مجله خبری سنسور

همت سنسور فشار چه گونه می‌باشد؟
یک سنسور فشار با تبدیل نیروی فشار به سیگنال کوچک الکتریکی که قابل انتقال و نمایش باشد شغل میکند. طبق این تلاش بدین سنسورها ترانسمیتر (فرستنده) فشار هم گفته میگردد. معمولا دو سیگنال، یکی از سیگنال جریانی در محدوده‌ی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و دیگری سیگنال ولتاژ در محدوده‌ی ۰ تا ۱۰ ولت، بیشترین کاربرد را دارند.

ساختار سنسورهای فشار چگونه می باشد؟
ساختار سنسور را می توان براساس اصول کوشش آن (مطلق، سرگردان و اختلافی) مجموعه بندی کرد. سنسور فشار مطلق، فشار نسبت به نبود سنجیده میگردد. این نوع سنسورها ممکن می باشد به‌ گونه ای طراحی شود که با تمرکز به شرایط نصب (روی بُرد یک مدار یا تابلو(Panel))، به فشار انجام شده از طرف بالا یا طرف تحت عکس العمل دهد. مانند مواردی که در ایجاد کرد یک پورت برای ورود فشار از طرف بالا به کارگیری می گردد، ممکن می‌باشد ورودی از سمت بالا سنسور را در معرض خطراتی مانند سنسور فشار صدمات فیزیکی یا آلودگی به وسیله غبار و رطوبت قرار دهد، براین اساس می توان از سنسوری با ورودی از سمت ذیل استفاده کرد.

ساختار سنسور فشار
شکل۱- مقایسه دوساختار سنسور فشار با ورودی از بالا و ورودی از ذیل
طراحی سنسور گیج معمولا به صورتی ایفا می‌شود که هم‌زمان فشار اتمسفری به یک سمت و فشار به سمت دیگر را اندازه گیری کند. این درصورتی می‌باشد که یک سنسور اختلافی دارای دو پورت می‌باشد و از طریق آن‌ها هر یک از فشارهای مورد اندازه‌گیری با المان اندازه‌گیری در تماس میباشند. به عبارت دیگر سنسور پرشین ابزار دقیق های سرگردان، فشار را نسبت به دور و اطراف و فشار فضا اندازه گیری می کنند نه به صورت مطلق. تصویر پایین ساختار سنسورهای سرگردان و اختلافی را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

سنسور حیران و سنسور اختلافی
شکل۲-نمای شماتیک سنسور فشارگیج(سمت چپ) و سنسور فشار اختلافی(سمت راست)
اصول کاری در یک سنسور فشار چیست؟
اصول کاری یک سنسور فشار طبق عکس العمل فیزیکی نسبت به فشار اعمالی میباشد. سنسور فشار تغییرات نسبی به وجود آمده را به صورت الکتریکی اندازه کرده و برای این مقصود از پدیده‌هایی مانند تغییر تحول در ظرفیت خازنی، تغییر تحول در مقاومت اهمی یک استرین‌گیج یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک به کارگیری می‌کند. مجموع این تغییرات با تمرکز به دامنه انحراف پس از اجرا فشار می‌باشند.

سنسور فشار خازنی چه گونه عملکردی دارد؟
سنسور فشار خازنی متشکل از یک خازن میباشد که دارای یک ورقه صلب (Rigid) و یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر به عنوان الکترود میباشد. مساحت این الکترودها ثابت است، در منفعت ظرفیت خازنی با تمرکز به فاصله در میان الکترودها تغییر‌و تحول می‌کند. فشاری که مد لحاظ میباشد و باید اندازه‌گیری شود روی دیافراگم انعطاف پذیر انجام می‌شود. در منفعت انحراف نتایج موجب بروز تغییر‌و تحول در ظرفیت خازنی می‌گردد بنابراین می‌توان آن را بوسیله یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری نمود.

اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
شکل۳-نمایش اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
سنسورهای فشار استرین‌گیج به چه شکل عملکردی دارند؟
در سنسور فشارسنج نوع استرین‌سرگردان از فویل یا استرین‌سرگردان‌های سیلیکونی به صورت یک پل وتسون استفاده شده می باشد. پل وتسون راهی برای تبدیل تغییر تحول مقاومت به تغییر و تحول ولتاژ میباشد. استرین‌گیج به دیافراگمی متصل است که وقتی که فشار ایفا می شود، دیافراگم هم گمراه می‌ خواهد شد. در سود این انحراف در مقاومت استرین‌سرگردان تغییر تحول ایجاد کرد میشود. در نهایت مدار پل وتسون سیگنال حاصل را اندازه‌گیری، تقویت و پردازش می‌ کند. نکته قابل توجه اینجاست که در کاربردهای عملی تغییر و تحول مقاومت تماما ناچیز میباشد و نویز و اغتشاش زیادی نیز وجود داراست.به این ترتیب نیاز به فیلترای الکترونیکی خاص برای رفع نویزها است. به این ترتیب خروجی مناسب (جریان یا ولتاژ) ایجاد میگردد. در شکل ذیل، دیاگرام سنسور فشار استرین‌سرگردان نشانه داده شد‌ه‌است.

سنسور فشار استرین حیران
شکل۴-دیاگرام سنسور فشار استرین سرگردان
سنسور‌های فشار پیزو رزیستیو چه گونه شغل می کنند؟
پیزو رزیستیو (Piezo resistive) نیز قادر است به عنوان یک المان اندازه گیری در قالب یک پل به شغل رود. در یک سنسور فشار المان اندازه‌گیری به عنوان یک پل به گونه ای به یک دیافراگم منعطف متصل می باشد تا مقاومت طبق دامنه انحراف دیافراگم متغیر باشد. در اینصورت خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم حین اندازه‌گیری و همچنین خطی بودن استرین سرگردان و موادتشکیل دهنده پیزورزیستیو وابسته هست.

سنسور پیزورزیستیو
شکل۵-سنسور پیزورزیستیو
سنسورهای ممز (MEMS) چه طور عملکردی دارا‌هستند؟
با دقت به توضیحات داده شده در ارتباط سعی سنسور فشار، پیزورزیستیو یا خازنی، احتمالا این تصور پیش میاید که همچون اکثر تجهیزات یا ماژول‌های الکترونیکی این قطعات بایستی نسبتاً گران قدر باشند. این درصورتی میباشد که برخلاف این تصور یک مکانیزم اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌اقتدار روی سیلیکون و در بعد ها کوچک در توان میکرو متر نیز پیاده‌سازی کرد که به آنان سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (Micro Electro Mechanical System) یا (MEMS) میگویند. تجهیزات ممز خلال سنسورهای فشار، سنسور حرکت، موقعیت و میکروفون‌های سیلیکونی را نیز دربرگیرنده می‌گردد. این تجهیزات بسیار کوچک، پایدار و مقرون به‌ صرفه می باشند و برای مواردی که اطراف و هزینه محدود میباشد استفاده میگردند. مثلا این کاربردها می توان موبایل‌ها و تجهیزات اینترنت اشیاء (IOT) را نام توفیق.

نکات مهم در تعیین یک سنسور فشار چیست؟
برای انتخاب سنسور فشار یکی مهمترین مورد ها قابل ملاحظه دامنه و محدوده فشاری میباشد که میخواهیم برای آن سنسور تعیین کنیم.
نوع فشار موردی است که باید هنگام گزینش سنسور به آن اعتنا کرد، فشار سرگردان بیشتر در فشار اتمسفریک که به عنوان نقطه مرجع یا نقطه صفر شناخته می گردد.
نوع خروجی سنسور فشار و مشقت آن
اعتنا سنسور نکته ای است که ارزش آن را تعیین می کند. هرچه دقت بالاتر باشد هزینه نیز بیشتر می‌گردد.
رزولوشن نکته ی کاربردی هست که کاربران حین انتخاب سنسور فشار باید مد لحاظ قرار دهند.
طول عمر و تکرار پذیری و زمان وقتی که میخواهید از سنسور به کارگیری فرمائید نیز موردی میباشد که می بایست درنظر بگیرید.
رتبه پشتیبانی سنسور (IP) سطح ایمنی سنسور
نوع کانکشن و اتصالات سنسور هم از نظر الکتریکی و هم از لحاظ مکانیکی
گوشه و کنار کاربری که می‌خواهید از سنسور در آن به کار گیری نمائید. در یک گوشه و کنار داخلی یا خارجی و یا در یک حوزه‌ مملو‌از نویزهای الکترو مغناطیسی از قبیل پمپ ها یا موتورها در هر صورت بایستی از از محل نصب سنسورها و حمایت کابل ها اعتقادوباور نتایج فرمایید.
کاربردهای سنسورهای فشار در صنعت چیست؟
سیستم‌ های بخار
سنسورهای فشار برای اندازه‌گیری فشار بخار در سیستم‌های بخارکاربرد دارند. به اینصورت که این بخارها غالبا برای تشکیل داد گرما در بعضا از فرآیندهای یک خط ایجاد کرد ایجاد کرد می گردند. فشارسنج خلال مشاهده و اندازه‌گیری فشار میتواند وقتی که بخار به سکو حرارت مشخص و معلوم خود رسیده و آن‌گاه با دمای ثابت وارد چرخه تشکیل داد می‌شود را کنترل و اندازه گیری می کند.

سیستم‌ های بخار
سیستم‌ های بخار
با استعمال از یک سنسور فشار به عنوان یک دستگاه ورودی در سیستم‌ها ی صنعتی که در منفعت فرایند خود تشکیل داد بخار با فشار زیاد را دارا هستند، می قدرت بخارهای داغ که در خطوط انتقال‌شان فشار ایجاد کرد می کنند را توسط یک دریچه‌ی باز و بسته‌ شونده‌ منحصر به فرد در اختیار گرفتن کرد تا از فشار بخار که باعث به اتفاقات خطرناکی می گردد غربت به کار آید. این عمل با استفاده از یک برنامه‌ی معمولی‌ی PLC قابل انجام می باشد.

فیلترها
سنسورهای فشارسنج در مجاورت اکثری از فیلترها در فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد دارا هستند. با تمرکز به کاهش جربان مایع یا گاز یا … درزمانی که فیلتر کیپ می‌شود، می قدرت با استعمال از سنسور فشار در مسیر فیلتر ها متوجه شد که فیلتر کیپ شده و نیاز به تمیزشدن یا تعویض دارااست.

فیلترها
فیلترها
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
یک منبع که در موقتی مالامال شدن می باشد را نظر بگیرید، با به کارگیری از مقدار فشار هیدرواستاتیکی که بوسیله سنسور فشاراندازه‌گیری می شود و ایفا محاسبات ریاضی روی این فشار و حجم تانک و چگالی منحصربه‌فرد آن مایع، می اقتدار تعیین کرد که در هر لحظه مایع تا چه سطحی (چه ارتفاعی) از منبع پرشده می باشد. اما درصورتیکه منبع بسته باشد، اندازه‌گیری فشار برای گزینش سطح مایع کمی سخت تر است. به این ترتیب برای انتخاب سطح می قدرت دو سنسور فشار تهیه کرد و فشار تفاضلی را اندازه گرفت. یک سنسور در ذیل منبع قرار می‌گیرد و فشار مایع را اندازه‌گیری می‌کند و یک سنسور در بالای منبع برای اندازه‌گیری فشار هوای درون منبع مورد استفاده قرار می‌گیرد. اختلاف این دو فشار و محاسباتی که جاری ساختن می‌گردد، مشخص می‌کند که چه مقدار مایع باطن منبع پر شد‌ه‌است.

اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
جدول تبدیل واحد فشار

همت سنسور فشار چه گونه می‌باشد؟
یک سنسور فشار با تبدیل نیروی فشار به سیگنال کوچک الکتریکی که قابل انتقال و نمایش باشد شغل میکند. طبق این تلاش بدین سنسورها ترانسمیتر (فرستنده) فشار هم گفته میگردد. معمولا دو سیگنال، یکی از سیگنال جریانی در محدوده‌ی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و دیگری سیگنال ولتاژ در محدوده‌ی ۰ تا ۱۰ ولت، بیشترین کاربرد را دارند.

ساختار سنسورهای فشار چگونه می باشد؟
ساختار سنسور را می توان براساس اصول کوشش آن (مطلق، سرگردان و اختلافی) مجموعه بندی کرد. سنسور فشار مطلق، فشار نسبت به نبود سنجیده میگردد. این نوع سنسورها ممکن می باشد به‌ گونه ای طراحی شود که با تمرکز به شرایط نصب (روی بُرد یک مدار یا تابلو(Panel))، به فشار انجام شده از طرف بالا یا طرف تحت عکس العمل دهد. مانند مواردی که در ایجاد کرد یک پورت برای ورود فشار از طرف بالا به کارگیری می گردد، ممکن می‌باشد ورودی از سمت بالا سنسور را در معرض خطراتی مانند سنسور فشار صدمات فیزیکی یا آلودگی به وسیله غبار و رطوبت قرار دهد، براین اساس می توان از سنسوری با ورودی از سمت ذیل استفاده کرد.

ساختار سنسور فشار
شکل۱- مقایسه دوساختار سنسور فشار با ورودی از بالا و ورودی از ذیل
طراحی سنسور گیج معمولا به صورتی ایفا می‌شود که هم‌زمان فشار اتمسفری به یک سمت و فشار به سمت دیگر را اندازه گیری کند. این درصورتی می‌باشد که یک سنسور اختلافی دارای دو پورت می‌باشد و از طریق آن‌ها هر یک از فشارهای مورد اندازه‌گیری با المان اندازه‌گیری در تماس میباشند. به عبارت دیگر سنسور پرشین ابزار دقیق های سرگردان، فشار را نسبت به دور و اطراف و فشار فضا اندازه گیری می کنند نه به صورت مطلق. تصویر پایین ساختار سنسورهای سرگردان و اختلافی را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

سنسور حیران و سنسور اختلافی
شکل۲-نمای شماتیک سنسور فشارگیج(سمت چپ) و سنسور فشار اختلافی(سمت راست)
اصول کاری در یک سنسور فشار چیست؟
اصول کاری یک سنسور فشار طبق عکس العمل فیزیکی نسبت به فشار اعمالی میباشد. سنسور فشار تغییرات نسبی به وجود آمده را به صورت الکتریکی اندازه کرده و برای این مقصود از پدیده‌هایی مانند تغییر تحول در ظرفیت خازنی، تغییر تحول در مقاومت اهمی یک استرین‌گیج یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک به کارگیری می‌کند. مجموع این تغییرات با تمرکز به دامنه انحراف پس از اجرا فشار می‌باشند.

سنسور فشار خازنی چه گونه عملکردی دارد؟
سنسور فشار خازنی متشکل از یک خازن میباشد که دارای یک ورقه صلب (Rigid) و یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر به عنوان الکترود میباشد. مساحت این الکترودها ثابت است، در منفعت ظرفیت خازنی با تمرکز به فاصله در میان الکترودها تغییر‌و تحول می‌کند. فشاری که مد لحاظ میباشد و باید اندازه‌گیری شود روی دیافراگم انعطاف پذیر انجام می‌شود. در منفعت انحراف نتایج موجب بروز تغییر‌و تحول در ظرفیت خازنی می‌گردد بنابراین می‌توان آن را بوسیله یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری نمود.

اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
شکل۳-نمایش اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
سنسورهای فشار استرین‌گیج به چه شکل عملکردی دارند؟
در سنسور فشارسنج نوع استرین‌سرگردان از فویل یا استرین‌سرگردان‌های سیلیکونی به صورت یک پل وتسون استفاده شده می باشد. پل وتسون راهی برای تبدیل تغییر تحول مقاومت به تغییر و تحول ولتاژ میباشد. استرین‌گیج به دیافراگمی متصل است که وقتی که فشار ایفا می شود، دیافراگم هم گمراه می‌ خواهد شد. در سود این انحراف در مقاومت استرین‌سرگردان تغییر تحول ایجاد کرد میشود. در نهایت مدار پل وتسون سیگنال حاصل را اندازه‌گیری، تقویت و پردازش می‌ کند. نکته قابل توجه اینجاست که در کاربردهای عملی تغییر و تحول مقاومت تماما ناچیز میباشد و نویز و اغتشاش زیادی نیز وجود داراست.به این ترتیب نیاز به فیلترای الکترونیکی خاص برای رفع نویزها است. به این ترتیب خروجی مناسب (جریان یا ولتاژ) ایجاد میگردد. در شکل ذیل، دیاگرام سنسور فشار استرین‌سرگردان نشانه داده شد‌ه‌است.

سنسور فشار استرین حیران
شکل۴-دیاگرام سنسور فشار استرین سرگردان
سنسور‌های فشار پیزو رزیستیو چه گونه شغل می کنند؟
پیزو رزیستیو (Piezo resistive) نیز قادر است به عنوان یک المان اندازه گیری در قالب یک پل به شغل رود. در یک سنسور فشار المان اندازه‌گیری به عنوان یک پل به گونه ای به یک دیافراگم منعطف متصل می باشد تا مقاومت طبق دامنه انحراف دیافراگم متغیر باشد. در اینصورت خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم حین اندازه‌گیری و همچنین خطی بودن استرین سرگردان و موادتشکیل دهنده پیزورزیستیو وابسته هست.

سنسور پیزورزیستیو
شکل۵-سنسور پیزورزیستیو
سنسورهای ممز (MEMS) چه طور عملکردی دارا‌هستند؟
با دقت به توضیحات داده شده در ارتباط سعی سنسور فشار، پیزورزیستیو یا خازنی، احتمالا این تصور پیش میاید که همچون اکثر تجهیزات یا ماژول‌های الکترونیکی این قطعات بایستی نسبتاً گران قدر باشند. این درصورتی میباشد که برخلاف این تصور یک مکانیزم اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌اقتدار روی سیلیکون و در بعد ها کوچک در توان میکرو متر نیز پیاده‌سازی کرد که به آنان سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (Micro Electro Mechanical System) یا (MEMS) میگویند. تجهیزات ممز خلال سنسورهای فشار، سنسور حرکت، موقعیت و میکروفون‌های سیلیکونی را نیز دربرگیرنده می‌گردد. این تجهیزات بسیار کوچک، پایدار و مقرون به‌ صرفه می باشند و برای مواردی که اطراف و هزینه محدود میباشد استفاده میگردند. مثلا این کاربردها می توان موبایل‌ها و تجهیزات اینترنت اشیاء (IOT) را نام توفیق.

نکات مهم در تعیین یک سنسور فشار چیست؟
برای انتخاب سنسور فشار یکی مهمترین مورد ها قابل ملاحظه دامنه و محدوده فشاری میباشد که میخواهیم برای آن سنسور تعیین کنیم.
نوع فشار موردی است که باید هنگام گزینش سنسور به آن اعتنا کرد، فشار سرگردان بیشتر در فشار اتمسفریک که به عنوان نقطه مرجع یا نقطه صفر شناخته می گردد.
نوع خروجی سنسور فشار و مشقت آن
اعتنا سنسور نکته ای است که ارزش آن را تعیین می کند. هرچه دقت بالاتر باشد هزینه نیز بیشتر می‌گردد.
رزولوشن نکته ی کاربردی هست که کاربران حین انتخاب سنسور فشار باید مد لحاظ قرار دهند.
طول عمر و تکرار پذیری و زمان وقتی که میخواهید از سنسور به کارگیری فرمائید نیز موردی میباشد که می بایست درنظر بگیرید.
رتبه پشتیبانی سنسور (IP) سطح ایمنی سنسور
نوع کانکشن و اتصالات سنسور هم از نظر الکتریکی و هم از لحاظ مکانیکی
گوشه و کنار کاربری که می‌خواهید از سنسور در آن به کار گیری نمائید. در یک گوشه و کنار داخلی یا خارجی و یا در یک حوزه‌ مملو‌از نویزهای الکترو مغناطیسی از قبیل پمپ ها یا موتورها در هر صورت بایستی از از محل نصب سنسورها و حمایت کابل ها اعتقادوباور نتایج فرمایید.
کاربردهای سنسورهای فشار در صنعت چیست؟
سیستم‌ های بخار
سنسورهای فشار برای اندازه‌گیری فشار بخار در سیستم‌های بخارکاربرد دارند. به اینصورت که این بخارها غالبا برای تشکیل داد گرما در بعضا از فرآیندهای یک خط ایجاد کرد ایجاد کرد می گردند. فشارسنج خلال مشاهده و اندازه‌گیری فشار میتواند وقتی که بخار به سکو حرارت مشخص و معلوم خود رسیده و آن‌گاه با دمای ثابت وارد چرخه تشکیل داد می‌شود را کنترل و اندازه گیری می کند.

سیستم‌ های بخار
سیستم‌ های بخار
با استعمال از یک سنسور فشار به عنوان یک دستگاه ورودی در سیستم‌ها ی صنعتی که در منفعت فرایند خود تشکیل داد بخار با فشار زیاد را دارا هستند، می قدرت بخارهای داغ که در خطوط انتقال‌شان فشار ایجاد کرد می کنند را توسط یک دریچه‌ی باز و بسته‌ شونده‌ منحصر به فرد در اختیار گرفتن کرد تا از فشار بخار که باعث به اتفاقات خطرناکی می گردد غربت به کار آید. این عمل با استفاده از یک برنامه‌ی معمولی‌ی PLC قابل انجام می باشد.

فیلترها
سنسورهای فشارسنج در مجاورت اکثری از فیلترها در فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد دارا هستند. با تمرکز به کاهش جربان مایع یا گاز یا … درزمانی که فیلتر کیپ می‌شود، می قدرت با استعمال از سنسور فشار در مسیر فیلتر ها متوجه شد که فیلتر کیپ شده و نیاز به تمیزشدن یا تعویض دارااست.

فیلترها
فیلترها
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
یک منبع که در موقتی مالامال شدن می باشد را نظر بگیرید، با به کارگیری از مقدار فشار هیدرواستاتیکی که بوسیله سنسور فشاراندازه‌گیری می شود و ایفا محاسبات ریاضی روی این فشار و حجم تانک و چگالی منحصربه‌فرد آن مایع، می اقتدار تعیین کرد که در هر لحظه مایع تا چه سطحی (چه ارتفاعی) از منبع پرشده می باشد. اما درصورتیکه منبع بسته باشد، اندازه‌گیری فشار برای گزینش سطح مایع کمی سخت تر است. به این ترتیب برای انتخاب سطح می قدرت دو سنسور فشار تهیه کرد و فشار تفاضلی را اندازه گرفت. یک سنسور در ذیل منبع قرار می‌گیرد و فشار مایع را اندازه‌گیری می‌کند و یک سنسور در بالای منبع برای اندازه‌گیری فشار هوای درون منبع مورد استفاده قرار می‌گیرد. اختلاف این دو فشار و محاسباتی که جاری ساختن می‌گردد، مشخص می‌کند که چه مقدار مایع باطن منبع پر شد‌ه‌است.

اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
جدول تبدیل واحد فشار