Сензор за диференциално налягане: верига, взаимодействие, типове, тестване, симптоми и употребата му

Понякога не е важно да се идентифицира общото налягане на течност (или) газ, но като алтернатива просто трябва да се идентифицира вариацията между две точки в наблюдаваната система. Така че при такива условия се използва сензор за диференциално налягане. Този сензор осигурява сравнително измерване между две точки преди и след клапан в рамките на тръбопровод. Ако вентилът е напълно отворен, налягането от двете страни трябва да е еднакво. Ако има промяна в налягането, тогава може да е, че клапанът не е отворен (или) има препятствие. Тази статия обяснява накратко датчик за диференциално налягане , тяхната работа и техните приложения.

Какво е сензор за диференциално налягане?

Сензорът за диференциално налягане е вид сензор, използван за измерване на промяната в налягането в две точки и осигурява относително измерване между тези две точки. Тези натиск сензори са добре известни със своята надеждност и качество. Функцията на сензора за диференциално налягане е да предоставя данни относно взаимната връзка на два диапазона на налягане в газове, течности и пара. Те се използват за сигурно и надеждно определяне на промяната на налягането. Този сензор има множество приложения в различни индустрии, включително контрол и оптимизация. Те могат да бъдат намерени и в критични за безопасността системи, мониторинг на филтри и измерване на нивото в затворени контейнери.

Тези сензори са проектирани основно с капацитивно отчитане технология. Този сензор има тънки диафрагми, разположени между две успоредни метални пластини. Всеки път, когато се прилага външна сила, диафрагмата ще се огъне малко, причинявайки промяна в капацитета и по този начин промяна в o/p на сензора.

Сензорът за диференциално налягане работи

Сензорът за диференциално налягане работи, като измерва спада на налягането между две точки в тръбата. В една точка на тръбата той отчита състоянието на зареждане на филтъра за частици и проверява неговата функция, докато в друга точка контролира рециркулацията на отработените газове с ниско налягане. Обикновено тези сензори са опаковани с два порта, където могат да бъдат свързани тръби. След това тръбите се свързват просто към системата, където и да се направи измерването.

Верига на датчика за диференциално налягане

Веригата на сензора за диференциално налягане използва две тензодатчици е показано по-долу. Тази верига използва съвпадащи двойки тензодатчици. Всеки път, когато диференциалното налягане се увеличи, тогава единият тензометричен датчик ще се компресира, докато другият тензометричен датчик ще се разтегне. В следната верига волтметър ще регистрира дисбаланса на мостовата верига и ще бъде показан като измерване на налягането:

Използвайки тази схема, можем да определим следното:

Разпознайте кой порт във веригата е портът за „високо“ налягане.

Порт „B“ във веригата е портът за „високо“ налягане.

Ако постоянният резистор R1 не се отвори, разпознайте какво регистрира волтметърът.

Ако постоянният резистор „R1“ не успее да се отвори, тогава волтметърът във веригата задвижва напълно високо ниво.

Идентифицирайте компонент на повреда, който кара волтметъра да се увеличи напълно.

Компонент за повреда, който задвижва волтметъра напълно високомащабен, следва както следва;

Деформатор 1 не успее, той ще бъде даден на късо.
Тензодатчик 2 не успее, след което ще се отвори.
Когато „R1“ се провали, той ще се отвори.
Когато „R2“ се повреди, той ще бъде съединен на късо.

MPX7002DP Сензор за диференциално налягане Взаимодействие с Arduino Uno

Интерфейсът на сензора за диференциално налягане MPX7002DP използва an Ардуино Уно е показано по-долу. Този интерфейс помага при проектирането на медицинско устройство с отворен код. Това медицинско устройство се използва както от лекари, така и от медицински специалисти за лечение на различни респираторни заболявания. Тук се използва разпределителна платка за сензор за диференциално налягане, която използва сензор за диференциално налягане MPX7002DP.

Необходимите компоненти за създаване на този интерфейс включват главно; сензор за диференциално налягане MPX7002DP и ​​платка Arduino Uno. Връзките на това взаимодействие следват както следва;

GND на сензора за диференциално налягане MPX7002DP е свързан към GND щифта на платката Arduino Uno.

Щифтът +5V на сензора е свързан към +5V на Arduino.

Аналоговият щифт на сензора е свързан към щифта A0 на Arduino.

След като всички връзки са направени, качете кода в Ардуино платка който чете сензора за налягане в Arduino.

// MPX7002DP тестов код
// Този код упражнява MPX7002DP
// Сензор за налягане, свързан към A0
int sensorPin = A0; // изберете входния щифт за сензора за налягане
int сензорна стойност = 0; // променлива за съхраняване на стойността на необработените данни, идваща от сензора
float outputValue = 0; // променлива за съхраняване на преобразувана kPa стойност
void setup() {
//Стартирайте сериен порт при 9600 bps и изчакайте портът да се отвори:
Serial.begin(9600);
докато (!Serial) {
; // изчакайте серийният порт да се свърже. Необходим е само за собствен USB порт
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Сензорът за налягане е на аналогов пин 0
}
void loop() {
// прочете стойността от сензора:
сензорна стойност = analogRead(sensorPin);
// картографиране на необработените данни в kPa
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// отпечатване на резултатите на серийния монитор:
Serial.print(“sensor = ”);
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(изходна стойност);
// изчакайте 100 милисекунди преди следващия цикъл
// за аналогово-цифров преобразувател и
// сензор за налягане за установяване след последното отчитане:
забавяне (100);
}

Изходът на сензора за диференциално налягане е свързан към аналоговия щифт A0. Така че действителните данни ще бъдат съхранени като цяло число в рамките на променлива на сензора.

Суровите преобразувани аналогови данни се съхраняват в цяла променлива, известна като sensorValue.

Изходните данни, променени в kPa, ще бъдат съхранени в плаваща променлива, известна като outputData.

Серийните комуникации във функцията за настройка се инициализират и променливата sensorPin може да бъде посочена като вход.

Данните от сензора във функцията за цикъл се четат от аналоговия щифт и се преобразуват в стойност на kPa.

След това данните се изпращат до серийния терминал, след което могат да бъдат прегледани.

За да позволи на системата да разреши, се въвежда забавяне от сто милисекунди

След това цялата процедура се повтаря завинаги!

Типове сензори за диференциално налягане

Типовете сензори за диференциално налягане, които обикновено се използват, са; резистивен, пиезоелектричен, капацитивен, MEMS и оптичен.

Резистивен тип

Резистивен сензор за диференциално налягане използва промяната в електрическото съпротивление на тензодатчика за измерване на промените в налягането. Той е свързан към диафрагмата, която е непокрита към средата под налягане. Тензодатчикът включва метален резистивен елемент върху гъвкава подложка и е свързан към диафрагмата, (или) директно отложен с тънкослойни процеси. Металната диафрагма осигурява високо свръхналягане и способност за разрушаване.

А тензодатчик се отлага върху керамична диафрагма с процедура за отлагане на дебел слой. В сравнение с устройствата с метална диафрагма, налягането на разрушаване и толерантността към свръхналягане обикновено са много по-ниски. Тези сензори се възползват от промяната в съпротивлението на полупроводниковите материали, когато са подложени на напрежение поради деформация на диафрагмата. Големината на промяната ще бъде сто пъти по-добра в сравнение с промяната на съпротивлението, генерирана в рамките на метален тензодатчик. По този начин тези сензори измерват по-малки промени в налягането от керамичните или металните сензори.

Пиезоелектричен тип

Този тип сензор за диференциално налягане използва свойството на пиезоелектричните материали, за да произвежда заряд върху повърхността, когато се осигури налягане. Тук приложената сила и големината на заряда са пропорционални един на друг и полярността изразява техния път. Зарядът се натрупва и разсейва бързо, когато налягането се промени, като позволява бързо променящо се динамично измерване на налягането.

Оптичен тип

Този тип сензор за диференциално налягане използва интерферометрия за измерване на предизвиканата от налягането промяна в рамките на оптичното влакно, която е непрекъсната от електромагнитни смущения. Използва се в шумна среда (или) в близост до източници като радиографско оборудване. Те могат да бъдат формирани с малки компоненти (или) MEMS технология, която е безопасна от медицинска гледна точка за локална употреба. Той измерва налягането в няколко точки по протежение на оптичното влакно.

MEMS технология

Терминът MEMS в MEMS сензор означава „микро-електро-механична система“, която има капацитивен или пиезо сензорен механизъм за налягане, който е произведен върху силиций с резолюция на микронно ниво. Електрическият изход на MEMS с малък магнитуд може да бъде преобразуван в аналогов (или) цифров сигнал чрез съвместно пакетирана електроника за обработка на сигнала. Това са малки устройства за повърхностен монтаж, обикновено само около 2 до 3 mm за всяка страна.

Моля, вижте тази връзка за стъпки към производството на MEMS .

Как да тествам сензор за диференциално налягане?

Сензорът за диференциално налягане може да се тества с мултицет, като се настрои на 20V и манометър. Процесът на тестване стъпка по стъпка е разгледан по-долу.

• Първо свържете мултиметъра GND към отрицателния извод на батерията и извършете бърза правдоподобност, като проверите напрежението на батерията. Трябва да бъде приблизително 12,6 V, като включите батерията и изключите двигателя.
• Проверете в сервизното ръководство на производителя, за да разпознаете сигнала, GND, 5V референтно напрежение и обратна сонда на проводниците.
• Включете ключа за запалване, без да стартирате двигателя. Така че мултицетът трябва да показва напрежение в диапазона от 4,5 до 5 V главно за 5 V референтно напрежение, стабилно 0 V за GND проводника. За сигналния проводник той варира от 0,5 до 4,5 волта.
• Включете двигателя през задната сонда на сигналния проводник.
• Завъртете двигателя и наблюдавайте дали има промяна в отчитането на напрежението. Ако няма промяна, продължете да проверявате свързващите маркучи с манометър.
• Извадете маркучите от сензора за налягане, когато двигателят все още работи.
• С помощта на манометър изчислете налягането на двата маркуча. За адекватна точност използвайте манометър за обратно налягане на отработените газове, за да измерите от 0 до 15 PSI.
• Проверете отново напрежението на сигнала и напрежението трябва да прочете число между стойностите на налягането на маркуча.
  Ако вашето напрежение се промени силно или стойностите на налягането не се равняват на показанията на напрежението, тогава сензорът за диференциално налягане е дефектен и трябва да бъде сменен.

Симптоми

Лошите симптоми на сензорите за диференциално налягане включват замърсяване, повредена електроника от силна топлина на двигателя и запушени и вибрационни наранявания от продължителен опит в секцията на двигателя.

• Най-често причиняваният проблем при този тип сензор е увреждане на диафрагмата. Така че това кара сензора за диференциално налягане да бъде изкривен (или) да загуби способността си да се огъва и да реагира на промени в налягането.
• Още един проблем е повреда в областта на порта на сензора поради натрупване на замърсяване или отломки в тръбата и ограничаване на правилния поток на течност в сензора.
• Всеки път, когато сензорът за диференциално налягане приключи, сигнализирайки на PCM да се рестартира, тогава този сензор се запушва от замърсители.
• Някои от знаците, които показват, че сензорът не се регенерира правилно поради повреда на сензора, лоша икономия на гориво, лоша работа на двигателя, високи температури на двигателя, увеличаване на черния дим от отработените газове, максимални температури на трансмисията и т.н.
• Всеки път, когато сензорът се повреди, тогава отработените газове не могат да бъдат изчистени напълно, когато обратното налягане избутва отработените газове обратно в горивната камера, което кара сензора да се смеси с маслото на двигателя.
• Основните симптоми на повреда на сензора за диференциално налягане включват; прекъсване на запалването/детонация, липса на мощност на двигателя, проверете дали лампата на двигателя свети, прекомерно използване на горивото и двигателят ще стартира лошо.
• Когато отстранявате неизправности в сензорите на двигателя, се препоръчва първо да потърсите признаци на видими повреди. Проверете всички връзки, като започнете с електрическия конектор на сензора, и потърсете повреди като напукване или стопяване. Всички повредени проводници ще трябва да бъдат сменени.
• След това проверете маркучите, свързани към сензора. Отново потърсете повреди като напукване или топене.
• Ако маркучите са повредени, те ще трябва да бъдат сменени и най-вероятно пренасочени, за да не се повредят отново по същия начин. Ако маркучите изглеждат в добро физическо състояние, проверете за запушвания или запушвания. Ако са запушени, маркучите ще трябва да бъдат почистени или сменени.

Употреби/Приложения

Приложенията на сензора за диференциално налягане са разгледани по-долу.

• Сензорите за диференциално налягане се използват в областта на медицината за лечение на дълбока венозна тромбоза.
• Те се използват и в инфузионни помпи, респиратори и оборудване за откриване на дишане.
• Тези сензори се намират на много места за измерване на потока, ниво или дълбочина и тестване на течове.
• Сензори за диференциално налягане често се намират в индустриални среди, където може да се използва промяна в налягането, за да се определи потокът от течности или газове.
• Те се използват в пречиствателни станции за отпадъчни води, подводна обработка на нефт и газ и дистанционни отоплителни системи, които използват нагрята вода (или) пара.
• Обикновено те се използват за наблюдение на диференциално налягане и контрол на вода, газове и масло.
• Те се намират и при измерване на ниво в затворени контейнери, мониторинг на филтри и критични за безопасността системи.
• Тези сензори се използват в множество приложения в центровете за данни.
• Те са много полезни при измерване на поток през тръби на Вентури, тръби на Пито, плочи с отвори и други приложения, базирани на потока.
• Сензорът за диференциално налягане се използва за наблюдение на процесния поток, измерване на безопасни нива в резервоарите за течности и управление на контролните вериги.
• Те се използват в чисти стаи, ОВК и сградна автоматизация, болници, изолационни камери, лаборатории, фармацевтичната индустрия и др.
• Изключително прецизните устройства използват тези сензори за всички неагресивни и незапалими газове.
• Те могат да се използват за наблюдение на филтри в различни приложения
• Сензори за диференциално налягане могат да бъдат намерени в противопожарните системи в техния спринклерен модул.
• Те са много полезни, когато трябва да се измери и количеството течност в затворен съд.

По този начин, това е преглед на диференциала сензор за налягане, работи , и неговите приложения. Този сензор е основен компонент в различни приложения в различни индустрии. Този сензор може да измерва промените в налягането с висока точност, което позволява сигурен и ефективен процес на много системи.

Измервателните устройства просто са изложени на широк диапазон от термични, химични или механични напрежения, така че измерените стойности варират и губят прецизност с течение на времето. Например хистерезисът или нулевите компенсации могат да доведат до рискове за сигурността и намаляване на ефективността на процеса. Така че честото калибриране не може да избегне подобни промени, въпреки че ги открива навреме. Затова се препоръчва веднъж годишно да се извършва калибриране на електрически и механични устройства за измерване на налягане. Ето един въпрос към вас, какво е датчик за налягане?