Na primer, histereza ali ničelni odmiki lahko povzročijo varnostna tveganja in zmanjšanje učinkovitosti procesa. Tako se s pogostim umerjanjem takšnim spremembam ne more izogniti, čeprav jih pravočasno zazna. Zato je predlagano, da enkrat letno opravite kalibracijo električnih in mehanskih naprav za merjenje tlaka. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je senzor tlaka?
