مرجع تخصصی مقالات سنسور فشار

سنسور فشار بسیار شبیه به ترانسدیوسر فشار است، با این تفاوت که به جای سیگنال ولتاژ، سیگنال جریانی از طریق یک بار با امپدانس زیر ساخت‌و‌ساز می‌کند. به طور معمول، اندازه جریان خروجی در محدوده 4 تا 20 میلی آمپر جای‌دارد که یک مقدار استاندار صنعتی می باشد. اما توجه فرمایید که در کاربردهای متحرک، ترانسمیتر قادر است سبب ساز به کاهش شارژ باتری گردد، خصوصا زمانی‌ که به طور مداوم در انتهای گستره (Range) فشار خود مورد به کار گیری قرار گیرد.
اختصاص سنسورهای فشار مطلق در موقعیت‌هایی که به کار گیری از آن ها لزومی ندارد، یک نقص‌ بسیار رایج می باشد؛ زیرا اکثر تجهیزات صنعتی میتوانند از سنسورهای فشار گیج استعمال کنند. بنابراین بسیار مهم می‌باشد که قبل از انتخاب نوع سنسور فشار از ملزومات تجهیزات به نه مطلع باشیم تا یک انتخاب اثرگذار، دقیق و مقرون‌ به صرفه اعمال دهیم.
ترانسمیتر فشار
اصول کاری یک سنسور فشار
یک سنسور فشار براساس عکس‌العمل فیزیکی در مقابل فشار اعمالی شغل می‌کند. این سنسور تغییرات نسبی حاصل را به صورت الکتریکی اندازه می گیرد و برای این هدف از پدیده‌هایی مانند تغییر تحول در ظرفیت خازنی، تغییر‌و تحول در مقاومت اهمی یک استرین‌گیج یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک به کار گیری می‌کند. تمام این تغییرات متناسب با دامنه انحراف بعد از اعمال فشار هستند. مولفه‌های مهمی مانند گستره اندازه‌گیری، تناسب با فضا، اندازه فیزیکی، توان موردنیاز و نوع لازمات اندازه‌گیری فشار می‌توانند راهنمای موثری برای مهندسان طراح باشند.
سنسور فشار خازنی
سنسور فشار خازنی شامل یک خازن می‌باشد که دارای یک برگه صلب (Rigid) و یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر به عنوان الکترود می باشد. مساحت این الکترودها ثابت بوده، در سود ظرفیت خازنی متناسب با فاصله در بین الکترودها تغییر‌و تحول می‌کند. فشاری که بایستی اندازه‌گیری شود به سمت دیافراگم انعطاف پذیر جاری ساختن میگردد. در سود انحراف به وجود آمده سبب ساز تغییر و تحول در ظرفیت خازنی میشود و می‌اقتدار آن را بوسیله یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری کرد. شکل پایین اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی را علامت می‌دهد.
سنسور فشار خازنی
سنسورهای فشار استرین‌گیج
در یک سنسور فشارسنج استرین‌گیج، فویل یا استرین‌گیج‌های سیلیکونی به صورت یک پل وتسون (Wheatstone bridge) چیده شده‌اند. پل وتسون در واقع روشی برای تبدیل تغییر مقاومت به تغییر و تحول ولتاژ است. استرین‌گیج به نوعی از دیافراگم متصل شده است که هنگام ایفا فشار گمراه می‌شود. این انحراف موجب تغییر‌و تحول در مقاومت استرین‌گیج خواهد شد. سپس سیگنال حاصل توسط مدار پل وتسون اندازه‌گیری، تقویت و پردازش میشود. دقت کنید که مداقه این کار به این ادله می‌باشد که در کاربردهای عملی تغییر‌و تحول مقاومت بسیار ناچیز است و نویز و اغتشاش زیادی وجود دارد. درحال حاضر خروجی مناسب (جریان در ترانسمیتر و ولتاژ در ترانسدیوسر) تشکیل داد میگردد. در شکل تحت، دیاگرام سنسور فشار استرین‌گیج نشان داده شده است.
سنسور فشار استرین گیج
سنسور‌های فشار پیزورزیستیو
المان اندازه‌گیری پیزورزیستیو (Piezoresistive) نیز میتواند در قالب یک پل تعبیه خواهد شد. شکل پایین نشانه می‌دهد که المان اندازه‌گیری در یک سنسور فشار نوع پل به چه شکل به یک دیافراگم منعطف متصل شده‌ هست تا مقاومت مبتنی بر با دامنه انحراف دیافراگم تغییر کند. خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم در حین برهه زمانی اندازه‌گیری و نیز خطی بودن استرین گیج و عنصرها پیزورزیستیو بستگی دارد.
سنسور پیزورزیستیو
سنسورهای ممز (MEMS)
معمولا یک سنسور فشار پیزورزیستیو یا خازنی، مانند اکثر تجهیزات یا ماژول‌های الکترونیکی، به عنوان یک قطعه نسبتاً بزرگ آماده شغل تصور می گردد، اما همیشه این طور نیست. یک مکانیزم اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌توان روی سیلیکون نیز پیاده‌سازی کرد که به آن ها سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (Micro Electro Mechanical System) یا MEMS می‌گویند. تجهیزات MEMS که نه‌فقط سنسورهای فشار بلکه سنسور حرکت و وضعیت و میکروفون‌های سیلیکونی را مشمول میشوند، بسیار کوچک، پایدار و مقرون به‌ صرفه هستند و در مواردی کاربرد دارا هستند که دور و بر و هزینه محدود است؛ مانند تلفن همراه‌ها و تجهیزات اینترنت اشیاء (IOT).

سنسور فشار بسیار شبیه به ترانسدیوسر فشار است، با این تفاوت که به جای سیگنال ولتاژ، سیگنال جریانی از طریق یک بار با امپدانس زیر ساخت‌و‌ساز می‌کند. به طور معمول، اندازه جریان خروجی در محدوده 4 تا 20 میلی آمپر جای‌دارد که یک مقدار استاندار صنعتی می باشد. اما توجه فرمایید که در کاربردهای متحرک، ترانسمیتر قادر است سبب ساز به کاهش شارژ باتری گردد، خصوصا زمانی‌ که به طور مداوم در انتهای گستره (Range) فشار خود مورد به کار گیری قرار گیرد.
اختصاص سنسورهای فشار مطلق در موقعیت‌هایی که به کار گیری از آن ها لزومی ندارد، یک نقص‌ بسیار رایج می باشد؛ زیرا اکثر تجهیزات صنعتی میتوانند از سنسورهای فشار گیج استعمال کنند. بنابراین بسیار مهم می‌باشد که قبل از انتخاب نوع سنسور فشار از ملزومات تجهیزات به نه مطلع باشیم تا یک انتخاب اثرگذار، دقیق و مقرون‌ به صرفه اعمال دهیم.
ترانسمیتر فشار
اصول کاری یک سنسور فشار
یک سنسور فشار براساس عکس‌العمل فیزیکی در مقابل فشار اعمالی شغل می‌کند. این سنسور تغییرات نسبی حاصل را به صورت الکتریکی اندازه می گیرد و برای این هدف از پدیده‌هایی مانند تغییر تحول در ظرفیت خازنی، تغییر‌و تحول در مقاومت اهمی یک استرین‌گیج یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک به کار گیری می‌کند. تمام این تغییرات متناسب با دامنه انحراف بعد از اعمال فشار هستند. مولفه‌های مهمی مانند گستره اندازه‌گیری، تناسب با فضا، اندازه فیزیکی، توان موردنیاز و نوع لازمات اندازه‌گیری فشار می‌توانند راهنمای موثری برای مهندسان طراح باشند.
سنسور فشار خازنی
سنسور فشار خازنی شامل یک خازن می‌باشد که دارای یک برگه صلب (Rigid) و یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر به عنوان الکترود می باشد. مساحت این الکترودها ثابت بوده، در سود ظرفیت خازنی متناسب با فاصله در بین الکترودها تغییر‌و تحول می‌کند. فشاری که بایستی اندازه‌گیری شود به سمت دیافراگم انعطاف پذیر جاری ساختن میگردد. در سود انحراف به وجود آمده سبب ساز تغییر و تحول در ظرفیت خازنی میشود و می‌اقتدار آن را بوسیله یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری کرد. شکل پایین اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی را علامت می‌دهد.
سنسور فشار خازنی
سنسورهای فشار استرین‌گیج
در یک سنسور فشارسنج استرین‌گیج، فویل یا استرین‌گیج‌های سیلیکونی به صورت یک پل وتسون (Wheatstone bridge) چیده شده‌اند. پل وتسون در واقع روشی برای تبدیل تغییر مقاومت به تغییر و تحول ولتاژ است. استرین‌گیج به نوعی از دیافراگم متصل شده است که هنگام ایفا فشار گمراه می‌شود. این انحراف موجب تغییر‌و تحول در مقاومت استرین‌گیج خواهد شد. سپس سیگنال حاصل توسط مدار پل وتسون اندازه‌گیری، تقویت و پردازش میشود. دقت کنید که مداقه این کار به این ادله می‌باشد که در کاربردهای عملی تغییر‌و تحول مقاومت بسیار ناچیز است و نویز و اغتشاش زیادی وجود دارد. درحال حاضر خروجی مناسب (جریان در ترانسمیتر و ولتاژ در ترانسدیوسر) تشکیل داد میگردد. در شکل تحت، دیاگرام سنسور فشار استرین‌گیج نشان داده شده است.
سنسور فشار استرین گیج
سنسور‌های فشار پیزورزیستیو
المان اندازه‌گیری پیزورزیستیو (Piezoresistive) نیز میتواند در قالب یک پل تعبیه خواهد شد. شکل پایین نشانه می‌دهد که المان اندازه‌گیری در یک سنسور فشار نوع پل به چه شکل به یک دیافراگم منعطف متصل شده‌ هست تا مقاومت مبتنی بر با دامنه انحراف دیافراگم تغییر کند. خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم در حین برهه زمانی اندازه‌گیری و نیز خطی بودن استرین گیج و عنصرها پیزورزیستیو بستگی دارد.
سنسور پیزورزیستیو
سنسورهای ممز (MEMS)
معمولا یک سنسور فشار پیزورزیستیو یا خازنی، مانند اکثر تجهیزات یا ماژول‌های الکترونیکی، به عنوان یک قطعه نسبتاً بزرگ آماده شغل تصور می گردد، اما همیشه این طور نیست. یک مکانیزم اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌توان روی سیلیکون نیز پیاده‌سازی کرد که به آن ها سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (Micro Electro Mechanical System) یا MEMS می‌گویند. تجهیزات MEMS که نه‌فقط سنسورهای فشار بلکه سنسور حرکت و وضعیت و میکروفون‌های سیلیکونی را مشمول میشوند، بسیار کوچک، پایدار و مقرون به‌ صرفه هستند و در مواردی کاربرد دارا هستند که دور و بر و هزینه محدود است؛ مانند تلفن همراه‌ها و تجهیزات اینترنت اشیاء (IOT).