Ponekad nije važno identificirati ukupni tlak tekućine (ili) plina, ali kao alternativa, jednostavno treba identificirati varijaciju između dvije točke unutar sustava koji se promatra. Dakle, u takvim uvjetima koristi se senzor diferencijalnog tlaka. Ovaj senzor omogućuje usporedno mjerenje između dvije točke prije i iza ventila unutar cjevovoda. Ako je ventil potpuno otvoren, tada tlak na obje strane mora biti sličan. Ako postoji varijacija unutar tlaka, možda ventil nije otvoren (ili) postoji prepreka. Ovaj članak ukratko objašnjava senzor diferencijalnog tlaka , njihov rad i njihove primjene.
Što je senzor diferencijalnog tlaka?
Senzor diferencijalnog tlaka vrsta je senzora koji se koristi za mjerenje varijacija unutar tlaka u dvije točke i pruža relativno mjerenje između te dvije točke. Ovi pritisci senzori poznati su po svojoj pouzdanosti i kvaliteti. Funkcija senzora diferencijalnog tlaka je pružiti podatke o međusobnoj povezanosti dvaju raspona tlaka unutar plinova, tekućina i pare. Oni se koriste za sigurno i pouzdano odlučivanje o varijacijama tlaka. Ovaj senzor ima brojne primjene u raznim industrijama, uključujući kontrolu i optimizaciju. Oni se također mogu naći u sigurnosnim kritičnim sustavima, nadzoru filtera i mjerenju razine unutar zatvorenih spremnika.
Ovi senzori su dizajnirani uglavnom sa kapacitivni senzor tehnologija. Ovaj senzor ima tanke dijafragme, raspoređene između dvije paralelne metalne ploče. Kad god djeluje vanjska sila, dijafragma će se malo saviti, uzrokujući promjenu unutar kapacitivnosti, a time i promjenu unutar o/p senzora.
Senzor diferencijalnog tlaka radi
Senzor diferencijalnog tlaka radi tako da mjeri pad tlaka između dvije točke unutar cijevi. U jednoj točki cijevi javlja stanje napunjenosti filtra čestica i provjerava njegovu funkciju, dok u drugoj točki kontrolira niskotlačnu recirkulaciju ispušnih plinova. Općenito, ovi senzori imaju dva priključka na koje se mogu spojiti cijevi. Nakon toga, cijevi se jednostavno spajaju na sustav gdje god treba izvršiti mjerenje.
Krug senzora diferencijalnog tlaka
Krug senzora diferencijalnog tlaka koristi dva mjerači naprezanja prikazan je u nastavku. Ovaj krug koristi par usklađenih mjerača naprezanja. Kad god se diferencijalni tlak poveća, tada će jedan mjerač naprezanja postati komprimiran, dok će drugi mjerač naprezanja biti istegnut. U sljedećem krugu, voltmetar će registrirati neravnotežu kruga mosta i to će biti prikazano kao mjerenje tlaka:
Korištenjem ovog kruga možemo odrediti sljedeće:
Prepoznajte koji je priključak u krugu priključak 'visokog' tlaka.
Priključak 'B' u krugu je priključak 'visokog' tlaka.
Ako se stalni otpornik R1 ne otvori, prepoznajte što voltmetar registrira.
Ako se fiksni otpornik 'R1' ne uspije otvoriti, voltmetar u krugu pokreće potpuno visoku skalu.
Identificirajte komponentu greške koja pokreće voltmetar u potpunosti na visokoj skali.
Komponenta kvara koja pokreće voltmetar u potpunosti na visokoj skali je sljedeća:
Mjerač naprezanja1 ne radi, bit će u kratkom spoju.
Mjerač naprezanja 2 ne radi, a zatim će se otvoriti.
Kada 'R1' ne uspije, otvorit će se.
Kada 'R2' zakaže, bit će kratko spojen.
MPX7002DP senzor diferencijalnog tlaka sučelje s Arduino Uno
MPX7002DP sučelje senzora diferencijalnog tlaka pomoću an Arduino Uno prikazan je u nastavku. Ovo sučelje pomaže u dizajniranju medicinskog uređaja otvorenog koda. Ovaj medicinski uređaj koriste liječnici kao i medicinski stručnjaci za liječenje raznih respiratornih poremećaja. Ovdje se koristi rasklopna ploča senzora diferencijalnog tlaka koja koristi MPX7002DP senzor diferencijalnog tlaka.
Potrebne komponente za stvaranje ovog sučelja uglavnom uključuju; MPX7002DP senzor diferencijalnog tlaka i Arduino Uno ploču. Veze ovog sučelja slijede kao;
GND senzora diferencijalnog tlaka MPX7002DP spojen je na GND pin Arduino Uno ploče.
Pin +5V senzora spojen je na +5V Arduina.
Analogni pin senzora spojen je na A0 pin Arduina.
Nakon što se uspostave sve veze, učitajte kod u Arduino ploča koji očitava senzor tlaka u Arduinu.
// Testni kod MPX7002DP
// Ovaj kod koristi MPX7002DP
// Senzor tlaka spojen na A0
int senzorPin = A0; // odaberite ulazni pin za senzor tlaka
int SensorValue = 0; // varijabla za pohranu vrijednosti neobrađenih podataka koja dolazi sa senzora
float outputValue = 0; // varijabla za pohranu pretvorene vrijednosti kPa
void setup() {
//Pokrenite serijski port na 9600 bps i pričekajte da se port otvori:
Serial.begin(9600);
dok (!Serial) {
; // pričekajte da se serijski port spoji. Potreban samo za izvorni USB priključak
}
pinMode(senzorPin, ULAZ); // Senzor tlaka je na analognom pinu 0
}
void loop() {
// očitajte vrijednost sa senzora:
SensorValue = analogRead(sensorPin);
// preslikati neobrađene podatke u kPa
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// ispis rezultata na serijski monitor:
Serial.print(“senzor = ”);
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputValue);
// pričekajte 100 milisekundi prije sljedeće petlje
// za analogno-digitalni pretvarač i
// senzor tlaka za postavljanje nakon zadnjeg očitanja:
kašnjenje (100);
}
Izlaz senzora diferencijalnog tlaka spojen je na analogni pin A0. Tako će stvarni podaci biti pohranjeni kao cjelobrojna vrijednost unutar varijable sensorPin.
Neobrađeni pretvoreni analogni podaci pohranjuju se unutar cjelobrojne varijable poznate kao sensorValue.
Izlazni podaci promijenjeni u kPa bit će pohranjeni unutar varijable float poznate kao outputData.
Serijska komunikacija u funkciji postavljanja se inicijalizira i varijabla sensorPin može se navesti kao ulaz.
Podaci senzora u funkciji petlje čitaju se s analognog pina i preslikavaju na vrijednost kPa.
Nakon toga se podaci šalju na serijski terminal, nakon čega se mogu pregledati.
Kako bi se sustav mogao riješiti, uvodi se odgoda od stotinu milisekundi
Nakon toga se cijeli postupak ponavlja zauvijek!
Vrste senzora diferencijalnog tlaka
Tipovi senzora diferencijalnog tlaka koji se obično koriste su; otporni, piezoelektrični, kapacitivni, MEMS i optički.
Otporni tip
Otporni senzor diferencijalnog tlaka koristi promjenu unutar električnog otpora mjerača naprezanja za mjerenje varijacija tlaka. Vezan je za dijafragmu koja je nepokrivena za tlačni medij. Mjerač naprezanja uključuje metalni otporni element na fleksibilnoj podlozi i povezan je s dijafragmom, (ili) izravno nanesenim postupkom tankog filma. Metalna dijafragma omogućuje visok nadtlak i sposobnost pucanja.
A mjerenje naprezanja taloži se na keramičku dijafragmu postupkom depozicije debelog filma. U usporedbi s uređajima s metalnom dijafragmom, tolerancija na tlak pucanja i nadtlak obično je mnogo niža. Ovi senzori iskorištavaju prednosti promjene otpora poluvodičkih materijala kad god su izloženi naprezanju zbog otklona dijafragme. Veličina promjene bit će stotinu puta bolja u usporedbi s promjenom otpora generiranom unutar metalnog mjerača naprezanja. Stoga ovi senzori mjere manje promjene tlaka od keramičkih ili metalnih senzora.
Piezoelektrični tip
Ova vrsta senzora diferencijalnog tlaka koristi svojstvo piezoelektričnog materijala za stvaranje naboja na površini kad god je osiguran tlak. Ovdje su primijenjena sila i veličina naboja međusobno proporcionalni, a polaritet izražava njihov put. Naboj se brzo nakuplja i raspršuje kada se tlak promijeni dopuštajući brzo promjenjivo dinamičko mjerenje tlaka.
Optički tip
Ova vrsta senzora diferencijalnog tlaka koristi interferometriju za mjerenje promjena uzrokovanih tlakom unutar optičkog vlakna koje se ne prekidaju elektromagnetskim smetnjama. Koristi se u bučnim okruženjima (ili) u blizini izvora poput radiografske opreme. Oni se mogu formirati s malim komponentama (ili) MEMS tehnologijom koja je medicinski sigurna za lokalnu upotrebu. Mjeri tlak na nekoliko točaka duž optičkog vlakna.
Tehnologija MEMS
Uvjet MEMS u MEMS senzor označava 'mikro-elektro-mehanički sustav' koji ima kapacitivni ili piezo mehanizam za mjerenje tlaka koji je izrađen na siliciju na mikronskoj rezoluciji. Električni izlaz MEMS-a male magnitude može se pretvoriti u analogni (ili) digitalni signal pomoću elektronike za kondicioniranje signala u zajedničkom paketu. To su mali uređaji za površinsku montažu obično samo oko 2 do 3 mm za svaku stranu.
Pogledajte ovu poveznicu za korake do izrada MEMS-a .
Kako ispitati senzor diferencijalnog tlaka?
Senzor diferencijalnog tlaka može se testirati multimetrom postavljanjem na 20 V i manometrom. Proces testiranja korak po korak opisan je u nastavku.
- Prvo spojite multimetar GND na negativni pol baterije i brzo provjerite vjerodostojnost provjerom napona baterije. Mora biti približno 12,6 V ako uključite bateriju i isključite motor.
- Provjerite u servisnom priručniku proizvođača da prepoznate signal, GND, 5V referencu i stražnju sondu žica.
- Uključite prekidač za paljenje bez pokretanja motora. Dakle, multimetar mora prikazati napon u rasponu od 4,5 do 5 V uglavnom za referentni napon od 5 V, stabilnih 0 V za žicu GND. Za signalnu žicu, kreće se od 0,5 do 4,5 volta.
- Uključite motor preko stražnje sonde signalne žice.
- Okrenite motor unatrag i promatrajte postoji li promjena unutar očitanja napona. Ako nema promjena, prijeđite na provjeru spojnih crijeva pomoću manometra.
- Izvadite crijeva iz osjetnika tlaka dok motor još radi.
- Uz pomoć manometra izračunajte tlak u oba crijeva. Za odgovarajuću točnost upotrijebite mjerač protutlaka ispušnih plinova za mjerenje od 0 do 15 PSI.
- Ponovno provjerite napon signala i napon mora očitati broj između vrijednosti tlaka u crijevu.
Ako se vaš napon jako mijenja ili vrijednosti tlaka nisu jednake očitanju napona, tada je senzor diferencijalnog tlaka neispravan i trebat će ga promijeniti.
Simptomi
Loši simptomi senzora diferencijalnog tlaka uključuju onečišćenje, oštećenu elektroniku uslijed jakog zagrijavanja motora te začepljenja i ozljede od vibracija uzrokovane dugotrajnim iskustvom unutar dijela motora.
- Najčešći problem kod ove vrste senzora je oštećenje dijafragme. Dakle, to uzrokuje izobličenje senzora diferencijalnog tlaka (ili) gubitak sposobnosti savijanja i reagiranja na promjene unutar tlaka.
- Još jedan problem je oštećenje područja otvora senzora zbog nakupljanja kontaminacije ili krhotina unutar cijevi i ograničavanja pravilnog protoka tekućine u senzor.
- Kad god senzor diferencijalnog tlaka završi signalizirajući PCM-u da se ponovno pokrene, tada ovaj senzor postaje začepljen zagađivačima.
- Neki od znakova koji određuju senzor da se ne regenerira pravilno zbog kvara senzora, niske potrošnje goriva, slabih performansi motora, visokih temperatura motora, povećanja crnog dima iz ispušnih plinova, maksimalne temperature mjenjača itd.
- Kad god senzor pokvari, tada se ispušni plinovi ne mogu u potpunosti očistiti kada protutlak gura ispušne plinove natrag u komoru za izgaranje, uzrokujući da se senzor miješa s motornim uljem.
- Glavni simptomi kvara senzora diferencijalnog tlaka uključuju; izostanak paljenja/detonacija, nedostatak snage motora, provjerite svijetli li lampica motora, ekstremna potrošnja goriva i motor će se loše pokrenuti.
- Prilikom rješavanja problema sa senzorima motora, preporučuje se prvo potražiti znakove vidljivih oštećenja. Provjerite sve spojeve, počevši od električnog priključka senzora, i potražite oštećenja poput pukotina ili taljenja. Sve oštećene žice morat će se zamijeniti.
- Zatim pregledajte crijeva spojena na senzor. Opet, potražite oštećenja kao što su pukotine ili taljenje.
- Ako su crijeva oštećena, trebat će ih zamijeniti i najvjerojatnije preusmjeriti kako se ponovno ne bi oštetila na isti način. Ako crijeva izgledaju u dobrom fizičkom stanju, provjerite ima li blokada ili začepljenja. Ako su začepljena, crijeva će se morati očistiti ili zamijeniti.
Upotreba/primjena
U nastavku se raspravlja o primjenama senzora diferencijalnog tlaka.
- Senzori diferencijalnog tlaka koriste se u medicini za liječenje duboke venske tromboze.
- Također se koriste u infuzijskim pumpama, respiratorima i opremi za detekciju disanja.
- Ovi se senzori nalaze na brojnim lokacijama za mjerenje protoka, mjerenje razine ili dubine i ispitivanje curenja.
- Senzori diferencijalnog tlaka često se nalaze u industrijskim okruženjima gdje god se varijacija unutar tlaka može koristiti za odlučivanje o protoku tekućina ili plinova.
- Koriste se u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda, preradi nafte i plina pod morem i sustavima daljinskog grijanja koji koriste zagrijanu vodu (ili) paru.
- Općenito se koriste za nadzor diferencijalnog tlaka i kontrolu vode, plinova i ulja.
- Oni se također nalaze u mjerenju razine unutar zatvorenih spremnika, praćenju filtera i sigurnosnim kritičnim sustavima.
- Ovi se senzori koriste u brojnim aplikacijama unutar podatkovnih centara.
- Oni su od velike pomoći u mjerenju protoka kroz venturijeve cijevi, Pitotove cijevi, ploče s otvorima i druge aplikacije temeljene na protoku.
- Senzor diferencijalnog tlaka koristi se za nadzor toka procesa, mjerenje sigurnih razina unutar spremnika tekućine i upravljanje kontrolnim petljama.
- Koriste se u čistim sobama, HVAC i automatizaciji zgrada, bolnicama, izolacijskim komorama, laboratorijima, farmaceutskoj industriji itd.
- Iznimno precizni uređaji koriste ove senzore za sve neagresivne i nezapaljive plinove.
- Oni se mogu koristiti za praćenje filtara unutar različitih aplikacija
- Senzori diferencijalnog tlaka mogu se naći u protupožarnim sustavima u njihovoj sprinkler jedinici.
- Oni su od velike pomoći kad god se mora izmjeriti količina tekućine unutar zatvorene posude.
Dakle, ovo je pregled diferencijala senzor pritiska, radi , i njegove primjene. Ovaj senzor je bitna komponenta u različitim primjenama u raznim industrijama. Ovaj senzor može mjeriti varijacije tlaka s velikom preciznošću što omogućuje siguran i učinkovit proces mnogih sustava.
Mjerni uređaji su jednostavno izloženi širokom rasponu toplinskih, kemijskih ili mehaničkih opterećenja tako da izmjerene vrijednosti variraju i gube preciznost tijekom vremena. Na primjer, histereza ili nulti pomaci mogu dovesti do sigurnosnih rizika i smanjenja učinkovitosti procesa. Dakle, česta kalibracija ne može izbjeći takve promjene, iako ih otkriva na vrijeme. Stoga se predlaže jednom godišnje izvršiti kalibraciju električnih i mehaničkih uređaja za mjerenje tlaka. Evo pitanja za vas, što je senzor tlaka?
