Saat ini, bukan barometer dengan merkuri yang digunakan dalam industri, tetapi sensor yang cukup modern dan andal. Prinsip operasi mereka berbeda tergantung pada fitur desain. Semua memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Berkat perkembangan elektronik, dimungkinkan untuk mewujudkan sensor untuk mengukur tekanan pada elemen semikonduktor.
Apa itu sensor elektronik?
Sensor tekanan elektronik untuk air atau cairan lainnya adalah perangkat yang memungkinkan Anda mengukur parameter dan memprosesnya dengan unit kontrol dan tampilan khusus. Sensor tekanan adalah perangkat yang parameter keluarannya secara langsung bergantung pada tekanan di tempat yang diukur (tangki, pipa, dll.). Selain itu, mereka dapat digunakan untuk mengukur zat apa pun dalam berbagai keadaan agregat - cair, uap, gas.
Kebutuhan seperti ituperangkat disebabkan oleh fakta bahwa hampir seluruh industri dibangun di atas sistem kontrol otomatis. Seseorang hanya melakukan konfigurasi, kalibrasi, pemeliharaan dan start-up (berhenti). Sistem apa pun bekerja secara otomatis. Tetapi alat seperti itu juga sering digunakan dalam pengobatan.
Fitur desain elemen
Setiap sensor terdiri dari elemen sensitif - dengan bantuannya efek pada konverter ditransmisikan. Juga dalam desain ada sirkuit untuk pemrosesan sinyal dan rumah. Jenis sensor tekanan berikut dapat dibedakan:
- Piezoelektrik.
- Resistif.
- kapasitif.
- Piezo beresonansi.
- Magnetik (induktif).
- Optoelektronik.
Dan sekarang mari kita lihat masing-masing jenis perangkat secara lebih rinci.
Elemen resistif
Ini adalah perangkat di mana elemen penginderaan mengubah resistansi di bawah pengaruh beban. Sebuah pengukur regangan dipasang pada membran sensitif. Membran menekuk di bawah tekanan, pengukur regangan juga mulai bergerak. Pada saat yang sama, resistensi mereka berubah. Akibatnya terjadi perubahan kuat arus pada rangkaian konverter.
Saat meregangkan elemen pengukur regangan, panjangnya bertambah dan luas penampang berkurang. Hasilnya adalah peningkatan resistensi. Proses sebaliknya diamati ketika elemen dikompresi. Tentu saja, hambatannya berubah seperseribu ohm, jadi untuk menangkap ini, Anda perlupasang amplifier khusus pada semikonduktor.
Sensor piezoelektrik
Elemen piezoelektrik adalah dasar dari desain perangkat. Ketika deformasi terjadi, elemen piezo mulai menghasilkan sinyal tertentu. Elemen dipasang di media yang tekanannya akan diukur. Selama operasi, arus dalam rangkaian akan berbanding lurus dengan perubahan tekanan.
Perangkat tersebut memiliki satu fitur - mereka tidak memungkinkan Anda untuk melacak tekanan jika konstan. Oleh karena itu, ini digunakan secara eksklusif dalam kasus ketika tekanan terus berubah. Pada nilai konstan dari nilai terukur, pembangkitan impuls listrik tidak akan dilakukan.
Elemen resonansi piezo
Elemen ini bekerja sedikit berbeda. Ketika tegangan diterapkan, elemen piezoelektrik berubah bentuk. Semakin tinggi tegangan, semakin besar deformasi. Dasar perangkat adalah pelat resonator yang terbuat dari bahan piezoelektrik. Ini memiliki elektroda di kedua sisi. Segera setelah tegangan diterapkan pada mereka, material mulai bergetar. Dalam hal ini, pelat ditekuk ke satu arah atau yang lain. Kecepatan getaran tergantung pada frekuensi arus yang dialirkan ke elektroda.
Tetapi jika gaya dari luar bekerja pada pelat, maka akan terjadi perubahan frekuensi osilasi pelat. Sensor tekanan udara elektronik yang digunakan dalam mobil bekerja berdasarkan prinsip ini. Ini memungkinkan Anda untuk mengevaluasi tekanan absolut dari udara yang dipasok ke sistem bahan bakar kendaraan.
Perangkat kapasitif
Perangkat ini adalah yang paling populer,karena memiliki desain yang sederhana, mereka bekerja dengan stabil dan tidak bersahaja dalam perawatan. Desainnya terdiri dari dua elektroda yang terletak pada jarak tertentu satu sama lain. Ternyata semacam kapasitor. Salah satu pelatnya adalah membran, tekanan (diukur) bekerja di atasnya. Akibatnya, celah antara pelat berubah (sebanding dengan tekanan). Dari kursus fisika sekolah Anda, Anda tahu bahwa kapasitansi kapasitor tergantung pada luas permukaan pelat dan jarak di antara mereka.
Saat bekerja di sensor tekanan, hanya jarak antara pelat yang berubah - ini cukup untuk mengukur parameter. Sensor tekanan oli elektronik dibuat persis sesuai dengan skema ini. Keuntungan dari jenis struktur ini jelas - mereka dapat bekerja di lingkungan apa pun, bahkan yang agresif. Mereka tidak terpengaruh oleh perbedaan suhu yang besar, gelombang elektromagnetik.
Sensor induktif
Prinsip operasinya sangat mirip dengan kapasitif yang dibahas di atas. Sebuah membran konduktif peka tekanan dipasang pada jarak tertentu dari sirkuit magnetik dalam bentuk huruf (induktor dililitkan di sekitarnya).
Ketika tegangan diterapkan ke koil, fluks magnet dibuat. Ini melewati baik di sepanjang inti dan melalui celah, membran konduktif. Aliran menutup, dan karena celah memiliki permeabilitas sekitar 1000 kali lebih kecil dari inti, bahkan perubahan kecil di dalamnya menyebabkan fluktuasi proporsional dalam nilai induktansi.
Optoelektroniksensor
Mereka hanya mendeteksi tekanan, memiliki resolusi tinggi. Mereka memiliki sensitivitas tinggi dan stabilitas termal. Mereka bekerja berdasarkan interferensi cahaya, menggunakan interferometer Fabry-Perot untuk mengukur perpindahan kecil. Sensor tekanan elektronik seperti itu sangat langka, tetapi cukup menjanjikan.
Komponen utama perangkat:
- Kristal transduser optik.
- Apertur.
- LED.
- Detektor (terdiri dari tiga fotodioda).
Filter optik Faby-Perot, yang memiliki sedikit perbedaan ketebalan, dipasang pada dua fotodioda. Filter adalah cermin silikon dengan permukaan depan reflektif. Mereka ditutupi dengan lapisan silikon oksida, lapisan tipis aluminium diterapkan ke permukaan. Transduser optik sangat mirip dengan sensor tekanan kapasitif.
