Бүгінде өнеркәсіпте сынап бар барометрлер емес, жеткілікті заманауи және сенімді сенсорлар қолданылады. Олардың жұмыс принципі дизайн ерекшеліктеріне байланысты ерекшеленеді. Барлығының артықшылықтары да, белгілі бір кемшіліктері де бар. Электрониканың дамуының арқасында жартылай өткізгіш элементтердегі қысымды өлшеуге арналған сенсорларды жүзеге асыруға болады.
Электрондық сенсорлар дегеніміз не?
Суға немесе кез келген басқа сұйықтыққа арналған электронды қысым сенсорлары - бұл параметрлерді өлшеуге және оларды арнайы басқару және дисплей блоктары арқылы өңдеуге мүмкіндік беретін құрылғылар. Қысым сенсоры - шығыс параметрлері өлшенетін жердегі қысымға тікелей байланысты құрылғы (цистерна, құбырлар және т.б.). Оның үстіне олар әртүрлі агрегаттық күйдегі кез келген затты өлшеу үшін пайдаланылуы мүмкін - сұйық, бу, газ тәрізді.
Мұндай қажеттілікқұрылғылардың пайда болуы бүкіл саланың дерлік автоматты басқару жүйелеріне салынғандығынан туындайды. Адам тек конфигурациялауды, калибрлеуді, техникалық қызмет көрсетуді және іске қосуды (тоқтату) орындайды. Кез келген жүйе автоматты түрде жұмыс істейді. Бірақ мұндай құрылғылар медицинада да жиі қолданылады.
Элемент дизайн мүмкіндіктері
Кез келген сенсорлар сезімтал элементтен тұрады - оның көмегімен түрлендіргішке әсер беріледі. Сондай-ақ дизайнда сигналды өңдеуге арналған схема және корпус бар. Қысым сенсорларының келесі түрлерін ажыратуға болады:
- Пьезоэлектрлік.
- Резистивті.
- Сыйымдылық.
- Пьезо резонансы.
- Магниттік (индуктивті).
- Оптоэлектрондық.
Ал енді құрылғының әрбір түрін толығырақ қарастырайық.
Резистивті элементтер
Бұл сезгіш элемент жүктеме әсерінен кедергісін өзгертетін құрылғылар. Сезімтал мембранаға тензоометр орнатылған. Мембрана қысыммен бүгіледі, тензометрлер де қозғала бастайды. Сонымен бірге олардың қарсылығы өзгереді. Нәтижесінде түрлендіргіш тізбегіндегі ток күші өзгереді.
Тензометрлердің элементтерін созу кезінде ұзындық ұлғаяды, ал көлденең қима ауданы азаяды. Нәтиже - қарсылықтың жоғарылауы. Кері процесс элементтерді қысу кезінде байқалады. Әрине, қарсылық Омның мыңнан бір бөлігіне өзгереді, сондықтан оны ұстау үшін сізге қажетжартылай өткізгіштерге арнайы күшейткіштерді қойыңыз.
Пьезоэлектрлік сенсорлар
Пьезоэлектрлік элемент құрылғы дизайнының негізі болып табылады. Деформация пайда болған кезде пьезоэлемент белгілі бір сигнал бере бастайды. Элемент қысымы өлшенетін ортаға орнатылады. Жұмыс кезінде тізбектегі ток қысымның өзгеруіне тура пропорционал болады.
Мұндай құрылғылардың бір мүмкіндігі бар - олар қысым тұрақты болса, оны бақылауға мүмкіндік бермейді. Сондықтан ол тек қысым үнемі өзгеретін жағдайда қолданылады. Өлшенетін мәннің тұрақты мәнінде электрлік импульстің генерациясы орындалмайды.
Пьезо резонанстық элементтері
Бұл элементтер сәл басқаша жұмыс істейді. Кернеу қолданылған кезде пьезоэлектрлік элемент деформацияланады. Кернеу неғұрлым жоғары болса, соғұрлым деформация үлкен болады. Құрылғының негізі - пьезоэлектрлік материалдан жасалған резонаторлық пластина. Оның екі жағында электродтар бар. Оларға кернеу берілгеннен кейін материал дірілдей бастайды. Бұл жағдайда пластина бір бағытта немесе басқа бағытта бүгілген. Діріл жылдамдығы электродтарға түсетін ток жиілігіне байланысты.
Бірақ пластинаға сырттан күш әсер етсе, онда пластинаның тербеліс жиілігінде өзгеріс болады. Автомобильдерде қолданылатын электронды ауа қысымы сенсоры осы принцип бойынша жұмыс істейді. Ол көліктің жанармай жүйесіне берілетін ауаның абсолютті қысымын бағалауға мүмкіндік береді.
Сыйымды құрылғылар
Бұл құрылғылар ең танымал,олар қарапайым дизайнға ие болғандықтан, олар тұрақты жұмыс істейді және техникалық қызмет көрсетуде қарапайым. Дизайн бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасқан екі электродтан тұрады. Бұл конденсатордың бір түрі болып шықты. Оның пластиналарының бірі мембрана болып табылады, оған қысым (өлшенген) әсер етеді. Нәтижесінде плиталар арасындағы алшақтық өзгереді (қысымға пропорционалды). Мектептегі физика курсынан сіз конденсатордың сыйымдылығы пластиналардың бетінің ауданына және олардың арасындағы қашықтыққа байланысты екенін білесіз.
Қысым сенсорында жұмыс істегенде, тек тақталар арасындағы қашықтық өзгереді - бұл параметрлерді өлшеу үшін жеткілікті. Электрондық май қысымының сенсорлары дәл осы схемаға сәйкес салынған. Бұл түрдегі құрылымдардың артықшылықтары айқын - олар кез келген ортада, тіпті агрессивті ортада жұмыс істей алады. Оларға үлкен температура айырмашылықтары, электромагниттік толқындар әсер етпейді.
Индуктивті сенсорлар
Жұмыс істеу принципі жоғарыда қарастырылған сыйымдылықтарға қашықтан ұқсас. Магниттік контурдан белгілі бір қашықтықта Ш әрпі түріндегі қысымға сезімтал өткізгіш мембрана орнатылған (оның айналасына индуктор оралған).
Отушкаға кернеу берілгенде магнит ағыны пайда болады. Ол өзек бойымен де, саңылау, өткізгіш мембрана арқылы да өтеді. Ағын жабылады және саңылаудың өткізгіштігі өзекке қарағанда шамамен 1000 есе аз болғандықтан, ондағы азғантай өзгерістің өзі индуктивтілік мәндеріндегі пропорционалды ауытқуларға әкеледі.
Оптоэлектрондысенсорлар
Олар жай ғана қысымды анықтайды, жоғары ажыратымдылыққа ие. Олар жоғары сезімталдық пен термиялық тұрақтылыққа ие. Олар шағын орын ауыстыруларды өлшеу үшін Fabry-Perot интерферометрін пайдалана отырып, жарық интерференциясы негізінде жұмыс істейді. Мұндай электронды қысым сенсорлары өте сирек кездеседі, бірақ олар өте перспективалы.
Құрылғының негізгі компоненттері:
- Оптикалық түрлендіргіш кристалы.
- Апертура.
- жарық диодты.
- Детектор (үш фотодиодтан тұрады).
Қалыңдығы шамалы айырмашылығы бар Faby-Perot оптикалық сүзгілері екі фотодиодқа бекітілген. Сүзгілер алдыңғы беті шағылыстыратын кремний айналар болып табылады. Олар кремний оксидінің қабатымен жабылған, бетіне жұқа алюминий қабаты қолданылады. Оптикалық түрлендіргіш сыйымдылық қысым сенсорына өте ұқсас.
