De vegades no és significatiu identificar la pressió total d'un líquid (o) un gas, però com a alternativa, simplement s'ha d'identificar la variació entre dos punts dins del sistema que s'està observant. Per tant, en aquestes condicions, s'utilitza un sensor de pressió diferencial. Aquest sensor proporciona una mesura comparativa entre dos punts abans i després d'una vàlvula dins d'una canonada. Si la vàlvula està completament oberta, la pressió als dos costats ha de ser similar. Si hi ha una variació dins de la pressió, pot ser que la vàlvula no estigui oberta (o) hi hagi una obstrucció. Aquest article explica breument el sensor de pressió diferencial , el seu funcionament i les seves aplicacions.
Què és un sensor de pressió diferencial?
Un sensor de pressió diferencial és un tipus de sensor que s'utilitza per mesurar la variació de la pressió en dos punts i proporciona una mesura relativa entre aquests dos punts. Aquestes pressions sensors són coneguts per la seva fiabilitat i qualitat. La funció del sensor de pressió diferencial és proporcionar dades sobre la connexió mútua de dos rangs de pressió dins de gasos, líquids i vapor. S'utilitzen per decidir la variació de pressió de manera segura i fiable. Aquest sensor té nombroses aplicacions en diverses indústries, com ara el control i l'optimització. També es poden trobar en sistemes crítics per a la seguretat, monitorització de filtres i mesura de nivell dins de contenidors tancats.
Aquests sensors estan dissenyats principalment amb detecció capacitiva tecnologia. Aquest sensor té diafragmes prims, disposats entre dues plaques metàl·liques paral·leles. Sempre que es proporcioni força externa, el diafragma es flexionarà una mica, provocant un canvi dins de la capacitat i, per tant, un canvi dins de l'o/p del sensor.
Funcionament del sensor de pressió diferencial
El sensor de pressió diferencial funciona mesurant la caiguda de pressió entre dos punts dins d'una canonada. En un punt de la canonada, informa de l'estat de càrrega del filtre de partícules i comprova la seva funció, mentre que en un altre punt, controla la recirculació dels gasos d'escapament a baixa pressió. En general, aquests sensors estan empaquetats amb dos ports on es poden connectar canonades. Després d'això, les canonades s'acoblen simplement al sistema allà on s'ha de fer la mesura.
Circuit del sensor de pressió diferencial
El circuit del sensor de pressió diferencial utilitza dos extensometres es mostra a continuació. Aquest circuit utilitza un parell d'extensometres coincidents. Sempre que s'augmenti la pressió diferencial, un extensòmetre es comprimirà mentre que l'altre extensomètric s'estirarà. Al circuit següent, un voltímetre registrarà el desequilibri del circuit del pont i es mostrarà com a mesura de pressió:
Utilitzant aquest circuit, podem determinar el següent:
Reconeix quin port del circuit és el port 'd'alta pressió'.
El port 'B' del circuit és el port 'd'alta pressió'.
Si la resistència fixa R1 no s'obre, reconeix el que registra el voltímetre.
Si la resistència fixa 'R1' no s'obre, aleshores el voltímetre del circuit funciona completament a nivell superior.
Identifiqueu un component d'avaria que condueixi el voltímetre completament a un nivell superior.
Un component d'avaria que impulsa el voltímetre completament d'alt nivell és el següent:
El calibre de tensió1 falla, es veurà curt.
El calibre 2 falla i s'obrirà.
Quan falla 'R1', s'obrirà.
Quan 'R2' falla, es veurà curt.
Sensor de pressió diferencial MPX7002DP interfície amb un Arduino Uno
La interfície del sensor de pressió diferencial MPX7002DP utilitzant un Arduino U es mostra a continuació. Aquesta interfície ajuda a dissenyar un dispositiu mèdic de codi obert. Aquest dispositiu mèdic és utilitzat tant per metges com per professionals mèdics per tractar una varietat de trastorns respiratoris. Aquí s'utilitza una placa de trencament del sensor de pressió diferencial que utilitza el sensor de pressió diferencial MPX7002DP.
Els components necessaris per fer aquesta interfície inclouen principalment; un sensor de pressió diferencial MPX7002DP i una placa Arduino Uno. Les connexions d'aquesta interfície segueixen com;
El GND del sensor de pressió diferencial MPX7002DP està connectat al pin GND de la placa Arduino Uno.
El pin +5V del sensor està connectat al +5V de l'Arduino.
El pin analògic del sensor està connectat al pin A0 de l'Arduino.
Un cop fetes totes les connexions, carregueu el codi al fitxer Placa Arduino que llegeix el sensor de pressió a l'Arduino.
// Codi de prova MPX7002DP
// Aquest codi exerceix el MPX7002DP
// Sensor de pressió connectat a A0
int sensorPin = A0; // seleccioneu el pin d'entrada per al sensor de pressió
int sensorValue = 0; // variable per emmagatzemar el valor de Dades en brut provinent del sensor
float outputValue = 0; // variable per emmagatzemar el valor kPa convertit
void setup() {
//Inicieu el port sèrie a 9600 bps i espereu que s'obri el port:
Serial.begin(9600);
mentre (!Serial) {
; // espereu que el port sèrie es connecti. Només es necessita per al port USB natiu
}
pinMode (sensorPin, INPUT); // El sensor de pressió està al pin analògic 0
}
bucle buit() {
// llegiu el valor del sensor:
sensorValue = analogRead (sensorPin);
// mapeja les dades en brut a kPa
outputValue = mapa (sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// imprimeix els resultats al monitor sèrie:
Serial.print ('sensor = ');
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\output = “);
Serial.println(outputValue);
// espereu 100 mil·lisegons abans del següent bucle
// per al convertidor analògic a digital i
// sensor de pressió per establir-se després de l'última lectura:
retard (100);
}
La sortida del sensor de pressió diferencial està connectada al pin analògic A0. Així, les dades reals s'emmagatzemaran com un valor enter dins d'una variable sensorPin.
Les dades analògiques convertides en brut s'emmagatzemen dins d'una variable entera coneguda com a sensorValue.
Les dades de sortida canviades en kPa s'emmagatzemaran dins d'una variable flotant coneguda com outputData.
Les comunicacions en sèrie de la funció de configuració s'inicialitzen i la variable sensorPin es pot indicar com a entrada.
Les dades del sensor de la funció de bucle es llegeixen des del pin analògic i es mapegen a un valor de kPa.
Després d'això, les dades s'envien al terminal sèrie i després es poden revisar.
Per permetre que el sistema es resolgui, s'introdueix un retard de cent mil·lisegons
Després d'això, tot el procediment es repeteix per sempre!
Tipus de sensor de pressió diferencial
Els tipus de sensors de pressió diferencial que s'utilitzen habitualment són: resistiva, piezoelèctrica, capacitiva, MEMS i òptica.
Tipus resistiu
Un sensor de pressió diferencial resistiu utilitza el canvi dins de la resistència elèctrica d'un extensímetre per mesurar les variacions de pressió. Està unit al diafragma que es descobreix al medi de pressió. L'extensímetre inclou un element resistent metàl·lic sobre un suport flexible i està connectat al diafragma, (o) dipositat directament amb processos de pel·lícula prima. El diafragma metàl·lic proporciona una gran capacitat de sobrepressió i pressió d'explosió.
A extensímetre es diposita sobre un diafragma ceràmic amb un procediment de deposició de pel·lícula gruixuda. En comparació amb els dispositius de diafragma metàl·lic, la pressió d'esclat i la tolerància a la sobrepressió són normalment molt més baixes. Aquests sensors es beneficien del canvi de la resistivitat dels materials semiconductors sempre que se sotmeten a tensió a causa de la deflexió del diafragma. La magnitud del canvi serà cent vegades millor en comparació amb el canvi de resistència generat dins d'un extensímetre metàl·lic. Així, aquests sensors mesuren canvis de pressió més petits que els sensors ceràmics o metàl·lics.
Tipus piezoelèctric
Aquest tipus de sensor de pressió diferencial utilitza la propietat dels materials piezoelèctrics per produir una càrrega sobre la superfície sempre que es proporciona pressió. Aquí, la força aplicada i la magnitud de la càrrega són proporcionals entre si i la polaritat expressa el seu camí. La càrrega s'acumula i es dissipa ràpidament quan la pressió s'altera, permetent una mesura de pressió dinàmica de canvi ràpid.
Tipus òptic
Aquest tipus de sensor de pressió diferencial utilitza interferometria per mesurar el canvi induït per la pressió dins de la fibra òptica que no és interromput per interferències electromagnètiques. S'utilitza en entorns sorollosos (o) prop de fonts com equips de radiografia. Aquests es poden formar amb components petits (o) tecnologia MEMS que és segura mèdicament per a ús tòpic. Mesura la pressió en diversos punts al llarg de la fibra òptica.
Tecnologia MEMS
El terme MEMS en el sensor MEMS significa 'Sistema Micro-Electro-Mecànic' que té un mecanisme de detecció de pressió capacitiu o piezoeléctrica que es fabrica amb silici amb una resolució de nivell de micres. La sortida elèctrica dels MEMS de petita magnitud es pot convertir en un senyal analògic (o) digital mitjançant l'electrònica de condicionament de senyal co-empaquetada. Es tracta de petits dispositius de muntatge superficial, normalment d'uns 2 a 3 mm per cada costat.
Consulteu aquest enllaç per veure els passos a seguir la fabricació de MEMS .
Com provar el sensor de pressió diferencial?
El sensor de pressió diferencial es pot provar amb un multímetre ajustant-lo a 20 V i un manòmetre. A continuació s'explica el procés pas a pas de la prova.
- Primer, connecteu el multímetre GND al terminal negatiu de la bateria i feu una ràpida plausibilitat verificant la tensió de la bateria. Ha de ser de 12,6 V aproximadament engegant la bateria i apagant el motor.
- Consulteu el manual de servei del fabricant per reconèixer el senyal, la GND, la referència de 5V i la sonda posterior dels cables.
- Enceneu l'interruptor d'encesa sense encendre el motor. Per tant, el multímetre ha de mostrar una tensió en el rang de 4,5 a 5 V principalment per a la referència de 5 V, un 0 V estable per al cable GND. Per al cable de senyal, oscil·la entre 0,5 i 4,5 volts.
- Enceneu el motor a través del cable de senyal sonda posterior.
- Inverteix el motor i observa si hi ha un canvi a la lectura de voltatge. Si no hi ha cap canvi, aneu a comprovar les mànegues de connexió mitjançant un manòmetre.
- Traieu les mànegues del sensor de pressió quan el motor encara estigui en marxa.
- Amb l'ajuda d'un manòmetre, calculeu la pressió de les dues mànegues. Per obtenir una precisió adequada, utilitzeu un manòmetre de contrapressió d'escapament per mesurar de 0 a 15 PSI.
- De nou, comproveu la tensió del senyal i la tensió ha de llegir un nombre entre els valors de pressió de la mànega.
Si el vostre voltatge canvia molt o els valors de pressió no són iguals a la lectura de tensió, aleshores el sensor de pressió diferencial és defectuós i caldrà canviar-lo.
Símptomes
Els símptomes dolents dels sensors de pressió diferencial inclouen la contaminació, l'electrònica danyada per la calor severa del motor i les lesions obstruïdes i per vibracions per una experiència prolongada a la secció del motor.
- El problema més freqüent en aquest tipus de sensor és el dany al diafragma. Així, això fa que el sensor de pressió diferencial es distorsioni (o) perdi la capacitat de flexionar-se i reaccionar als canvis dins de la pressió.
- Un altre problema és el dany a la regió del port del sensor a causa de l'allotjament de contaminació o residus dins del tub i restringir el flux adequat de líquid al sensor.
- Quan el sensor de pressió diferencial acaba indicant que el PCM es reinicia, aquest sensor queda obstruït pels contaminants.
- Alguns dels senyals que especifiquen que el sensor no s'està regenerant correctament a causa d'una fallada del sensor, poca economia de combustible, mal rendiment del motor, altes temperatures del motor, augment del fum negre de l'escapament, temperatures màximes de transmissió, etc.
- Sempre que falla el sensor, els gasos d'escapament no es poden purgar completament quan la contrapressió torna l'escapament a la cambra de combustió, fent que el sensor es barregi a través de l'oli del motor.
- Els principals símptomes de la fallada del sensor de pressió diferencial inclouen; fallada/detonació, manca de potència del motor, comproveu que la llum del motor estigui encès, ús extrem de combustible i el motor arrencarà malament.
- Quan es resolen els problemes dels sensors del motor, es recomana buscar primer qualsevol signe de dany visible. Comproveu totes les connexions, començant pel connector elèctric del sensor, i cerqueu qualsevol dany com ara esquerdes o fusió. Qualsevol cable danyat haurà de ser substituït.
- A continuació, inspeccioneu les mànegues connectades al sensor. De nou, cerqueu qualsevol dany com ara esquerdes o fusió.
- Si les mànegues estan danyades, caldrà substituir-les i, molt probablement, reencaminar-les perquè no es tornin a fer malbé de la mateixa manera. Si les mànegues semblen estar en bones condicions físiques, comproveu si hi ha cap bloqueig o obstrucció. Si estan obstruïdes, caldrà netejar o substituir les mànegues.
Usos/Aplicacions
Les aplicacions del sensor de pressió diferencial es discuteixen a continuació.
- Els sensors de pressió diferencial s'utilitzen en l'àmbit mèdic per al tractament de la trombosi venosa profunda.
- També s'utilitzen en bombes d'infusió, respiradors i equips de detecció de respiració.
- Aquests sensors es troben en nombrosos llocs per a la detecció de flux, detecció de nivell o profunditat i proves de fuites.
- Els sensors de pressió diferencial es troben sovint en entorns industrials allà on es pot utilitzar una variació de pressió per decidir el flux de líquids o gasos.
- S'utilitzen en plantes de tractament d'efluents, processament de petroli i gas submarins i sistemes de calefacció remota que utilitzen aigua calenta (o) vapor.
- En general, s'utilitzen per a la vigilància i el control de pressió diferencial d'aigua, gasos i petroli.
- També es troben en la mesura de nivell dins de contenidors tancats, el control de filtres i els sistemes crítics per a la seguretat.
- Aquests sensors s'utilitzen en nombroses aplicacions dins dels centres de dades.
- Són molt útils per mesurar el flux entre tubs venturi, tubs Pitot, plaques d'orifici i altres aplicacions basades en el flux.
- El sensor de pressió diferencial s'utilitza per controlar el flux del procés, mesurar nivells segurs dins dels dipòsits de líquids i gestionar els bucles de control.
- S'utilitzen en sales netes, HVAC i automatització d'edificis, hospitals, cambres d'aïllament, laboratoris, indústria farmacèutica, etc.
- Els dispositius extremadament precisos utilitzen aquests sensors per a tots els gasos no agressius i no inflamables.
- Aquests es poden utilitzar per controlar filtres dins de diferents aplicacions
- Els sensors de pressió diferencial es poden trobar als sistemes de protecció contra incendis a la seva unitat d'aspersió.
- Són molt útils sempre que també s'ha de mesurar la quantitat d'un líquid dins d'un recipient tancat.
Per tant, aquesta és una visió general d'un diferencial sensor de pressió, funciona , i les seves aplicacions. Aquest sensor és un component essencial en diferents aplicacions en diverses indústries. Aquest sensor pot mesurar les variacions de pressió amb una gran precisió que permet el procés segur i eficient de molts sistemes.
Els dispositius de mesura simplement estan exposats a una àmplia gamma d'esforços tèrmics, químics o mecànics, de manera que els valors mesurats varien i perdin precisió amb el temps. Per exemple, la histèresi o les compensacions zero poden comportar riscos de seguretat i una reducció de l'eficiència del procés. Per tant, el calibratge freqüent no pot evitar aquests canvis, encara que els detecta a temps. Per tant, es recomana realitzar una calibració anual una vegada als dispositius de mesura de pressió elèctrics i mecànics. Aquí teniu una pregunta: què és un sensor de pressió?
