Diferansiyel Basınç Sensörü: Devre, Arayüz, Türleri, Test Edilmesi, Belirtileri ve Kullanımları

Bazen bir sıvının (veya) bir gazın toplam basıncını belirlemek önemli değildir ancak alternatif olarak, sadece sistem içinde gözlemlenen iki nokta arasındaki değişimin tanımlanması gerekir. Yani bu gibi durumlarda fark basınç sensörü kullanılır. Bu sensör, bir boru hattı içindeki vanadan önceki ve sonraki iki nokta arasında karşılaştırmalı ölçüm sağlar. Vana tamamen açıksa her iki taraftaki basınç aynı olmalıdır. Basınçta bir değişiklik varsa, valf açık olmayabilir (veya) bir tıkanıklık olabilir. Bu makalede kısaca açıklanmaktadır fark basınç sensörü , çalışmaları ve uygulamaları.

Diferansiyel Basınç Sensörü Nedir?

Diferansiyel basınç sensörü, iki noktadaki basınç içindeki değişimi ölçmek için kullanılan ve bu iki nokta arasında göreceli bir ölçüm sağlayan bir sensör türüdür. Bu baskılar sensörler güvenilirlikleri ve kaliteleri ile tanınırlar. Diferansiyel basınç sensörünün işlevi, gazlar, sıvılar ve buhar içindeki iki basınç aralığının karşılıklı bağlantısına ilişkin verileri sağlamaktır. Bunlar, basınç değişimine güvenli ve güvenilir bir şekilde karar vermek için kullanılır. Bu sensörün kontrol ve optimizasyon da dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde çok sayıda uygulaması vardır. Bunlar aynı zamanda güvenlik açısından kritik sistemlerde, filtre izlemede ve kapalı kaplardaki seviye ölçümünde de bulunabilir.

Bu sensörler esas olarak aşağıdakilerle tasarlanmıştır: kapasitif algılama teknoloji. Bu sensör iki paralel metal plaka arasında düzenlenmiş ince diyaframlara sahiptir. Dışarıdan bir kuvvet uygulandığında diyafram biraz esneyerek kapasitans içinde bir değişikliğe ve dolayısıyla sensörün çalışma/p'sinde bir değişikliğe neden olur.

Fark Basınç Sensörü Çalışması

Diferansiyel basınç sensörü, bir boru içindeki iki nokta arasındaki basınç düşüşünü ölçerek çalışır. Borunun bir noktasında partikül filtresinin şarj durumunu bildirip çalışmasını kontrol ederken, diğer bir noktada ise düşük basınçlı egzoz gazı devridaimini kontrol eder. Genellikle bu sensörler boruların bağlanabileceği iki portla paketlenir. Daha sonra borular ölçüm yapılacak olan yere basit bir şekilde sisteme bağlanır.

Diferansiyel Basınç Sensörü Devresi

İki tane kullanan diferansiyel basınç sensörü devresi gerinim ölçerler aşağıda gösterilmiştir. Bu devre eşleşen bir çift gerinim ölçer kullanır. Diferansiyel basınç arttığında, bir gerinim ölçer sıkışacak, diğer gerinim ölçer ise gerilecektir. Aşağıdaki devrede, bir voltmetre köprü devresinin dengesizliğini kaydedecek ve bir basınç ölçümü olarak görüntülenecektir:

Bu devreyi kullanarak aşağıdakileri belirleyebiliriz:

Devredeki hangi portun “yüksek” basınç portu olduğunu öğrenin.

Devredeki “B” portu “yüksek” basınç portudur.

R1 sabit direnci açılmazsa voltmetrenin neyi kaydettiğini öğrenin.

Sabit direnç 'R1' açılmazsa devredeki voltmetre tamamen yüksek seviyeli çalışır.

Voltmetreyi tamamen üst seviyeye çıkaran bir arıza bileşenini tanımlayın.

Voltmetreyi tamamen yukarı ölçeklendiren bir arıza bileşeni aşağıdaki gibidir;

Gerinim ölçer1 arızalanırsa kısa devre olur.
Gerinim ölçer 2 arızalanırsa açılır.
'R1' başarısız olduğunda açılacaktır.
'R2' başarısız olduğunda kısa devre yapılır.

Arduino Uno ile MPX7002DP Diferansiyel Basınç Sensörü Arayüzü

MPX7002DP diferansiyel basınç sensörü arayüzünü kullanarak Arduino Uno aşağıda gösterilmiştir. Bu arayüz, açık kaynaklı bir tıbbi cihazın tasarlanmasına yardımcı olur. Bu tıbbi cihaz, doktorlar ve tıp uzmanları tarafından çeşitli solunum bozukluklarını tedavi etmek için kullanılır. Burada MPX7002DP fark basınç sensörünü kullanan bir fark basınç sensörü devre kartı kullanılır.

Bu arayüzün yapılabilmesi için gerekli olan bileşenler temel olarak; bir MPX7002DP fark basınç sensörü ve bir Arduino Uno kartı. Bu arayüzün bağlantıları şu şekildedir;

MPX7002DP fark basınç sensörünün GND'si Arduino Uno kartının GND pinine bağlanır.

Sensörün +5V pini Arduino'nun +5V pinine bağlanır.

Sensörün analog pini Arduino'nun A0 pinine bağlanır.

Tüm bağlantılar yapıldıktan sonra kodu yükleyin. Arduino kurulu basınç sensörünü Arduino'ya okur.

// MPX7002DP Test Kodu
// Bu kod MPX7002DP'yi çalıştırıyor
// A0'a bağlanan basınç sensörü
int sensörPin = A0; // Basınç Sensörü için giriş pinini seçin
int sensörDeğeri = 0; // sensörden gelen Ham Veri değerini saklayacak değişken
kayan çıkışDeğeri = 0; // dönüştürülmüş kPa değerini saklayacak değişken
geçersiz kurulum() {
//Seri portu 9600 bps ile başlatıyoruz ve portun açılmasını bekliyoruz:
Seri.begin(9600);
while (!Seri) {
; // seri portun bağlanmasını bekleyin. Yalnızca yerel USB bağlantı noktası için gereklidir
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Basınç sensörü Analog pin 0'da
}
geçersiz döngü () {
// sensörden değeri okuyun:
sensörDeğeri = analogRead(sensorPin);
// Ham verileri kPa'ya eşle
çıktıDeğeri = harita(sensörDeğeri, 0, 1023, -2000, 2000);
// sonuçları seri monitöre yazdırın:
Seri.print(“sensör = ”);
Seri.print(sensorValue);
Seri.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputValue);
// bir sonraki döngüden önce 100 milisaniye bekle
// analogdan dijitale dönüştürücü için ve
// son okumadan sonra yerleşecek basınç sensörü:
gecikme(100);
}

Fark basınç sensörünün çıkışı A0 analog pinine bağlanır. Böylece gerçek veriler, bir sensörPin değişkeni içindeki bir tamsayı değeri gibi saklanacaktır.

Ham dönüştürülmüş analog veriler, sensörValue olarak bilinen bir tamsayı değişkeni içinde saklanır.

KPa cinsinden değiştirilen çıkış verileri, OutputData olarak bilinen bir kayan değişken içinde saklanacaktır.

Kurulum fonksiyonundaki seri iletişimler başlatılır ve sensörPin değişkeni bir giriş olarak belirtilebilir.

Döngü fonksiyonundaki sensör verileri analog pinden okunur ve bir kPa değerine eşlenir.

Bundan sonra veriler seri terminale gönderilir ve ardından incelenebilir.

Sistemin çözümlenmesine izin vermek için yüz milisaniyelik bir gecikme uygulanır

Bundan sonra tüm prosedür sonsuza kadar tekrarlanır!

Fark Basınç Sensörü Çeşitleri

Yaygın olarak kullanılan fark basınç sensörlerinin çeşitleri; dirençli, piezoelektrik, kapasitif, MEMS ve optik.

Dirençli Tip

Dirençli diferansiyel basınç sensörü, basınç değişimlerini ölçmek için gerinim ölçerin elektrik direncindeki değişimi kullanır. Basınç ortamına açık olmayan diyaframa bağlanır. Gerinim ölçer, esnek bir destek üzerinde metal bir dirençli eleman içerir ve diyaframa bağlanır (veya) doğrudan ince film işlemleriyle biriktirilir. Metal diyafram, yüksek aşırı basınç ve patlama basıncı yeteneği sağlar.

A gerinim ölçer kalın film biriktirme prosedürü ile seramik bir diyafram üzerine biriktirilir. Metal diyaframlı cihazlarla karşılaştırıldığında patlama basıncı ve Aşırı basınç toleransı normalde çok daha düşüktür. Bu sensörler, diyafram sapması nedeniyle zorlanmaya maruz kaldığında yarı iletken malzemelerin direncindeki değişiklikten yararlanır. Değişimin büyüklüğü, metal gerinim ölçerde oluşturulan direnç değişimiyle karşılaştırıldığında yüz kat daha iyi olacaktır. Böylece bu sensörler seramik veya metal sensörlere göre daha küçük basınç değişikliklerini ölçer.

Piezoelektrik Tip

Bu tip diferansiyel basınç sensörü, basınç sağlandığında yüzey üzerinde bir yük oluşturmak için piezoelektrik malzeme özelliğini kullanır. Burada uygulanan kuvvet ve yük büyüklüğü birbiriyle orantılıdır ve polarite onun yolunu ifade eder. Hızla değişen dinamik basınç ölçümüne izin vererek basınç değiştiğinde yük hızla birikir ve dağılır.

Optik Tip

Bu tip diferansiyel basınç sensörü, elektromanyetik girişim yoluyla kesintisiz olan optik fiber içindeki basınca bağlı değişikliği ölçmek için interferometri kullanır. Gürültülü ortamlarda (veya) radyografi ekipmanı gibi kaynakların yakınında kullanılır. Bunlar küçük bileşenlerle (veya) topikal kullanım için tıbbi açıdan güvenli olan MEMS teknolojisiyle oluşturulabilir. Optik fiber boyunca çeşitli noktalardaki basıncı ölçer.

MEMS Teknolojisi

Dönem MEMS MEMS sensöründe mikron düzeyinde çözünürlükte silikon üzerinde üretilen kapasitif veya piezo basınç algılama mekanizmasına sahip “Mikro-Elektro-Mekanik Sistem” anlamına gelir. Küçük büyüklükteki MEMS'in elektrik çıkışı, birlikte paketlenen sinyal koşullandırma elektroniği ile analog (veya) dijital sinyale dönüştürülebilir. Bunlar, her iki taraf için tipik olarak yaklaşık 2 ila 3 mm olan küçük, yüzeye monte cihazlardır.

Adımlar için lütfen bu bağlantıya bakın. MEMS'in üretimi .

Fark Basınç Sensörü Nasıl Test Edilir?

Diferansiyel basınç sensörü, 20V'a ayarlanarak bir multimetre ve bir basınç göstergesiyle test edilebilir. Adım adım test süreci aşağıda tartışılmaktadır.

• Öncelikle multimetrenin GND'sini akünün negatif terminaline bağlayın ve akü voltajını doğrulayarak hızlı bir olasılık çalıştırın. Aküyü AÇIK konuma getirdiğinizde ve motoru KAPATTIĞINIZDA yaklaşık 12,6 V olmalıdır.
• Sinyali, GND'yi, 5V referansını tanımak ve kabloları arkadan incelemek için üreticinin servis kılavuzuna bakın.
• Motoru çalıştırmadan kontak anahtarını açın. Bu nedenle multimetrenin esas olarak 5V referansı için 4,5 ila 5V aralığında bir voltaj, GND kablosu için ise sabit bir 0V göstermesi gerekir. Sinyal kablosu için 0,5 ile 4,5 volt arasında değişir.
• Arka problu sinyal kablosu aracılığıyla motoru AÇIK konuma getirin.
• Motoru ters çevirin ve voltaj okumasında bir değişiklik olup olmadığını gözlemleyin. Değişiklik yoksa bağlantı hortumlarını manometreyle kontrol etmeye devam edin.
• Motor hala çalışıyorken hortumları basınç sensöründen çıkarın.
• Bir manometre yardımıyla her iki hortumun basıncını hesaplayınız. Yeterli doğruluk için, 0 ila 15 PSI arasında ölçüm yapmak üzere bir egzoz karşı basınç göstergesi kullanın.
• Tekrar sinyal voltajını doğrulayın ve voltajın hortum basınç değerleri arasında bir sayı okuması gerekir.
  Voltajınız çok değişiyorsa veya basınç değerleri voltaj okumasına eşit değilse, fark basınç sensörü arızalıdır ve değiştirilmesi gerekecektir.

Belirtiler

Diferansiyel basınç sensörlerinin kötü belirtileri arasında kirlenme, şiddetli motor ısısından kaynaklanan elektronik aksamların hasar görmesi ve motor bölümünde uzun süreli deneyimden kaynaklanan tıkanma ve titreşim yaralanmaları yer alır.

• Bu tip sensörlerde en sık karşılaşılan sorun diyaframın zarar görmesidir. Dolayısıyla bu, diferansiyel basınç sensörünün bozulmasına (veya) esneme ve basınç içindeki değişikliklere tepki verme yeteneğini kaybetmesine neden olur.
• Bir başka sorun da, tüpün içindeki kirin birikmesi veya birikinti nedeniyle sensörün port bölgesinin zarar görmesi ve sıvının sensöre doğru akışının kısıtlanmasıdır.
• Diferansiyel basınç sensörü PCM'ye yeniden başlatılması sinyalini vermeyi bıraktığında, bu sensör kirletici maddeler tarafından engellenir.
• Sensör arızası, zayıf yakıt ekonomisi, zayıf motor performansı, yüksek motor sıcaklıkları, egzozdan siyah dumanın artması, maksimum şanzıman sıcaklıkları vb. nedeniyle sensörün doğru şekilde yenilenmediğini belirten işaretlerden bazıları.
• Sensör arızalandığında, geri basınç egzozu yanma odasına geri ittiğinde ve sensörün motor yağına karışmasına neden olduğunda egzoz gazları tamamen temizlenemez.
• Diferansiyel basınç sensörü arızasının ana belirtileri arasında; tekleme/patlama, motor gücü eksikliği, motor ışığının açık olup olmadığını kontrol edin, aşırı yakıt tüketimi ve motor zayıf şekilde çalışacaktır.
• Motor sensörlerinde sorun giderirken öncelikle gözle görülür herhangi bir hasar olup olmadığına bakmanız önerilir. Sensörün elektrik konnektöründen başlayarak tüm bağlantıları kontrol edin ve çatlama veya erime gibi herhangi bir hasar olup olmadığına bakın. Hasar görmüş kabloların değiştirilmesi gerekecektir.
• Daha sonra sensöre bağlı hortumları inceleyin. Yine çatlama veya erime gibi herhangi bir hasar olup olmadığına bakın.
• Hortumlar hasar görürse, aynı şekilde hasar görmemeleri için değiştirilmeleri ve büyük olasılıkla yeniden yönlendirilmeleri gerekecektir. Hortumların fiziksel durumu iyi görünüyorsa herhangi bir tıkanıklık veya tıkanıklık olup olmadığını kontrol edin. Tıkanmışsa hortumların temizlenmesi veya değiştirilmesi gerekecektir.

Kullanımlar/Uygulamalar

Diferansiyel basınç sensörü uygulamaları aşağıda tartışılmaktadır.

• Diferansiyel basınç sensörleri tıp alanında derin ven trombozu tedavisinde kullanılmaktadır.
• Bunlar aynı zamanda infüzyon pompalarında, solunum cihazlarında ve solunum tespit ekipmanlarında da kullanılır.
• Bu sensörler Akış algılama, seviye veya derinlik algılama ve sızıntı testi için çok sayıda konumda bulunur.
• Diferansiyel basınç sensörleri, sıvıların veya gazların akışına karar vermek için basınçtaki bir değişimin kullanılabildiği endüstriyel ortamlarda sıklıkla bulunur.
• Bunlar atık su arıtma tesislerinde, deniz altı petrol ve gaz işlemede ve ısıtılmış su (veya) buhar kullanan uzaktan ısıtma sistemlerinde kullanılır.
• Genellikle bunlar su, gaz ve yağın diferansiyel basıncının izlenmesi ve kontrolü için kullanılır.
• Bunlar aynı zamanda kapalı kaplardaki seviye ölçümünde, filtre izlemede ve güvenlik açısından kritik sistemlerde de bulunur.
• Bu sensörler veri merkezlerinde çok sayıda uygulamada kullanılmaktadır.
• Bunlar, venturi tüpleri, pitot tüpleri, orifis plakaları ve diğer akış bazlı uygulamalar arasındaki akışın ölçülmesinde çok faydalıdır.
• Diferansiyel basınç sensörü proses akışını izlemek, sıvı tanklarındaki güvenli seviyeleri ölçmek ve kontrol döngülerini yönetmek için kullanılır.
• Bunlar temiz odalarda, HVAC ve bina otomasyonunda, hastanelerde, izolasyon odalarında, laboratuvarlarda, ilaç endüstrisinde vb. kullanılır.
• Son derece hassas cihazlar, bu sensörleri tüm agresif ve yanıcı olmayan gazlar için kullanır.
• Bunlar farklı uygulamalardaki filtreleri izlemek için kullanılabilir
• Yangın koruma sistemlerinde sprinkler ünitesinde fark basınç sensörleri bulunabilir.
• Bunlar, kapalı bir kap içindeki sıvı miktarının da ölçülmesi gerektiğinde çok faydalıdır.

Bu nedenle, bu bir diferansiyelin genel görünümüdür basınç sensörü, çalışıyor ve uygulamaları. Bu sensör, çeşitli endüstrilerdeki farklı uygulamalarda önemli bir bileşendir. Bu sensör, basınç değişimlerini yüksek doğrulukla ölçerek birçok sistemin güvenli ve verimli bir şekilde işlemesine olanak tanır.

Ölçüm cihazları geniş bir aralıktaki termal, kimyasal veya mekanik gerilimlere maruz kalır, böylece ölçülen değerler zamanla değişir ve hassasiyetini kaybeder. Örneğin, gecikme veya Sıfır ofsetler güvenlik risklerine ve süreç verimliliğinde azalmaya yol açabilir. Dolayısıyla sık yapılan kalibrasyon bu tür değişiklikleri zaman içinde tespit etse de önleyemez. Bu nedenle elektrikli ve mekanik basınç ölçüm cihazlarına yılda bir kez Kalibrasyon yapılması önerilmektedir. İşte size bir soru; basınç sensörü nedir?