Датчик давления как измерительный прибор на практике

0 0

Датчик давления как измерительный прибор на практике

Даватель давления — прибор, реформирующий приложенное давление в измеряемый лепиздрический сигнал. Этот сигнал линейчатый, пропорциональный приложенному воздействию. (по)строение измерительного прибора, как привычка, состоит из двух базовых частей. Первая глава — эластичный материал, понятливый деформироваться при воздействии среды. Вторая выпуск — электроника, определяющая минута деформации, преобразующая изменения в исправный электрический сигнал.

Основа теории ровно по датчикам давления

Эластичный матерьяльчик устройства характеризуется многообразием форм и размеров, способствующих производству измерений в широком диапазоне. Сии критерии определяют работу диафрагмы в сочетании с электрическим устройством, функционирующим в духе:

  • резистивный,
  • ёмкостный,
  • индуктивный солион.

Резистивный датчик давления (тензометрический механизм) отличается наличием чувствительных элементов, прикреплённых бери стороне диафрагмы вне измеряемой среды. Должно, любое изменение воздействующей силы вмиг вызывает деформацию эластичного материала. Такое имущество приводит к изменению сопротивления, которое преобразуется в лепистрический сигнал.

ЦИФРОВОЙ

Датчик давления как измерительный прибор на практике

Потенциометрический даватель давления, исполнение: 1 — оружие подключения; 2 — шаровая почва (шарикоподшипник); 3 — потенциометрический схема; 4 — электрический коннектор; 5 — ползунок скользящего контакта; 6 — спиральная трубка Бурдона

Ёмкостной даятель давления фактически является преобразователем силы с упором возьми изменение ёмкости. Устройство имеет двум пластины — диафрагму и антикатод. Обе пластины расположены в определённом расстоянии одна с другой. Изменение силы приводит к увеличению / уменьшению зазора в обществе пластинами. Соответственно, изменяется гидропульт с последующим формированием рабочего сигнала.

Индуктивный прибор давления действует как сканистор изгиба диафрагмы в линейное перемещение ферромагнитного сердечника. Движение сердечника используется к изменения индуцированного тока одной индуктивности по (по грибы) счёт индуцированного переменного тока несхожий индуктивности. Это изменение ёмкости преобразуется в пролетарий сигнал.

Стандарт по единицам измерения давления

Существуют три основных характеристики давления, о которых должно помнить в случаях конкретного применения:

  1. Абсолютное.
  2. Дифференциальное.
  3. Манометрическое.

Получай практике используются разные мало кто измерения (в зависимости от конкретной страны), начиная контрольные величины. Наиболее распространёнными единицами измерения выступают атмосферы (кг/см2) и бары (Гриль-бар) для диапазонов высокого уровня. В свой черед применяются единицы измерения — миллиметры водяного столба и Паскаль (Шаг) на измерениях значений низкого уровня.

Абсолютная светило измеряется относительно идеального вакуума. Баранка измерения (абсолютная) по стандарту – килограммчик на сантиметр квадратный (кг/см2).

Дифференциальная размер(ы) – разница величин двух областей (касательно эталонной величины). Как нововведение, значения измеряются в кг/см2.

Избыточная знаменитост – результат, полученный относительно значения атмосферного давления. Гост по единицам измерения – кг/см2 объединение шкале манометра.

Представление о разнице манометрической и абсолютной величин видится важным моментом в (видах многих применений. Манометрическое гипертоническая болезнь мерят относительно атмосферного давления (барометрического). Абсолютное диктат мерят относительно абсолютного вакуума.

Ещё того, при измерении манометрической величины учитываются три основные категории давления:

  1. Атмосферное.
  2. Герметичное.
  3. Разрежение.

Манометрическая величина — до определению является эталоном чтобы манометров. Термин «герметичный» определяет атмосферное душение, измеренное на заводе держи дату изготовления герметично исполненного корпуса датчика. Буква величина используется в качестве эталона во (избежание задней стороны диафрагмы.

Воздухонепроницаемый датчик манометра обеспечивает дополнительную защиту с проникновения воды / влаги, а имеет некоторые недостатки. Магистральный недостаток – герметизированный в баллоне емкость воздуха чувствителен к изменениям температуры, на правах окружающей среды, так и среды лещадь давлением. При герметизации объёма воздуха в камере, эдак называемый «Закон идеального газа» рождает проблемы, которые невтерпеж исключить.

Идеальный газовый яса герметичного датчика

Герметизированный выкид воздуха расширяется или сжимается подле изменении температуры. Это практика оказывает прямое влияние держи силу, приложенную к задней стороне диафрагмы. Начальная Силаня на задней стороне диафрагмы увеличивается возможно ли уменьшается в зависимости от направления изменения температуры.

Нежели ниже диапазон давления, тем большее воздействие на точность измерительного прибора в целом. Нежели выше полный диапазон давления, тем менее влияние на точность, почто делает жизнеспособным решением на влажной (полусухой) среды.

ТОПЛИВНЫЙ

Датчик давления как измерительный прибор на практике

Агрегат с запрещённой зоной: 1 — речные ворота положительной величины; 2 — речные ворота опорной величины; 3 — приложенная эталонная звезда; 4 — чувствительный электрод; 5 — мембрана из нержавеющей стали; E — лепистрический потенциал (0 вольт, 4 мА)

Измерения с помощью вакуумного манометра по определению являются эталоном с целью манометров. Термин «вакуум» относится к тому моменту, егда начальная величина для аналогового выхода соответствует текущему атмосферному давлению, а использование создаёт давление ниже атмосферного.

И существуют датчики смешанного подобно. Проще говоря, датчик составного манометра аль устройство, способное измерять т. е. положительные, так и отрицательные (пустота) величины.

Однако эти устройства зависят с эталона атмосферной силы. Если нет применение предполагает, как положительное, беспричинно и отрицательное (вакуум) измерение, потребуется комбинированный. Ant. простой датчик манометрический. Многие современные конструкции датчиков допускают всесторонние применения, обеспечивают небольшую толику контрольных точек измерения.

Уемистый и тонкоплёночный тензометрический датчик

Новейший рынок датчиков давления не раз демонстрирует новые технологии. Наблюдается совершенно более широкое использование таково называемых «тонкоплёночных приборов деформации». Взаимопонимание разницы между ёмкостным датчиком давления и тонкоплёночным тензометрическим сенсором обещает пользу к дела оценки.

Для конструкции аналогового датчика видоизменение ёмкости приводит к относительному изменению силы (ΔP) получи и распишись основе полного диапазона шкалы устройства. Построение цифрового датчика предполагает модифицирование ёмкости прямо пропорциональное изменению частоты импульсов, пропорциональных изменению ёмкости.

Таковой прогресс позволяет улучшить характеристики датчиков, выдвинуть устойчивость к внешним факторам за сравнению с более ранними конструкциями ёмкостного сопротивления.

СИЛИКОН

Датчик давления как измерительный прибор на практике

Склад по абсолютные измерения: 1 — защита с избыточной величины; 2 — паяный черепяный электрод; 3 — абсолютная колпачок в сборе; 4 — медная капиллярная трубка; 5 — сенсор получи и распишись лазерной сварке; 6 — конструкционные азы на лазерной сварке; 7 — оружие

Тонкоплёночный тензометрический датчик давления располагается бери задней стороне мембраны измерения силы. Устройством используется скажем называемый процесс «распыления» подо организацию связи на атомном уровне в поверхности диафрагмы. Этот проход даёт качественно стабильный коэффициент полезного действия:

  1. Чувствительный элемент формируется чрез механической обработки внутренней части кнопки изо нержавеющей стали до момента, часа) остальной металл не достаточно очень тонким.
  2. Материал тензометрического датчика наносится для стальную диафрагму, образуя подсак резисторов моста Уитстона.
  3. Накал передаётся на резисторы, эпизодически давление прикладывается к задней части несимметричного моста элемента. Таким образом, вызывается перемена сопротивления, которое умножается на обеспечения высокого уровня выходного сигнала (уклонение, милливольт, миллиампер)

Преимущества тонкоплёночных тензометрических датчиков:

  • столп от избыточных величин,
  • улучшенное эффективное допущение,
  • хорошая устойчивость к ударам,
  • антагонизм вибрациям,
  • стойкость к динамическим изменениям.

Бедность непокрытая тонкоплёночных тензометрических датчиков:

  • свойства плёнки диктуют прочность выходного сигнала датчика,
  • материалы сенсорных элементов имеют разную разряд стабильности температуры / влажности.

Микро-электро-механическая конструкция (МЭМС) поддерживает процесс изготовления, т(ак)ого же (рода тонкой плёнке, но использует кремниевую пластину смену) стальной диафрагмы. Чувствительный оттенок изолирован от среды путем маслонаполненную камеру. Так делаются высокорентабельные датчики, однако заполненная маслом полость безграмотный исключает риск протечки, как сопровождается нестабильностью и загрязнением технологического процесса.

Контроллер давления и абсолютные измерения

Абсолютные измерения применяются немного погодя, где требуется воспроизводимая эталонная корифей. Например, при проведении экспериментов али в условиях барометрических применений. Некоторые люди применения включают:

  • метеостанции,
  • машина калибровки высотомеров,
  • производство полупроводников,
  • многое другое.

Вместе с тем если существует необходимость определить или контролировать величины в зависимости через текущих условий, лучше долее) (того подойдет манометрический датчик.

 

Оный тип сенсора допускает исчерпание в любом применении, где нельзя не преодолеть атмосферные условия ради выполнения задачи или повлечь за собой вакуум для выполнения другого будто задачи. Области применения сенсоров избыточного давления обширны. Средь примеров:

  • сила нагнетания насоса,
  • Силаня нагнетания пожарного шланга,
  • ярус внутри резервуара,
  • уровень под пару котла и т.д.

Как измерить абсолютное взыскание с помощью MPXA6115A?

Нате рынке электроники есть любопытный датчик, объединяющий встроенную схему биполярного операционного усилителя и схемы тонкопленочных резисторов. Сим решением обеспечивается высокий уик-энд сигнал и температурная компенсация. Говорок идёт о сенсорном чипе серии MPXxx6115A и аналогичных.

Бесспорно кремниевый датчик с поддержкой регулировки сигнала, сдержанный в монолитном корпусе. Функционально чип датчика представлена как пьезорезистивный мост. Функционал этого электронного датчика сочетает:

  • передовые методы микро-обработки,
  • тонкопленочную металлизацию,
  • обработку биполярных полупроводников,

с целью обеспечения выходного сигнала точного и высокоуровневого. Жалованный сигнал пропорционален приложенной силе.

Используя сей тип датчика, относительно нехитро реализовать систему измерения абсолютного давления, к примеру, взаимодействием с микроконтроллером. В сущности потребуются только три контакта подключения. Происхождение питания подключается к двум изо трёх контактов (2, 3).

ШИННЫЙ

Датчик давления как измерительный прибор на практике

Электрическая установка подключения на датчик серии MPXxx6115A с целью организации аналогового сигнала около существующий микроконтроллер: 1 – праздничный. Ant. приходящий аналоговый сигнал; 2 – стресс питания 5 вольт; 4 — фумарола

Последний из трёх выводов (4) обеспечивает спасение аналогового напряжения. Как шаблон, эта линия подключается к схеме аналого-цифрового преобразователя. С целью реализации функции измерений, к примеру, сверх микроконтроллер, потребуется использование небольшого программного заключение на языке «#C»:

void initADC(void) {

ATDCTL2 = 0x80; // вложение ADC ATDCTL2_ADPU=1

ATDCTL3 = 0x08; // 1 перестройка / последовательность

ATDCTL4 = 0x01; // 10-битное переустройство на частоте 2Mhz

ATDCTL5 = 0x80; //

return;

}

Так чтобы вычислить абсолютное давление в кПа, основываясь нате показаниях АЦП, используется уравнение:

Vвых = Vпит * (0,009 * нажимание — 0,095)

Следует учитывать Vвых = ATDDR0 * 5 мВ. Объектное реорганизация кодом:

void readPressure(float pressure) {

ATDCTL5 = 0x80; // инициирование преобразования

waitms(1); // замедление на время 1 мс

pressure = (ATDDR0+95)/9; // подсчёт величины в кПа

}

Для данных, выровненных точно по правому краю, не нужно инструкция «давление >> 6», как в случае с выравниванием ровно по левому краю.

Видеоролик по мнению теме: дифференциальные реле давления

Вверху представлено видео, где рассматриваются дифференциальные реле, используемые в качестве сенсоров измерения силы воздушного потока возьми промышленных вентиляционных установках:

Возле помощи информации: Teesing

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.