Avui a la indústria no s'utilitzen baròmetres amb mercuri, sinó sensors força moderns i fiables. El seu principi de funcionament difereix segons les característiques del disseny. Tots tenen avantatges i certs inconvenients. Gràcies al desenvolupament de l'electrònica, és possible realitzar sensors per mesurar la pressió sobre elements semiconductors.
Què són els sensors electrònics?
Els sensors electrònics de pressió per a aigua o qualsevol altre líquid són aparells que permeten mesurar paràmetres i processar-los amb unitats especials de control i visualització. Un sensor de pressió és un dispositiu els paràmetres de sortida del qual depenen directament de la pressió en el lloc mesurat (dipòsit, canonades, etc.). A més, es poden utilitzar per mesurar qualsevol substància en diferents estats agregats: líquid, vapor, gasós.
La necessitat d'aixòdispositius és causada pel fet que gairebé tota la indústria es basa en sistemes de control automàtic. Una persona només realitza la configuració, calibratge, manteniment i posada en marxa (parada). Qualsevol sistema funciona automàticament. Però aquests dispositius també s'utilitzen sovint en medicina.
Funcions de disseny d'elements
Qualsevol sensor consisteix en un element sensible; és amb la seva ajuda que es transmet l'efecte sobre el convertidor. També en el disseny hi ha un circuit per al processament del senyal i una carcassa. Es poden distingir els següents tipus de sensors de pressió:
- Piezoelèctric.
- Resistiu.
- Capacitiu.
- Piezo ressonant.
- Magnètic (inductiu).
- Optoelectrònic.
I ara mirem cada tipus de dispositiu amb més detall.
Elements resistius
Són dispositius en què l'element sensor canvia la seva resistència sota la influència d'una càrrega. S'instal·la un extensímetre a la membrana sensible. La membrana es doblega sota pressió, els extensòmetres també comencen a moure's. Al mateix temps, la seva resistència canvia. Com a resultat, hi ha un canvi en la intensitat del corrent al circuit del convertidor.
Quan s'estiren els elements dels extensometres, la longitud augmenta i l'àrea de la secció transversal disminueix. El resultat és un augment de la resistència. El procés invers s'observa quan els elements es comprimeixen. Per descomptat, la resistència canvia en mil·lèsimes d'ohm, així que per agafar-ho, calposar amplificadors especials als semiconductors.
Sensors piezoelèctrics
L'element piezoelèctric és la base del disseny del dispositiu. Quan es produeix la deformació, l'element piezoelèctric comença a generar un determinat senyal. L'element s'instal·la al medi la pressió del qual es vol mesurar. Durant el funcionament, el corrent al circuit serà directament proporcional al canvi de pressió.
Aquests dispositius tenen una característica: no et permeten fer un seguiment de la pressió si és constant. Per tant, s'utilitza exclusivament en el cas que la pressió canviï constantment. A un valor constant del valor mesurat, no es farà la generació d'un impuls elèctric.
Elements de ressonància piezoel·la
Aquests elements funcionen de manera una mica diferent. Quan s'aplica tensió, l'element piezoelèctric es deforma. Com més gran és la tensió, més gran és la deformació. La base del dispositiu és una placa ressonadora feta de material piezoelèctric. Té elèctrodes als dos costats. Tan bon punt se'ls aplica tensió, el material comença a vibrar. En aquest cas, la placa es doblega en una direcció o en l' altra. La velocitat de vibració depèn de la freqüència del corrent que s'aplica als elèctrodes.
Però si una força de l'exterior actua sobre la placa, llavors hi haurà un canvi en la freqüència d'oscil·lació de la placa. El sensor electrònic de pressió d'aire utilitzat als automòbils funciona amb aquest principi. Permet avaluar la pressió absoluta de l'aire subministrat al sistema de combustible del vehicle.
Dispositius capacitius
Aquests dispositius són els més populars,com que tenen un disseny senzill, funcionen de manera estable i no tenen pretensions en el manteniment. El disseny consta de dos elèctrodes situats a una certa distància l'un de l' altre. Resulta una mena de condensador. Una de les seves plaques és una membrana, la pressió (mesurada) actua sobre ella. Com a resultat, la bretxa entre les plaques canvia (en proporció a la pressió). Des del vostre curs de física de l'escola, sabeu que la capacitat d'un condensador depèn de la superfície de les plaques i de la distància entre elles.
Quan es treballa en un sensor de pressió, només canvia la distància entre les plaques; això és suficient per mesurar els paràmetres. Els sensors electrònics de pressió d'oli es construeixen exactament segons aquest esquema. Els avantatges d'aquest tipus d'estructures són evidents: poden funcionar en qualsevol entorn, fins i tot agressius. No es veuen afectats per grans diferències de temperatura, ones electromagnètiques.
Sensors inductius
El principi de funcionament és remotament similar als capacitius comentats anteriorment. S'instal·la una membrana conductora sensible a la pressió a una certa distància del circuit magnètic en forma de lletra Ш (un inductor s'enrotlla al seu voltant).
Quan s'aplica tensió a la bobina, es crea un flux magnètic. Passa tant pel nucli com per la bretxa, la membrana conductora. El flux es tanca i, com que la bretxa té una permeabilitat d'unes 1000 vegades menor que la del nucli, fins i tot un petit canvi en ell provoca fluctuacions proporcionals en els valors d'inductància.
Optoelectrònicasensors
Simplement detecten pressió, tenen alta resolució. Tenen una alta sensibilitat i estabilitat tèrmica. Funcionen a partir de la interferència lumínica, utilitzant un interferòmetre Fabry-Perot per mesurar petits desplaçaments. Aquests sensors de pressió electrònics són extremadament rars, però són força prometedors.
Els components principals del dispositiu:
- Cristal transductor òptic.
- Apertura.
- LED.
- Detector (consisteix en tres fotodíodes).
Els filtres òptics Faby-Perot, que tenen una lleugera diferència de gruix, estan connectats a dos fotodíodes. Els filtres són miralls de silici amb una superfície frontal reflectant. Estan coberts amb una capa d'òxid de silici, s'aplica una fina capa d'alumini a la superfície. Un transductor òptic és molt semblant a un sensor de pressió capacitiu.
