انتخاب‎ سنسور فشار مناسب

انتخاب‎ سنسور فشار مناسب

سنسور فشار وسیله‌ای است که کمیت فیزیکی فشار را اندازه گرفته و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. سنسور فشار سنسوری پرکاربرد در صنایع مختلف به حساب می‌آید. به همین دلیل انتخاب سنسور فشار مناسب شرایط محیطی و کاربرد مورد نظر، امری مهم در افزایش کارایی سنسور و پیشگیری از خسارات، می‌باشد. برای انتخاب سنسور فشار مناسب، باید به نکاتی مانند نوع سنسور فشار، تکنولوژی مورد استفاده در سنسور، محدوده‌ی فشار و محدوده‌ی دما توجه نمود.

نوع سنسور فشار

سنسورهای فشار بر اساس نحوه‌ی اندازه گیری فشار و نوع سطح مرجع، دارای سه نوع فشار مطلق، فشار نسبی و فشار تفاضلی می‌باشند:

سنسور فشار مطلق

در سنسور فشار مطلق، اندازه گیری فشار نسبت به خلاء انجام می‌شود؛ به طوری که با قرار گرفتن یک سمت دیافراگم در خلاء، تغییر شکل دیافراگم تنها با تغییر فشار صورت می‌گیرد. بنابراین این سنسور دارای دقت بالایی می‌باشد. این سنسور می‌تواند فشار اتمسفر را اندازه گیری کند که این فشار می‌تواند با توجه به تغییرات ارتفاع و شرایط آب و هوایی متغیر باشد. بنابراین، از سنسور فشار مطلق می‌توان برای سنجش ارتفاع استفاده کرد. این سنسور برای استفاده در تجهیزاتی که در ارتفاعات مختلف قرار می‌گیرند و همچنین برای سیستم پایش فشار تایر خودرو، مناسب است.

سنسور فشار نسبی

در سنسور فشار نسبی، اندازه گیری فشار نسبت به فشار محیط انجام می‌شود، چرا که یک سمت دیافراگم آن تحت تاثیر فشار اتمسفر قرار دارد. بنابراین برای اندازه گیری فشار، باید تفاوت بین فشار اتمسفر و فشار اندازه گیری شده توسط سنسور را سنجید. با توجه به متغیر بودن فشار اتمسفر، سنسور فشار نسبی ممکن است در اندازه گیری خطا داشته باشد. این سنسور در مواردی کاربرد دارد که بتوان از تاثیر فشار اتمسفر در سنجش چشم پوشی کرد. به طور مثال در اندازه گیری سطح مایعات در مخازن، فشار اتمسفر هم بر روی سنسور و هم بر سطح مایع به یک اندازه اعمال می‌شود، بنابراین سنسور تاثیر آن را حذف کرده و تنها فشار مایع را اندازه می‌گیرد.

سنسور فشار تفاضلی

در سنسور فشار تفاضلی یا دیفرانسیل، هر دو سمت دیافراگم دارای ورودی مجزا می‌باشند و از هر دو سمت فشار را به طور هم زمان دریافت می‌کنند. بنابراین، تنها در صورت وجود تفاوت فشار میان دو سمت آن، دیافراگم تغییر شکل می‌دهد. بنابراین کاربرد آن در مواردی است که به سنجش تفاوت فشار بین دو نقطه نیاز باشد. این سنسور در پایش جریان هوا در دستگاه‌های تهویه‌ی هوا نیز کاربرد دارد.

ساختار سنسور فشار

برای انتخاب سنسور فشار مناسب باید به ساختار سنسور نیز توجه نمود. سنسور فشار بر اساس تعداد دیافراگم و نحوه‌ی قرار گیری آن‌ها در دو دسته قرار می‌گیرد:

سنسور فشار فلاش دیافراگم

در این سنسور، دو دیافراگم وجود دارد که یکی از آن‌ها داخلی و دیگری خارجی می‌باشد و بین آن‌ها یک مایع به عنوان واسطه قرار دارد. برای اندازه گیری فشار مایع، با برخورد آن به دیافراگم خارجی، فشار وارد شده از طریق مایع واسطه به دیافراگم داخلی منتقل می‌شود.

سنسور فشار دیافگرام داخلی

در سنسور فشار با دیافراگم داخلی، برای اندازه گیری فشار، مایع از طریق یک ورودی به داخل سنسور وارد شده و با دیافراگم داخلی برخورد می‌کند. این سنسور، به دلیل ساده بودن و قیمت پایین، به عنوان سنسور صنعتی استاندارد برای اندازه گیری فشار گازها و مایعات شناخته می‌شود. اما برای اندازه گیری فشار مایعاتی با ویسکوزیته‌ی بالا یا دارای ذرات جامد معلق کارآمد نیست، چرا که ممکن است مایع بعد از ورود به سنسور، در ورودی سنسور گیر کند یا موجب تشکیل رسوب و انسداد ورودی سنسور شود.

تکنولوژی سنسور فشار

سنسور فشار پیزومقاومتی

در این نوع سنسور، نیروی اعمال شده بر روی سنسور توسط فشار، موجب تغییر مقاومت در سنسور شده و سنسور را فعال می‌کند. سنسور فشار پیزومقاومتی سیگنال خروجی ضعیفی ارسال می‌کند، اما استحکام، حساسیت و دقت بالایی دارند و نسبت به حرارت مقاوم هستند.

سنسور فشار پیزوالکتریکی

قسمت حساس سنسور فشار پیزوالکتریکی از مواد پیزوالکتریکی ساخته می‌شود. به این ترتیب با اعمال نیرو بر این قسمت، ولتاژ الکتریکی ایجاد می‌شود. سیگنال خروجی این سنسور نیز ضعیف بوده و دقت آن پایین تر از سنسور فشار پیزومقاومتی است، اما دامنه‌ی سنجش گسترده و مقاومت حرارتی بالایی دارند.

سنسور فشار خازنی

در ساختار سنسور فشار خازنی، خازنی وجود دارد که یک صفحه‌ی آن دیافراگم بوده و با اعمال فشار، به صفحه‌ی دیگر نزدیک می‌شود. این عمل موجب تغییر ظرفیت خازن شده و از این طریق سیگنال خروجی ارسال می‌شود. این سنسور دارای دقت و حساسیت بالایی می‌باشد.

محدوده‌ی دما و فشار

عوامل محیطی مانند دما، می‌توانند بر عملکرد و دقت سنسور فشار تاثیرگذار باشند. بنابراین برای انتخاب سنسور فشار مناسب، باید به محدوده‌ی دمایی که سنسور می‌تواند در آن فعالیت کند توجه نمود. بنابراین، دمای محیط، دمای سیال، دمای عملکرد و دمای نگهداری سنسور، حائز اهمیت می‌باشند. محدوده‌ی دمایی اکثر سنسورهای فشار بین 25 تا 100 درجه‌ی سانتیگراد می‌باشد و در محدوده‌های دمایی بالاتر باید از سنسورهای مخصوص استفاده کرد. علاوه بر محدوده‌ی دما، باید به محدوده‌ی فشاری که برای سنسور قابل اندازه گیری است، نیز توجه داشت.

سخن آخر

در این مقاله به موارد قابل توجه برای انتخاب سنسور فشار مناسب اشاره شد. در صنایع گوناگون سنسورها از انواع مختلف مانند سنسور فشار، سنسورهای القایی، خازنی و نوری، در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواعی از سنسورهای خازنی و القایی در صفحه‌ی محصولات آتونیکس قابل مشاهده و سفارش می‌باشند.