Diferenciālā spiediena sensors: ķēde, saskarne, veidi, testēšana, simptomi un lietojumi

Izmēģiniet Mūsu Instrumentu Problēmu Novēršanai





Dažreiz nav svarīgi noteikt šķidruma (vai) gāzes kopējo spiedienu, bet kā alternatīvu vienkārši ir jāidentificē atšķirība starp diviem punktiem novērotajā sistēmā. Tātad šādos apstākļos tiek izmantots diferenciālā spiediena sensors. Šis sensors nodrošina salīdzinošu mērījumu starp diviem punktiem pirms un pēc vārsta cauruļvadā. Ja vārsts ir pilnībā atvērts, tad spiedienam abās pusēs jābūt līdzīgam. Ja spiediens mainās, iespējams, vārsts nav atvērts (vai ir šķērslis). Šis raksts īsi izskaidro diferenciālā spiediena sensors , to darbība un pielietojums.


Kas ir diferenciālā spiediena sensors?

Diferenciālā spiediena sensors ir sensora veids, ko izmanto, lai izmērītu spiediena izmaiņas divos punktos un nodrošina relatīvu mērījumu starp šiem diviem punktiem. Šie spiediens sensori ir labi pazīstami ar savu uzticamību un kvalitāti. Diferenciālā spiediena sensora funkcija ir nodrošināt datus par divu spiediena diapazonu savstarpēju savienojumu gāzēs, šķidrumos un tvaikā. Tie tiek izmantoti, lai droši un uzticami noteiktu spiediena izmaiņas. Šim sensoram ir daudz pielietojumu dažādās nozarēs, ieskaitot kontroli un optimizāciju. Tos var atrast arī drošībai kritiskās sistēmās, filtru uzraudzībā un līmeņa mērīšanā slēgtos konteineros.



  Diferenciālā spiediena sensors
Diferenciālā spiediena sensors

Šie sensori ir paredzēti galvenokārt ar kapacitatīvā uztveršana tehnoloģija. Šim sensoram ir plānas diafragmas, kas izvietotas starp divām paralēlām metāla plāksnēm. Ikreiz, kad tiek nodrošināts ārējs spēks, diafragma nedaudz izlocīsies, izraisot izmaiņas sensora kapacitātē un tādējādi izmaiņas sensora o/p robežās.

Diferenciālā spiediena sensors darbojas

Diferenciālā spiediena sensors darbojas, mērot spiediena kritumu starp diviem caurules punktiem. Vienā caurules punktā tas ziņo par daļiņu filtra uzlādes stāvokli un pārbauda tā darbību, savukārt citā punktā tas kontrolē zema spiediena izplūdes gāzu recirkulāciju. Parasti šie sensori ir iesaiņoti ar diviem portiem, kur var savienot caurules. Pēc tam caurules tiek vienkārši savienotas ar sistēmu neatkarīgi no tā, kur jāveic mērījumi.



Diferenciālā spiediena sensora ķēde

Diferenciālā spiediena sensora ķēde, izmantojot divus deformācijas mērītāji ir parādīts zemāk. Šajā shēmā tiek izmantoti saskaņoti deformācijas mērītāji. Ikreiz, kad tiek palielināts diferenciālais spiediens, viens deformācijas mērītājs tiks saspiests, bet otrs deformācijas mērītājs tiks izstiepts. Sekojošā ķēdē voltmetrs reģistrēs tilta ķēdes nelīdzsvarotību, un tas tiks parādīts kā spiediena mērījums:

  Diferenciālā spiediena sensora ķēde
Diferenciālā spiediena sensora ķēde

Izmantojot šo shēmu, mēs varam noteikt sekojošo:

  PCBWay

Atpazīstiet, kurš ķēdes ports ir “augstspiediena” ports.

Ports “B” ķēdē ir “augsta spiediena” ports.

Ja R1 fiksētais rezistors neizdodas atvērt, atpazīst voltmetra reģistrēto informāciju.

Ja fiksētais rezistors “R1” neizdodas atvērties, ķēdes voltmetrs pārvēršas pilnībā.

Identificējiet bojājuma komponentu, kas virza voltmetru pilnībā uz augšu.

Bojājuma komponents, kas virza voltmetru pilnībā uz augšu, ir šāds:

Spriedzes mērītājs1 neizdodas, tiks izveidots īssavienojums.
2. deformācijas mērītājs nedarbojas, tad tas atvērsies.
Kad “R1” neizdodas, tas tiks atvērts.
Ja “R2” neizdodas, tas tiks īssavienots.

MPX7002DP diferenciālā spiediena sensora saskarne ar Arduino Uno

MPX7002DP diferenciālā spiediena sensora saskarne, izmantojot Arduino Uno ir parādīts zemāk. Šī saskarne palīdz izstrādāt atvērtā pirmkoda medicīnas ierīci. Šo medicīnisko ierīci izmanto ārsti, kā arī medicīnas speciālisti, lai ārstētu dažādus elpošanas traucējumus. Šeit tiek izmantots diferenciālā spiediena sensora sadales panelis, kas izmanto diferenciālā spiediena sensoru MPX7002DP.

Šīs saskarnes izveidei nepieciešamie komponenti galvenokārt ietver: MPX7002DP diferenciālā spiediena sensors un Arduino Uno plate. Šīs saskarnes savienojumi ir šādi;

MPX7002DP diferenciālā spiediena sensora GND ir savienots ar Arduino Uno plates GND tapu.

Sensora +5V tapa ir savienota ar Arduino +5V.

Sensora analogā tapa ir savienota ar Arduino A0 tapu.

  MPX7002DP diferenciālā spiediena sensora saskarne ar Arduino Uno
MPX7002DP diferenciālā spiediena sensora saskarne ar Arduino Uno

Kad visi savienojumi ir izveidoti, augšupielādējiet kodu mapē Arduino dēlis kas nolasa spiediena sensoru Arduino.

// MPX7002DP testa kods
// Šis kods izmanto MPX7002DP
// Spiediena sensors savienots ar A0
int sensorPin = A0; // atlasiet spiediena sensora ievades tapu
int sensorValue = 0; // mainīgais, lai saglabātu no sensora iegūto neapstrādāto datu vērtību
peldošā izvades vērtība = 0; // mainīgais, lai saglabātu konvertēto kPa vērtību
void setup() {
//Sāciet seriālo portu ar ātrumu 9600 bps un gaidiet, līdz ports tiek atvērts:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // pagaidiet, līdz izveido savienojumu ar seriālo portu. Nepieciešams tikai vietējam USB portam
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Spiediena sensors ir uz analogās tapas 0
}
void loop() {
// nolasīt vērtību no sensora:
sensorValue = analogRead(sensorPin);
// Kartē neapstrādātos datus kPa
izvadesVērtība = karte(sensoraVērtība, 0, 1023, -2000, 2000);
// izdrukājiet rezultātus seriālajā monitorā:
Serial.print('sensors = ' );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print('\toutput = ');
Serial.println(izejasVērtība);
// pagaidiet 100 milisekundes pirms nākamās cilpas
// analogo-digitālo pārveidotājam un
// spiediena sensors, lai noregulētos pēc pēdējā nolasījuma:
kavēšanās(100);
}

Diferenciālā spiediena sensora izeja ir savienota ar A0 analogo tapu. Tādējādi faktiskie dati tiks saglabāti kā vesela skaitļa vērtība mainīgajā sensorPin.

Neapstrādātie pārveidotie analogie dati tiek glabāti veselā skaitļa mainīgajā, kas pazīstams kā sensorValue.

Izvades dati, kas mainīti kPa, tiks saglabāti mainīgajā mainīgajā, kas pazīstams kā outputData.

Iestatīšanas funkcijas seriālie sakari tiek inicializēti, un sensorPin mainīgo var norādīt kā ievadi.

Sensora dati cilpas funkcijā tiek nolasīti no analogās tapas un kartēti uz kPa vērtību.

Pēc tam dati tiek nosūtīti uz seriālo termināli, pēc tam tos var pārskatīt.

Lai sistēma varētu atrisināties, tiek ieviesta simts milisekundes aizkave

Pēc tam visa procedūra atkārtojas mūžīgi!

Diferenciālā spiediena sensoru veidi

Parasti tiek izmantoti diferenciālā spiediena sensoru veidi; rezistīvā, pjezoelektriskā, kapacitatīvā, MEMS un optiskā.

Pretestības tips

Pretestības diferenciālā spiediena sensors izmanto izmaiņas deformācijas mērītāja elektriskās pretestības robežās, lai izmērītu spiediena izmaiņas. Tas ir savienots ar diafragmu, kas ir atvērta spiediena videi. Tenzometrs ietver metāla pretestības elementu uz elastīgas pamatnes un ir savienots ar diafragmu vai (vai) tieši uzklāts ar plānslāņa procesiem. Metāla diafragma nodrošina augstu pārspiediena un pārraušanas spiediena spēju.

A deformācijas mērītājs tiek uzklāts uz keramikas diafragmas ar biezu kārtiņu uzklāšanas procedūru. Salīdzinot ar metāla diafragmas ierīcēm, pārraušanas spiediens un pārspiediena pielaide parasti ir daudz zemāki. Šie sensori gūst labumu no pusvadītāju materiālu pretestības izmaiņām ikreiz, kad tiek pakļauti spriedzei diafragmas novirzes dēļ. Izmaiņu apjoms būs simts reižu labāks, salīdzinot ar pretestības izmaiņām, kas rodas metāla deformācijas mērītājā. Tādējādi šie sensori mēra mazākas spiediena izmaiņas nekā keramikas vai metāla sensori.

Pjezoelektriskais tips

Šāda veida diferenciālā spiediena sensors izmanto pjezoelektrisko materiālu īpašību, lai radītu lādiņu virs virsmas ikreiz, kad tiek nodrošināts spiediens. Šeit pielietotais spēks un lādiņa lielums ir proporcionāli viens otram, un polaritāte izsaka tā ceļu. Uzlāde uzkrājas un ātri izkliedējas, kad mainās spiediens, ļaujot ātri mainīt dinamisku spiediena mērījumu.

Optiskais tips

Šāda veida diferenciālā spiediena sensors izmanto interferometriju, lai izmērītu spiediena izraisītas izmaiņas optiskajā šķiedrā, ko nepārtrauc elektromagnētiskie traucējumi. To lieto trokšņainā vidē (vai) tādu avotu tuvumā kā radiogrāfijas iekārtas. Tos var veidot ar maziem komponentiem (vai) MEMS tehnoloģiju, kas ir medicīniski droša vietējai lietošanai. Tas mēra spiedienu vairākos optiskās šķiedras punktos.

MEMS tehnoloģija

Termiņš MEMS MEMS sensorā apzīmē “mikroelektromehānisko sistēmu”, kurai ir kapacitatīvs vai pjezo spiediena sensora mehānisms, kas izgatavots no silīcija mikronu līmeņa izšķirtspējā. Maza lieluma MEMS elektrisko izvadi var pārveidot par analogo (vai) digitālo signālu, izmantojot kopā iepakotu signālu kondicionēšanas elektroniku. Tās ir mazas virsmas montāžas ierīces, kas parasti ir tikai aptuveni 2 līdz 3 mm katrā pusē.

Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu, kā rīkoties MEMS izgatavošana .

Kā pārbaudīt diferenciālā spiediena sensoru?

Diferenciālā spiediena sensoru var pārbaudīt ar multimetru, iestatot to uz 20V un manometru. Soli pa solim testēšanas process ir apskatīts tālāk.

  • Vispirms pievienojiet multimetru GND ar akumulatora negatīvo spaili un veiciet ātru ticamību, pārbaudot akumulatora spriegumu. Tam ir jābūt aptuveni 12,6 V, IESLĒDZOT akumulatoru un IZSLĒDZOT dzinēju.
  • Pārbaudiet ražotāja servisa rokasgrāmatu, lai atpazītu signālu, GND, 5V atsauci un atgrieztos vadu zondē.
  • Ieslēdziet aizdedzes slēdzi, neiedarbinot dzinēju. Tātad multimetram ir jāparāda spriegums diapazonā no 4,5 līdz 5 V, galvenokārt 5 V atsaucei, stabils 0 V GND vadam. Signāla vadam tas svārstās no 0,5 līdz 4,5 voltiem.
  • IESLĒDZIET dzinēju, izmantojot signāla vadu ar aizmugurējo zondi.
  • Apgrieziet motoru atpakaļgaitā un novērojiet, vai sprieguma rādījumā ir izmaiņas. Ja izmaiņas nav notikušas, pārbaudiet savienojošās šļūtenes, izmantojot manometru.
  • Izņemiet šļūtenes no spiediena sensora, kad dzinējs joprojām darbojas.
  • Ar manometra palīdzību aprēķiniet spiedienu abās šļūtenēs. Lai nodrošinātu pietiekamu precizitāti, izmantojiet izplūdes pretspiediena mērītāju, lai izmērītu 0 līdz 15 PSI.
  • Vēlreiz pārbaudiet signāla spriegumu, un spriegumam ir jālasa cipars starp šļūtenes spiediena vērtībām.
    Ja jūsu spriegums ļoti mainās vai spiediena vērtības nav vienādas ar sprieguma rādījumu, tad diferenciālā spiediena sensors ir bojāts un būs jāmaina.

Simptomi

Diferenciālā spiediena sensoru sliktie simptomi ir piesārņojums, bojāta elektronika no spēcīga dzinēja karstuma, kā arī aizsērējuši un vibrācijas ievainojumi, kas radušies ilgstošas ​​​​darba laikā dzinēja daļā.

  • Visbiežāk šāda veida sensoru izraisītā problēma ir diafragmas bojājums. Tādējādi diferenciālā spiediena sensors tiek izkropļots (vai) zaudē spēju elastīgi un reaģēt uz spiediena izmaiņām.
  • Vēl viena problēma ir kaitējums sensora pieslēgvietai, jo caurulē ir iekļuvis piesārņojums vai gruži, kas ierobežo pareizu šķidruma plūsmu sensorā.
  • Ikreiz, kad diferenciālā spiediena sensors beidzas, signalizējot PCM restartēšanai, šo sensoru aizsprosto piesārņotāji.
  • Dažas pazīmes, kas norāda, ka sensors nereģenerējas pareizi sensora kļūmes, sliktas degvielas ekonomijas, sliktas dzinēja darbības, augstas motora temperatūras, melno dūmu palielināšanās no izplūdes gāzēm, maksimālās transmisijas temperatūras utt.
  • Ikreiz, kad sensors sabojājas, izplūdes gāzes nevar pilnībā iztīrīt, kad pretspiediens iespiež izplūdes gāzes atpakaļ sadegšanas kamerā, liekot sensoram sajaukties ar motoreļļu.
  • Galvenie diferenciālā spiediena sensora atteices simptomi ir: aizdedzes izlaidums/detonācija, dzinēja jaudas trūkums, pārbaudiet, vai ir ieslēgts dzinēja indikators, ārkārtējs degvielas patēriņš, un dzinējs slikti iedarbināsies.
  • Veicot dzinēja sensoru problēmu novēršanu, ieteicams vispirms meklēt redzamu bojājumu pazīmes. Pārbaudiet visus savienojumus, sākot ar sensora elektrisko savienotāju, un meklējiet bojājumus, piemēram, plaisāšanu vai kušanu. Visi bojātie vadi būs jānomaina.
  • Pēc tam pārbaudiet sensoram pievienotās šļūtenes. Atkal meklējiet bojājumus, piemēram, plaisāšanu vai kušanu.
  • Ja šļūtenes ir bojātas, tās būs jānomaina un, visticamāk, jāmaina maršruts, lai tās vairs netiktu bojātas tādā pašā veidā. Ja šķiet, ka šļūtenes ir labā fiziskā stāvoklī, pārbaudiet, vai nav aizsprostojuma vai aizsērējumu. Ja šļūtenes ir aizsērējušas, tās būs jāiztīra vai jānomaina.

Lietojumi/Lietojumprogrammas

Diferenciālā spiediena sensora lietojumi ir apskatīti tālāk.

  • Diferenciālā spiediena sensori tiek izmantoti medicīnas jomā dziļo vēnu trombozes ārstēšanai.
  • Tos izmanto arī infūzijas sūkņos, respiratoros un elpošanas noteikšanas iekārtās.
  • Šie sensori ir atrodami daudzās vietās plūsmas noteikšanai, līmeņa vai dziļuma noteikšanai un noplūdes pārbaudei.
  • Diferenciālā spiediena sensori bieži sastopami rūpnieciskās vidēs, kur var izmantot spiediena izmaiņas, lai noteiktu šķidrumu vai gāzu plūsmu.
  • Tos izmanto notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, zemūdens naftas un gāzes apstrādē un tālvadības apkures sistēmās, kurās izmanto apsildāmu ūdeni (vai tvaiku).
  • Parasti tos izmanto diferenciālā spiediena uzraudzībai un ūdens, gāzu un eļļas kontrolei.
  • Tie ir atrodami arī līmeņa mērīšanā slēgtos konteineros, filtru uzraudzībā un drošībai kritiskās sistēmās.
  • Šie sensori tiek izmantoti daudzās lietojumprogrammās datu centros.
  • Tie ir ļoti noderīgi, mērot plūsmu caur Venturi caurulēm, Pito caurulēm, atveru plāksnēm un citiem uz plūsmu balstītiem lietojumiem.
  • Diferenciālā spiediena sensors tiek izmantots, lai uzraudzītu procesa plūsmu, mērītu drošu līmeni šķidruma tvertnēs un pārvaldītu vadības cilpas.
  • Tos izmanto tīrās telpās, HVAC un ēku automatizācijā, slimnīcās, izolācijas kamerās, laboratorijās, farmācijas rūpniecībā utt.
  • Īpaši precīzās ierīces izmanto šos sensorus visām neagresīvām un neuzliesmojošām gāzēm.
  • Tos var izmantot filtru uzraudzībai dažādās lietojumprogrammās
  • Diferenciālā spiediena sensorus var atrast ugunsdrošības sistēmās to sprinkleru blokā.
  • Tie ir ļoti noderīgi, ja ir jāmēra arī šķidruma daudzums slēgtā traukā.

Tādējādi šis ir diferenciāļa pārskats spiediena sensors, tas darbojas un tā lietojumprogrammas. Šis sensors ir būtiska sastāvdaļa dažādās lietojumprogrammās dažādās nozarēs. Šis sensors var izmērīt spiediena izmaiņas ar augstu precizitāti, kas nodrošina drošu un efektīvu daudzu sistēmu procesu.

Mērierīces vienkārši tiek pakļautas plašam termisku, ķīmisku vai mehānisku spriedzi, tāpēc izmērītās vērtības laika gaitā mainās un zaudē precizitāti. Piemēram, histerēze vai nulles nobīde var izraisīt drošības riskus un procesa efektivitātes samazināšanos. Tāpēc bieža kalibrēšana nevar izvairīties no šādām izmaiņām, lai gan tās nosaka laikā. Tāpēc ir ieteicams reizi gadā veikt elektrisko un mehānisko spiediena mērīšanas ierīču kalibrēšanu. Šeit ir jautājums jums, kas ir spiediena sensors?