???? ???? ? ????? ?????? ????? ????

کارایی سنسور فشار چه طور می‌باشد؟
یک سنسور فشار با تبدیل نیروی فشار به سیگنال کوچک الکتریکی که قابل انتقال و نمایش باشد شغل میکند. طبق این همت بدین سنسورها ترانسمیتر (فرستنده) فشار هم گفته می‌شود. معمولا دو سیگنال، یکی سیگنال جریانی در محدوده‌ی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و دیگری سیگنال ولتاژ در محدوده‌ی ۰ تا ۱۰ ولت، بیشترین کاربرد را دارند.

ساختار سنسورهای فشار چه‌گونه است؟
ساختار سنسور را می توان براساس اصول عملکرد آن (مطلق، حیران و اختلافی) گروه بندی کرد. سنسور فشار مطلق، فشار نسبت به عدم وجود سنجیده میشود. این نوع سنسورها ممکن است به‌ گونه ای طراحی شود که با توجه به شرایط نصب (روی بُرد یک مدار یا تابلو(Panel))، به فشار انجام شده از طرف بالا یا طرف تحت واکنش دهد. مانند مواردی که در ساخت یک پورت برای ورود فشار از طرف بالا استعمال می گردد، ممکن هست ورودی از سمت بالا سنسور را در معرض خطراتی مانند صدمات فیزیکی یا آلودگی به وسیله غبار و رطوبت قرار دهد، بنابراین می توان از سنسوری سنسور فشار با ورودی از سمت زیر به کار گرفت.

ساختار سنسور فشار
شکل۱- مقایسه دوساختار سنسور فشار با ورودی از بالا و ورودی از تحت
طراحی سنسور گیج معمولا به پرشین ابزار دقیق صورتی انجام می گردد که همزمان فشار اتمسفری به یک سمت و فشار به سمت دیگر را اندازه گیری کند. این درصورتی می باشد که یک سنسور اختلافی دارای دو پورت می باشد و از طریق آن‌ها هر یک از فشارهای مورد اندازه‌گیری با المان اندازه‌گیری در تماس می‌باشند. به عبارت دیگر سنسور های سرگردان، فشار را نسبت به فضا و فشار دور و اطراف اندازه گیری می کنند نه به صورت مطلق. تصویر پایین ساختار سنسورهای گیج و اختلافی را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

سنسور سرگردان و سنسور اختلافی
شکل۲-نمای شماتیک سنسور فشارگیج(سمت چپ) و سنسور فشار اختلافی(سمت راست)
اصول کاری در یک سنسور فشار چیست؟
اصول کاری یک سنسور فشار طبق عکس العمل فیزیکی نسبت به فشار اعمالی هست. سنسور فشار تغییرات نسبی به وجود آمده را به صورت الکتریکی اندازه کرده و برای این هدف از پدیده‌هایی مانند تغییر تحول در ظرفیت خازنی، تغییر و تحول در مقاومت اهمی یک استرین‌سرگردان یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک به کار گیری می‌کند. کل این تغییرات با تمرکز به دامنه انحراف پس از ایفا فشار میباشند.

سنسور فشار خازنی چه گونه عملکردی دارد؟
سنسور فشار خازنی متشکل از یک خازن میباشد که دارای یک برگه صلب (Rigid) و یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر به عنوان الکترود می‌باشد. مساحت این الکترودها ثابت می‌باشد، در بهره ظرفیت خازنی با توجه به فاصله در میان الکترودها تغییر‌و تحول می‌کند. فشاری که مد نظر است و بایستی اندازه‌گیری شود روی دیافراگم انعطاف پذیر اجرا میگردد. در منفعت انحراف حاصل موجب بروز تغییر در ظرفیت خازنی می شود براین اساس می‌توان آن را توسط یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری نمود.

اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
شکل۳-نمایش اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
سنسورهای فشار استرین‌سرگردان چه‌طور عملکردی دارا هستند؟
در سنسور فشارسنج نوع استرین‌گیج از فویل یا استرین‌سرگردان‌های سیلیکونی به صورت یک پل وتسون استفاده شده هست. پل وتسون راهی برای تبدیل تغییر تحول مقاومت به تغییر‌و تحول ولتاژ میباشد. استرین‌سرگردان به دیافراگمی متصل می باشد که زمانی که فشار اجرا می گردد، دیافراگم هم منحرف می‌ گردد. در نتیجه این انحراف در مقاومت استرین‌سرگردان تغییر تشکیل داد می‌شود. در نهایت مدار پل وتسون سیگنال حاصل را اندازه‌گیری، تقویت و پردازش می‌ کند. نکته حائض اهمیت اینجاست که در کاربردهای عملی تغییر تحول مقاومت کاملا ناچیز هست و نویز و اغتشاش زیادی نیز وجود دارد.به این ترتیب نیاز به فیلترای الکترونیکی خاص برای رفع نویزها میباشد. بدین ترتیب خروجی مناسب (جریان یا ولتاژ) تولید می شود. در شکل ذیل، دیاگرام سنسور فشار استرین‌گیج نماد داده گردیده است.

سنسور فشار استرین سرگردان
شکل۴-دیاگرام سنسور فشار استرین حیران
سنسور‌های فشار پیزو رزیستیو چه گونه عمل می کنند؟
پیزو رزیستیو (Piezo resistive) نیز قادر است به عنوان یک المان اندازه گیری در قالب یک پل به شغل رود. در یک سنسور فشار المان اندازه‌گیری به عنوان یک پل به گونه ای به یک دیافراگم منعطف متصل می باشد تا مقاومت طبق دامنه انحراف دیافراگم متغیر باشد. در اینصورت خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم حین اندازه‌گیری و همچنین خطی بودن استرین گیج و عناصر پیزورزیستیو وابسته هست.

سنسور پیزورزیستیو
شکل۵-سنسور پیزورزیستیو
سنسورهای ممز (MEMS) چه گونه عملکردی دارا‌هستند؟
با دقت به توضیحات داده شده در ارتباط کوشش سنسور فشار، پیزورزیستیو یا خازنی، احتمالا این تصور پیش می‌آید که همچون اکثر تجهیزات یا ماژول‌های الکترونیکی این قطعات می بایست نسبتاً تبارک باشند. این درصورتی می باشد که برخلاف این تصور یک مکانیزم اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌توان روی سیلیکون و در ابعاد کوچک درتوان میکرو متر نیز پیاده‌سازی کرد که به آنها سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (Micro Electro Mechanical System) یا (MEMS) می‌گویند. تجهیزات ممز علاوه بر سنسورهای فشار، سنسور جنبش، موقعیت و میکروفون‌های سیلیکونی را نیز شامل می‌شود. این تجهیزات بسیار کوچک، پایدار و مقرون به‌ صرفه میباشند و برای مواردی که گوشه و کنار و هزینه محدود میباشد استفاده می شوند. به عنوان مثال این کاربردها می قدرت تلفن همراه‌ها و تجهیزات اینترنت شی ءها (IOT) را نام توفیق.

نکات مهم در گزینش یک سنسور فشار چیست؟
برای گزینش سنسور فشار یک کدام از مهم‌ترین موارد قابل ملاحظه دامنه و محدوده فشاری می باشد که می‌خواهیم برای آن سنسور تعیین کنیم.
نوع فشار موردی هست که باید هنگام تعیین سنسور به آن دقت کرد، فشار گیج بیشتر در فشار اتمسفریک که به عنوان نقطه مرجع یا نقطه صفر شناخته می‌شود.
نوع خروجی سنسور فشار و رنج آن
توجه سنسور نکته ای می باشد که قیمت آن را تعیین می کند. هرچه اعتنا بالاتر باشد هزینه نیز بیشتر می گردد.
رزولوشن نکته ی کاربردی می باشد که کاربران حین انتخاب سنسور فشار می بایست مد حیث قرار دهند.
طول عمر و تکرار پذیری و دوران وقتی که میخواهید از سنسور استعمال فرمایید نیز موردی است که باید درنظر بگیرید.
درجه تامین سنسور (IP) سطح ایمنی سنسور
نوع کانکشن و اتصالات سنسور هم از حیث الکتریکی و هم از نظر مکانیکی
دور و بر کاربری که می خواهید از سنسور در آن به کار گیری فرمایید. در یک محیط داخلی یا خارجی و یا در یک حیطه پر‌از نویزهای الکترو مغناطیسی از قبیل پمپ ها یا موتورها در هر صورت باید از از محل نصب سنسورها و جانبداری کابل ها اعتقاد حاصل نمایید.
کاربردهای سنسورهای فشار در صنعت چیست؟
سیستم‌ های بخار
سنسورهای فشار برای اندازه‌گیری فشار بخار در سیستم‌های بخارکاربرد دارا هستند. به اینصورت که این بخارها غالبا برای تولید گرما در بعضی از فرآیندهای یک خط ساخت ایجاد می گردند. فشارسنج خلال مشاهده و اندازه‌گیری فشار می تواند وقتی که بخار به سکو حرارت معین خود رسیده و آنگاه با دمای ثابت وارد چرخه تشکیل داد می‌گردد را کنترل و اندازه گیری می کند.

سیستم‌ های بخار
سیستم‌ های بخار
با استعمال از یک سنسور فشار به عنوان یک دستگاه ورودی در سیستم‌ها ی صنعتی که در فایده پروسه خود تشکیل داد بخار با فشار زیاد را دارند، می توان بخارهای داغ که در خطوط انتقال‌شان فشار ایجاد کرد می کنند را به وسیله یک دریچه‌ی باز و بسته‌ شونده‌ منحصر کنترل کرد تا از فشار بخار که سبب ساز به اتفاقات خطرناکی میشود هجران به فعالیت آید. این کار با استفاده از یک برنامه‌ی ساده‌ی PLC قابل انجام می باشد.

فیلترها
سنسورهای فشارسنج در مجاورت بخش اعظمی از فیلترها در فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد دارند. با تمرکز به کاهش جربان مایع یا گاز یا … درزمانی که فیلتر کیپ می‌گردد، می توان با استفاده از سنسور فشار در مسیر فیلتر ها متوجه شد که فیلتر کیپ شده و نیاز به تمیزشدن یا ردوبدل دارد.

فیلترها
فیلترها
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
یک منبع که در حال پر شدن میباشد را نظر بگیرید، با به کار گیری از مقدار فشار هیدرواستاتیکی که توسط سنسور فشاراندازه‌گیری می‌شود و اجرا محاسبات ریاضی روی این فشار و حجم تانک و چگالی منحصربه‌فرد آن مایع، می توان گزینش کرد که در هر لحظه مایع تا چه سطحی (چه ارتفاعی) از منبع پرشده می باشد. اما درصورتیکه منبع بسته باشد، اندازه‌گیری فشار برای تعیین سطح مایع مقداری مشقت بار تر می‌باشد. بنابراین برای تعیین سطح می اقتدار دو سنسور فشار تهیه کرد و فشار تفاضلی را اندازه گرفت. یک سنسور در ذیل منبع قرار میگیرد و فشار مایع را اندازه‌گیری می‌کند و یک سنسور در بالای منبع برای اندازه‌گیری فشار هوای داخل منبع مورد به کارگیری قرار میگیرد. اختلاف این دو فشار و محاسباتی که اعمال میگردد، مشخص و معلوم می‌کند که چه مقدار مایع درون منبع پر شد‌ه‌است.

اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
جدول تبدیل واحد فشار
در جدول زیر، تبدیل واحد فشار برای واحدهای مختلف بیان شده است که می‌توانید از آن‌ها در محاسبات خود استعمال فرمائید.

کارایی سنسور فشار چه طور می‌باشد؟
یک سنسور فشار با تبدیل نیروی فشار به سیگنال کوچک الکتریکی که قابل انتقال و نمایش باشد شغل میکند. طبق این همت بدین سنسورها ترانسمیتر (فرستنده) فشار هم گفته می‌شود. معمولا دو سیگنال، یکی سیگنال جریانی در محدوده‌ی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر و دیگری سیگنال ولتاژ در محدوده‌ی ۰ تا ۱۰ ولت، بیشترین کاربرد را دارند.

ساختار سنسورهای فشار چه‌گونه است؟
ساختار سنسور را می توان براساس اصول عملکرد آن (مطلق، حیران و اختلافی) گروه بندی کرد. سنسور فشار مطلق، فشار نسبت به عدم وجود سنجیده میشود. این نوع سنسورها ممکن است به‌ گونه ای طراحی شود که با توجه به شرایط نصب (روی بُرد یک مدار یا تابلو(Panel))، به فشار انجام شده از طرف بالا یا طرف تحت واکنش دهد. مانند مواردی که در ساخت یک پورت برای ورود فشار از طرف بالا استعمال می گردد، ممکن هست ورودی از سمت بالا سنسور را در معرض خطراتی مانند صدمات فیزیکی یا آلودگی به وسیله غبار و رطوبت قرار دهد، بنابراین می توان از سنسوری سنسور فشار با ورودی از سمت زیر به کار گرفت.

ساختار سنسور فشار
شکل۱- مقایسه دوساختار سنسور فشار با ورودی از بالا و ورودی از تحت
طراحی سنسور گیج معمولا به پرشین ابزار دقیق صورتی انجام می گردد که همزمان فشار اتمسفری به یک سمت و فشار به سمت دیگر را اندازه گیری کند. این درصورتی می باشد که یک سنسور اختلافی دارای دو پورت می باشد و از طریق آن‌ها هر یک از فشارهای مورد اندازه‌گیری با المان اندازه‌گیری در تماس می‌باشند. به عبارت دیگر سنسور های سرگردان، فشار را نسبت به فضا و فشار دور و اطراف اندازه گیری می کنند نه به صورت مطلق. تصویر پایین ساختار سنسورهای گیج و اختلافی را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

سنسور سرگردان و سنسور اختلافی
شکل۲-نمای شماتیک سنسور فشارگیج(سمت چپ) و سنسور فشار اختلافی(سمت راست)
اصول کاری در یک سنسور فشار چیست؟
اصول کاری یک سنسور فشار طبق عکس العمل فیزیکی نسبت به فشار اعمالی هست. سنسور فشار تغییرات نسبی به وجود آمده را به صورت الکتریکی اندازه کرده و برای این هدف از پدیده‌هایی مانند تغییر تحول در ظرفیت خازنی، تغییر و تحول در مقاومت اهمی یک استرین‌سرگردان یا کرنش‌سنج (Strain Gauge) و عنصر پیزوالکتریک به کار گیری می‌کند. کل این تغییرات با تمرکز به دامنه انحراف پس از ایفا فشار میباشند.

سنسور فشار خازنی چه گونه عملکردی دارد؟
سنسور فشار خازنی متشکل از یک خازن میباشد که دارای یک برگه صلب (Rigid) و یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر به عنوان الکترود می‌باشد. مساحت این الکترودها ثابت می‌باشد، در بهره ظرفیت خازنی با توجه به فاصله در میان الکترودها تغییر‌و تحول می‌کند. فشاری که مد نظر است و بایستی اندازه‌گیری شود روی دیافراگم انعطاف پذیر اجرا میگردد. در منفعت انحراف حاصل موجب بروز تغییر در ظرفیت خازنی می شود براین اساس می‌توان آن را توسط یک مدار الکتریکی اندازه‌گیری نمود.

اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
شکل۳-نمایش اصول کاری یک فشار‌سنج خازنی
سنسورهای فشار استرین‌سرگردان چه‌طور عملکردی دارا هستند؟
در سنسور فشارسنج نوع استرین‌گیج از فویل یا استرین‌سرگردان‌های سیلیکونی به صورت یک پل وتسون استفاده شده هست. پل وتسون راهی برای تبدیل تغییر تحول مقاومت به تغییر‌و تحول ولتاژ میباشد. استرین‌سرگردان به دیافراگمی متصل می باشد که زمانی که فشار اجرا می گردد، دیافراگم هم منحرف می‌ گردد. در نتیجه این انحراف در مقاومت استرین‌سرگردان تغییر تشکیل داد می‌شود. در نهایت مدار پل وتسون سیگنال حاصل را اندازه‌گیری، تقویت و پردازش می‌ کند. نکته حائض اهمیت اینجاست که در کاربردهای عملی تغییر تحول مقاومت کاملا ناچیز هست و نویز و اغتشاش زیادی نیز وجود دارد.به این ترتیب نیاز به فیلترای الکترونیکی خاص برای رفع نویزها میباشد. بدین ترتیب خروجی مناسب (جریان یا ولتاژ) تولید می شود. در شکل ذیل، دیاگرام سنسور فشار استرین‌گیج نماد داده گردیده است.

سنسور فشار استرین سرگردان
شکل۴-دیاگرام سنسور فشار استرین حیران
سنسور‌های فشار پیزو رزیستیو چه گونه عمل می کنند؟
پیزو رزیستیو (Piezo resistive) نیز قادر است به عنوان یک المان اندازه گیری در قالب یک پل به شغل رود. در یک سنسور فشار المان اندازه‌گیری به عنوان یک پل به گونه ای به یک دیافراگم منعطف متصل می باشد تا مقاومت طبق دامنه انحراف دیافراگم متغیر باشد. در اینصورت خطی بودن سنسور به پایداری دیافراگم حین اندازه‌گیری و همچنین خطی بودن استرین گیج و عناصر پیزورزیستیو وابسته هست.

سنسور پیزورزیستیو
شکل۵-سنسور پیزورزیستیو
سنسورهای ممز (MEMS) چه گونه عملکردی دارا‌هستند؟
با دقت به توضیحات داده شده در ارتباط کوشش سنسور فشار، پیزورزیستیو یا خازنی، احتمالا این تصور پیش می‌آید که همچون اکثر تجهیزات یا ماژول‌های الکترونیکی این قطعات می بایست نسبتاً تبارک باشند. این درصورتی می باشد که برخلاف این تصور یک مکانیزم اندازه‌گیری فشار خازنی یا پیزو را می‌توان روی سیلیکون و در ابعاد کوچک درتوان میکرو متر نیز پیاده‌سازی کرد که به آنها سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (Micro Electro Mechanical System) یا (MEMS) می‌گویند. تجهیزات ممز علاوه بر سنسورهای فشار، سنسور جنبش، موقعیت و میکروفون‌های سیلیکونی را نیز شامل می‌شود. این تجهیزات بسیار کوچک، پایدار و مقرون به‌ صرفه میباشند و برای مواردی که گوشه و کنار و هزینه محدود میباشد استفاده می شوند. به عنوان مثال این کاربردها می قدرت تلفن همراه‌ها و تجهیزات اینترنت شی ءها (IOT) را نام توفیق.

نکات مهم در گزینش یک سنسور فشار چیست؟
برای گزینش سنسور فشار یک کدام از مهم‌ترین موارد قابل ملاحظه دامنه و محدوده فشاری می باشد که می‌خواهیم برای آن سنسور تعیین کنیم.
نوع فشار موردی هست که باید هنگام تعیین سنسور به آن دقت کرد، فشار گیج بیشتر در فشار اتمسفریک که به عنوان نقطه مرجع یا نقطه صفر شناخته می‌شود.
نوع خروجی سنسور فشار و رنج آن
توجه سنسور نکته ای می باشد که قیمت آن را تعیین می کند. هرچه اعتنا بالاتر باشد هزینه نیز بیشتر می گردد.
رزولوشن نکته ی کاربردی می باشد که کاربران حین انتخاب سنسور فشار می بایست مد حیث قرار دهند.
طول عمر و تکرار پذیری و دوران وقتی که میخواهید از سنسور استعمال فرمایید نیز موردی است که باید درنظر بگیرید.
درجه تامین سنسور (IP) سطح ایمنی سنسور
نوع کانکشن و اتصالات سنسور هم از حیث الکتریکی و هم از نظر مکانیکی
دور و بر کاربری که می خواهید از سنسور در آن به کار گیری فرمایید. در یک محیط داخلی یا خارجی و یا در یک حیطه پر‌از نویزهای الکترو مغناطیسی از قبیل پمپ ها یا موتورها در هر صورت باید از از محل نصب سنسورها و جانبداری کابل ها اعتقاد حاصل نمایید.
کاربردهای سنسورهای فشار در صنعت چیست؟
سیستم‌ های بخار
سنسورهای فشار برای اندازه‌گیری فشار بخار در سیستم‌های بخارکاربرد دارا هستند. به اینصورت که این بخارها غالبا برای تولید گرما در بعضی از فرآیندهای یک خط ساخت ایجاد می گردند. فشارسنج خلال مشاهده و اندازه‌گیری فشار می تواند وقتی که بخار به سکو حرارت معین خود رسیده و آنگاه با دمای ثابت وارد چرخه تشکیل داد می‌گردد را کنترل و اندازه گیری می کند.

سیستم‌ های بخار
سیستم‌ های بخار
با استعمال از یک سنسور فشار به عنوان یک دستگاه ورودی در سیستم‌ها ی صنعتی که در فایده پروسه خود تشکیل داد بخار با فشار زیاد را دارند، می توان بخارهای داغ که در خطوط انتقال‌شان فشار ایجاد کرد می کنند را به وسیله یک دریچه‌ی باز و بسته‌ شونده‌ منحصر کنترل کرد تا از فشار بخار که سبب ساز به اتفاقات خطرناکی میشود هجران به فعالیت آید. این کار با استفاده از یک برنامه‌ی ساده‌ی PLC قابل انجام می باشد.

فیلترها
سنسورهای فشارسنج در مجاورت بخش اعظمی از فیلترها در فرآیندهای صنعتی نیز کاربرد دارند. با تمرکز به کاهش جربان مایع یا گاز یا … درزمانی که فیلتر کیپ می‌گردد، می توان با استفاده از سنسور فشار در مسیر فیلتر ها متوجه شد که فیلتر کیپ شده و نیاز به تمیزشدن یا ردوبدل دارد.

فیلترها
فیلترها
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
یک منبع که در حال پر شدن میباشد را نظر بگیرید، با به کار گیری از مقدار فشار هیدرواستاتیکی که توسط سنسور فشاراندازه‌گیری می‌شود و اجرا محاسبات ریاضی روی این فشار و حجم تانک و چگالی منحصربه‌فرد آن مایع، می توان گزینش کرد که در هر لحظه مایع تا چه سطحی (چه ارتفاعی) از منبع پرشده می باشد. اما درصورتیکه منبع بسته باشد، اندازه‌گیری فشار برای تعیین سطح مایع مقداری مشقت بار تر می‌باشد. بنابراین برای تعیین سطح می اقتدار دو سنسور فشار تهیه کرد و فشار تفاضلی را اندازه گرفت. یک سنسور در ذیل منبع قرار میگیرد و فشار مایع را اندازه‌گیری می‌کند و یک سنسور در بالای منبع برای اندازه‌گیری فشار هوای داخل منبع مورد به کارگیری قرار میگیرد. اختلاف این دو فشار و محاسباتی که اعمال میگردد، مشخص و معلوم می‌کند که چه مقدار مایع درون منبع پر شد‌ه‌است.

اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
اندازه گیری سطح با سنسورهای فشار سنج
جدول تبدیل واحد فشار
در جدول زیر، تبدیل واحد فشار برای واحدهای مختلف بیان شده است که می‌توانید از آن‌ها در محاسبات خود استعمال فرمائید.