سنسور فشار چیست ؟ معرفی انواع سنسور فشار و کاربرد آن

سنسور فشار چیست؟

قبل از اینکه بدانیم سنسور فشار چیست وچه کاربردی دارد باید بدانیم سنسور چیست؟ سنسور وسیله و یا ابزاری است که در حوزه های مختلف برای حس کردن و یا تشخیص میزان نیرو، میزان فشار، میزان کشش، میزان نور و یا به طور کلی سایر کمیت های فیزیکی به کار می رود و این کمیت را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. حالا باید با حسگر پرشر آشنا شویم و بدانیم که یک ابزار برای اندازه گیری فشار است که می تواند فشار یا پرشر را شناسایی کرده و اندازه گیری کند. این وسیله قادر است هر گونه فشار اعم از فشار مایعات، فشار گازها و سایر سیالات را اندازه گیری کند. در تمام حوزه های صنعتی این وسیله مورد استفاده قرار می گیرد و به صورت مستقیم یا غیر مستقیم در صنایع مختلف کاربرد دارد، زیرا قادر است فشار ایجاد شده را در محدوده مشخصی اندازه گیری کند. نتایجی که از این ابزار بدست می آید بسیار دقیق است و می توان برای محاسبات سایر کمیت ها مانند جریان یا سطح نیز به کار برد. بنابراین با توجه به آنچه گفته شد مشخص می شود که دانستن اینکه دقیقا سنسور فشار چیست و چگونه کار می کند بسیار مهم است.

با وجود ابزارها و وسایل اندازه گیری بسیار دقیق و با توجه به دقت بالای آنها، امروزه اندازه گیری نوسانات فشار با دقت خیره کننده ای، به لطف سنسورهای فشار بسیار پیشرفته، انجام می شود. با نصب سنسور در مخازن خاص و سایر مایعات و سیالات تحت فشار، سنسورها می توانند تیم های تعمیر و نگهداری را در زمانی که فشار خارج از یک سطح مشخص شده است، آگاه کنند. به همین دلیل استفاده از آنها ضروری است و به کمک آنها می توان وضعیت را تحت کنترل داشت. ضمن اینکه وجود سنسور فشار به اپراتورها کمک می کند تا از بروز مشکلات و یا خطرات احتمالی جلوگیری کنند. زیرا زمانی که توسط حسگر از تغییر فشار و خروج آن از محدوده مشخص مطلع می شوند، تیم پشتیبانی قادر است سریعا به مشکل رسیدگ کنند. اندازه گیری سطح pressure یا فشار مربوط به زمان حاضر نیست و از گذشته راه های متفاوتی برای اندازه گیری فشار سیالات مختلف در مخزن های متفاوت مانند لوله انجام می شده است. به مرور بشر به سمت درک بیشتر موضوع فشار رفته است و اکنون که تاثیر تغییرات فشار بر خواص فیزیکی و الکتریکی مواد را درک می کنیم، می توانیم به صورت دقیق تر و کاراتر از این وسایل و ابزارها برای اندازه گیری سطح فشار در دستگاه ها و صنایع مختلف استفاده کنیم.

انواع سنسور فشار

انواع سنسور فشار را می توان بر اساس دامنه اندازه گیری، نوع فشار و شرایط عملیاتی تقسیم بندی که یک طیف بسیار گسترده است. نوع حسگر پرشر ارتباط مستقیم با هدف شما دارد. در واقع حسگر فشار با توجه به اینکه با چه هدفی قصد استفاده از آن را دارید، انواع مختلفی دارد. ممکن است در بعضی از مدل های آن، فناوری به کار  رفته یکسان باشد اما با توجه به اینکه برای چه نوع سیال و چه ماده ای و یا باچه میزان خورندگی مورد استفاده قرار می گیرد متفاوت است. به همین دلیل باید ابتدا هدف خود برای استفاده از این وسیله را مشخص کنید و قبل از انتخاب باید با انواع مختلف آن آشنایی کامل داشته باشید. از این رو سنسور های فشار را براساس نوع فشار، بازه دمای عملکرد و بازه ی اندازه گیری آن می توان طبقه بندی کرد.

حالا نوبت آن است که بدانیم عملکرد این ابزار به چه صورت است. در واقع سنسورهای فشار با اندازه گیری یک تغییر فیزیکی کار خود را انجام می دهند، یعنی یک تغییر فیزیکی به نشانه اختلاف فشار رخ می دهد و منجر به عمل کردن این وسیله می شود. پس از اندازه گیری این تغییرات فیزیکی، اطلاعلت به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند. سپس این سیگنال ها می توانند به عنوان داده های قابل استفاده نمایش داده شوند. با توجه به پیشرفت های چشمگیر در تمام حوزه ها از جمله حوزه صنایع و ابزارآلات مرتبط، امروزه فن آوری های مختلفی برای سنجیدن فشار سیالات مختلف وجود دارد که قادر به تبدیل فشار به یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری و استاندارد هستند. در ادامه قصد داریم به معرفی انواع ;Pressure Sensor و اصول کار با آنها بپردازیم:

سنسور فشار مکانیکی

ابتدا باید بدانیم که یک حسگر از چه بخش هایی ساخته شده و یا چه قسمت هایی دارد، زیرا ممکن است حسگرهای مختلفی که برای اندازه گیری کمیت مختلف به کار می روند، تفاوت هایی با یکدیگر داشته باشند. حسگر فشار مکانیکی از یک دیاگرام فلزی، تکیه گاه دیافراگم و مواد انتقال دهنده فشار تشکیل شده اند. دیافراگم در ابتدایی ترین شکل به یک محور مرکزی متصل می شود. یک آهنربای الکتریکی، شفت را که می چرخاند؛ شفت قسمتی است که سیگنال الکتریکی ایجاد می کند. میزان چرخش بستگی به میزان فشار هوای اعمال شده دارد و می توانیم از آن برای اندازه گیری استفاده کنیم. برخی از سنسورهای فشار از یک دیافراگم لاستیکی متصل به شفت مرکزی استفاده می کنند. هنگامی که سنسور تغییر تشخیص دهد که تغییری در فشار هوا رخ داده است، شفت به لرزه در می آید و یا خم می شود و یک سینگال الکتریکی ایجاد می کند. از آنجایی که این روش در اندازه گیری فشار های پایین خیلی خطی و دقیق نیست، فقط برای بردهای بالا (بیش از 4000 کیلومتر) از آنها استفاده می کنیم.

سنسور فشار الکترونیکی

اصلی ترین و حیاتی ترین کار سنسور پرشر الکترونیکی تبدیل فشار به یک سینگال الکتریکی کوچک است که ارسال و نمایش داده می شود. فشار موجود در یک لوله، یا شیلنگ و یا مجرا، نیرویی را به سلول اندازه گیری سنسور وارد می کند و سبب ایجاد انحراف می گردد. یک مدار الکتریکی این انحراف را اندازه گیری می کند. و در مرحله آخر فشار اندازه گیری شده به جریان یا ولتاژ خروجی تبدیل می شود.  به همین دلیل است که معمولاً به آن ها ترانسمیتر فشار نیز گفته می شود. سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر و سیگنال 0 تا 5 ولت، دو سیگنال رایج است که عمدتا استفاده می شود.
سنسورهای عمدتا با استفاده از اثر پیزوالکتریک عمل می کنند. این زمانی است که یک ماده در پاسخ به فشار، بار الکتریکی ایجاد می کند. پرشر سنسور، فشار را تشخیص می دهد و می تواند با اندازه گیری بار الکتریکی میزان فشار را تعیین کند. سنسورهای فشار باید کالیبره شوند تا بدانند چه ولتاژ یا سیگنال میلی آمپر (mA) با چه فشاری مطابقت دارد.

سنسور پرشر الکترونیکی یا پیزوالکترونیکی، معمولاً تغییر فشار را از طریق تغییر شکل دیافراگم اندازه گیری می کند. اگر این دیافراگم در یک طرف در معرض فشار فرآیند قرار گیرد و از طرف دیگر "تهویه" شود (و بنابراین در معرض فشار محیط قرار گیرد)، تغییر شکل دقیقاً با این فشار محیط کاهش می یابد، زیرا متعادل می شود. بنابراین، نتیجه اندازه گیری شده در واقع اختلاف فشار بین فشار فرآیند و فشار محیط است. برای سنسورهای فشار مطلق، سمت "داخلی" (سمت سنسور که با رسانه فشار تماس ندارد) در معرض خلاء مطلق قرار می گیرد و سپس به طور دائم و هرمتیک آب بندی می شود. بنابراین، تغییر شکل اندازه گیری شده دیافراگم مستقل از فشار محیط است.

سنسور فشار مقاومتی یا پیزومقاومتی

حسگر فشار مقاومتی یا پیزومقاومتی از تغییر در مقاومت الکتریکی یک کرنش سنج متصل به دیافراگم (که به عنوان عنصر خمشی نیز شناخته می شود) که در معرض محیط فشار قرار دارد، استفاده می کند. سنسورهای فشار پیزومقاومتی دارای حساسیت بالایی هستند، این سنسورها دارای استحکام بالا و همچنین مقاومت در برابر حرارت بالا هستند. اما سیگنال خروجی آن ها ضعیف می باشد.

سنسور فشار خازنی

هنگامی که به یک روش سخت و قابل اعتماد برای اندازه گیری فشار پایین نیاز دارید، حسگر فشار خازنی راه حلی مناسب است. این سنسورها را می توان در محدوده 0-2 PSI تا 0-15 PSI سفارش داد تا طیف وسیعی از کاربردها از جمله نشانگر سطح مخزن دریایی را در خود جای دهد. آن ها دارای پیکربندی فیزیکی محکم، قطعات خیس شده از جنس استنلس استیل و سرامیکی و فناوری خازن متغیر هستند. سنسورهای خازنی همچنین می توانند برای فشار بالا در کاربردها از موتورهای صنعتی گرفته تا سیستم های هیدرولیک، کنترل فرآیند تا خطوط لوله گاز طبیعی استفاده شوند

سنسورفشار خازنی از دیافراگمی استفاده می کند که با فشار اعمال شده منحرف می شود تا خازن، متغیری برای تشخیص کرنش ناشی از فشار اعمال شده ایجاد کند. با اعمال فشار، نیروی خارجی دیافراگم را فشرده می کند و مقدار خازن کاهش می یابد. با آزاد شدن فشار، دیافراگم به شکل اولیه خود باز می گردد و ظرفیت خازنی به دنبال دارد. در اکثر مواقع از دیافراگم های سرامیکی، فلزی و سیلیکونی استفاده می شود. ظرفیت خازن را می توان برای ارائه خوانش دقیق فشار کالیبره کرد. حسگرهای خازنی، که تغییر ظرفیت خازنی را با انحراف یک صفحه تحت فشار اعمال شده نشان می دهند، می توانند بسیار حساس بوده و بارهای اضافه زیادی را تحمل کنند.

سنسور فشار پیزوالکتریک

حسگر فشار پیزوالکتریک از خواص مواد پیزوالکتریک مانند سرامیک یا کوارتز متالیز شده برای تولید پتانسیل الکتریکی بر روی سطح، هنگامی که ماده تحت فشار مکانیکی و ایجاد فشار قرار می گیرد، استفاده می کند. مقدار بار متناسب با بار اعمال شده است و قطبیت با جهت نیرو تعیین می شود. تغییر فشار موجب انباشته شدن و از بین رفتن پتانسیل الکتریکی می شود و امکان اندازه گیری فشارهای دینامیکی با تغییر سریع را فراهم می کند.

سنسور فشار بر اساس نوع فشار

همان طور که در فیزیک بیان می شود، فشار به معنی تقسیم نیرو بر سطح است که طبق استاندار SI واحد اندازه گیریان نیوتون است. یعنی اگر فشاری به اندازه 1 نیوتون به سطحی به اندزاه 1 متر مربع وارد شود فشار وارد شده برابر است با 1 نیوتون بر متر مربع است. حال سنسور فشار می تواند این فشار را اندازه گیری کرد. تمام انواع این ابزار حاوی یک نوع مکانیزم است که با توجه به نیروی اعمال واکنش نشان میدهد.با استفاده از سنسور، اندازه گیری فشار را می توان برای تعیین محدوده ای از مقادیر مختلف و انواع مختلف فشار بسته به اینکه آیا اندازه گیری فشار نسبت به جو، شرایط خلاء یا سایر سطوح مرجع فشار انجام می شود، انجام داد. سنسورهای فشار جزو محصولات ابزار دقیق فشار سنج برای تشخیص فشار روی این متغیرها طراحی و پیکربندی شوند. وقتی قصد انتخاب  این وسیله را  دارید، با سه نوع فشار مواجه هستیم که با توجه به آنها طراحی و عملکرد سنسور نیز متفاوت است این سه نوع فشار شامل فشار مطلق، فشار تفاضلی و فشار نسبی است.

فشار مطلق

سنسورهای فشار مطلق برای اندازه گیری فشار نسبت به خلاء در نظر گرفته شده اند و با خلاء مرجع در خود سنسور طراحی شده اند. این سنسورها همچنین می توانند فشار اتمسفر را اندازه گیری کنند. در یک سنسور فشار مطلق، سمت دوم دیافراگم تحت خلاء است، تغییر شکل آن دقیقاً با فشار اندازه گیری شده مطابقت دارد. به طور مشابه، یک سنسور پرشر گیج مقادیر نسبت به فشار اتمسفر را تشخیص می دهد و بخشی از دستگاه معمولا در معرض شرایط محیطی قرار می گیرد. این دستگاه ممکن است برای اندازه گیری فشار خون استفاده شود.

فشار دیفرانسیل

یک جنبه مهم از فرآیندهای تشخیص فشار صنعتی شامل مقایسه بین سطوح فشار چندگانه است. برای این کاربردها از ترانسمیتر اختلاف فشار استفاده می شود که به دلیل وجود حداقل دو فشار مختلف بر روی یک سازه مکانیکی می تواند چالش برانگیز باشد. سنسورهای فشار دیفرانسیل از نظر طراحی نسبتاً پیچیده هستند زیرا اغلب برای اندازه گیری اختلاف فشار در فشارهای استاتیکی بزرگتر مورد نیاز هستند. اصول انتقال و سنجش فشار مکانیکی در اکثر واحدهای سنجش فشار استاندارد، صرف نظر از دسته بندی آن ها به عنوان ابزارهای فشار دیفرانسیل، مطلق یا گیج مشترک است.

فشار نسبی یا گیج

از بین انواع مختلف سنسورها، سنسور فشار نسبی یا گیج یکی از قابل اعتمادترین ها هستند که به دلیل دوام طولانی مدت و دقت دقیق حتی در شرایط بسیار سخت شناخته شده اند. بسته به کاربرد آن ها، این نوع سنسورها را می توان در محدوده 0-100 تا 0-30000 PSI سفارش داد. این محصول در شرایط محیطی فرار مانند دماهای بالا، شوک شدید و ارتعاش یا جهش های فشار عظیم عملکرد بی نظیری ارائه می دهد. در یک حسگر فشار نسبی، سمت دوم دیافراگم تحت فشار اتمسفر قرار می گیرد، بنابراین تغییر شکل آن با اختلاف فشار اندازه گیری شده و فشار محیط مطابقت دارد.

سنسور فشار بر اساس نوع سیال

سنسورهای فشار برای انواع سیالات مختلف مانند آب، هوا کاربردهای گوناگونی دارند. در بخش زیر به بررسی این سنسورها می پردازیم.

سنسور فشار آب

حسگر فشار آب اغلب برای اندازه گیری سطح آب در یک مخزن، یا میزان تغییر در آن سطح (همانطور که در نمودار سمت راست نشان داده شده است) استفاده می شود. سنسور فشار مایع در بالای یک لوله با انتهای باز که در داخل ظرف غوطه ور است نصب می شود. با افزایش سطح آب، هوای بالای آب در لوله فشرده می شود و فشار روی سنسور افزایش می یابد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) برای تبدیل سیگنال از سنسور به مقدار دیجیتال استفاده می شود.

آن ها همچنین می توانند برای اندازه گیری فشار در لوله هایی که آب در آن ها جریان دارد استفاده شوند. به عنوان مثال، در سیستم های توزیع آب، تا به طور خودکار تعیین شود که آیا پمپ ها برای افزایش سرعت جریان باید فعال شوند یا خیر. همچنین می توان از آن ها برای اندازه گیری عمق یک جسم غوطه ور استفاده کرد، به عنوان مثال، غواصی در اعماق دری

مشخصاتی که هنگام انتخاب حسگر فشار آب باید در نظر گرفته شود:

• نوع اندازه گیری (مطلق در مقابل گیج)
• محدوده اندازه گیری فشار
• دقت (معمولاً به صورت درصد بیان می شود)
• سازگاری رسانه ها
• مقاومت در برابر رطوبت
• محدوده دمای عملیاتی
• تهویه (پایین را ببینید)
• مقاومت در برابر لرزش

برای سنسورهای فشار آب بی سیم، گزینه های مرتبط دیگر عبارتند از:

• سیم کشی فرستنده (کابل یا سرب پرنده)
• دقت فرستنده
• فرکانس رادیو
• تداخل الکترومغناطیسی

سنسورهایی که فشار گیج را اندازه می گیرند باید دارای هواکش باشند، بنابراین ممکن است لازم باشد روش های آب بندی را برای کاربردهای خارج از منزل، جت های آب پرفشار (مثلاً در یک کارواش یا فرآیند صنعتی) در نظر بگیرید، یا جایی که سنسور در معرض بسیاری از موارد قرار می گیرد. بخار آب. یک جایگزین استفاده از یک گیج مهر و موم شده یا سنسوری است که فشار مطلق را اندازه گیری می کند.

سیستم های پمپاژ گاهی ممکن است تحت چکش آب قرار گیرند، جایی که باز یا بسته شدن شیرها موج ضربه ای را از طریق آب می فرستد و باعث گذرا یا افزایش فشار می شود که ممکن است از محدوده اندازه گیری سنسور فراتر رود. برای محافظت در برابر این، برخی از سنسورها را می توان با شاخه های محدود کننده برای کاهش جریان آب و کاهش اثرات سنبله نصب کرد.

برخی از سنسورهای فشار آب می توانند با ارسال سیگنال خروجی خود به خارج از محدوده (یا زیر پایین ترین نقطه یا بالاتر از بالاترین نقطه) نشان دهند که دچار خطا شده اند. در کاربردهای پمپاژ، این می تواند به جلوگیری از سیلاب کمک کند، یا پمپ را از خشک شدن یا وارد شدن آسیب اضافی محافظت کند.

سنسور فشار هوا

سنسورهای فشار هوا به نظارت بر فشار در یک سیستم یا ارائه بازخورد به کمپرسور هوا یا سایر منابع هوا کمک می کنند. ما می توانیم از آن برای بسیاری از برنامه ها استفاده کنیم. به عنوان مثال، نظارت بر فشار در مخازن مختلف و فشار هوا در یک ساختمان. ما همچنین از آن برای آزمایش اینکه آیا محصولی تحت شرایط مشخص تولید می شود یا خیر استفاده می کنیم. بسته به نوع مورد استفاده، یک حسگر فشار هوا می تواند فشار را از 0.1 کیلو پاسکال تا 20 مگاپاسکال (یک میلیون کیلو پاسکال) اندازه گیری کند. این سنسور می تواند یک دستگاه واحد باشد یا دارای چندین سنسور، مانند گیج فشار دیفرانسیل باشد

از آنجایی که فشار هوا به مقدار مولکول های موجود در هوا مربوط می شود، تأثیرات متفاوتی بر روی مواد مختلف دارد. به عنوان مثال، فشار زیاد هوا ممکن است بر فلزات و مایعات تأثیری نداشته باشد. اما اگر برای مدت طولانی آن ها را در معرض دید قرار دهیم می تواند به پوست گیاهان و حیوانات آسیب برساند. همیشه نظارت بر فشار هوا در یک محیط ضروری است، حتی اگر فشار طبیعی به نظر برسد. تغییرات ناگهانی فشار هوا که به سرعت رخ می دهد، می تواند آسیب جدی ایجاد کند. سنسورهای فشار هوا معمولاً از فشار هوا برای تنظیم جریان هوا در ساختمان استفاده می کنند. گردش هوا برای حفظ دمای مناسب ضروری است.

مشخصات فنی سنسور فشار

سنسورهای فشار معمولاً در اندازه های مختلف و با چندین پارامتر رایج مشخص می شوند که در زیر نشان داده شده است. توجه داشته باشید که مشخصات این دستگاه ها ممکن است از سازنده ای به سازنده دیگر متفاوت باشد و همچنین بسته به نوع خاصی از حسگر فشار، مشخصات می تواند متفاوت باشد. داشتن درک اولیه از مشخصات فنی سنسور فشار، فرآیند منبع یابی یا تعیین یکی از این سنسورها را آسان تر می کند.

1. نوع سنسور: نوع فشاری را که سنسور برای کار کردن برای آن طراحی شده است را نشان می دهد. این ممکن است شامل فشار مطلق، فشار مرکب، فشار دیفرانسیل، فشار گیج یا فشار خلاء باشد.
2. محدوده فشار عملیاتی: محدوده فشارهایی را ارائه می دهد که سنسور می تواند بر روی آن کار کند و یک سیگنال خروجی تولید کند.
3. حداکثر فشار: حداکثر مطلق فشاری که در آن دستگاه می تواند بدون آسیب رساندن به سنسور به طور قابل اعتماد کار کند. تجاوز از حداکثر فشار می تواند منجر به خرابی دستگاه یا سیگنال خروجی نادرست شود.
4. مقیاس کامل: تفاوت بین حداکثر فشاری که سنسور می تواند اندازه گیری کند و فشار صفر است.
5. نوع خروجی: ماهیت کلی ویژگی های سیگنال خروجی از حس گر فشار را توصیف می کند. به عنوان مثال می توان به جریان آنالوگ، ولتاژ آنالوگ، فرکانس یا فرمت های دیگر اشاره کرد.
6. سطح خروجی: محدوده خروجی، مانند 0-25 میلی ولت، مرتبط با پرشر سنسور  در محدوده عملکرد آن است. برای خروجی های سیگنال الکتریکی، این معمولاً یک میلی ولت، ولت یا محدوده خروجی جریان بر حسب میلی آمپر خواهد بود.
7. دقت: اندازه گیری انحراف در اندازه گیری بین سطح فشار که توسط خروجی سنسور در مقابل مقدار واقعی فشار تعریف می شود. دقت اغلب به صورت محدوده +/- واحد فشار (مانند psi یا میلی بار) یا به صورت درصد خطای +/- بیان می شود. دقت سنسورهای فشار معمولاً در برابر بهترین و مناسب ترین خط مستقیم از نقاط داده برای مقادیر خروجی سیگنال در برابر خوانش های فشار اعمالی مختلف تعریف می شود.
8. وضوح: نشان دهنده کوچکترین تفاوت در سیگنال خروجی است که توسط سنسور قابل تشخیص است.
9. Drift : اندازه گیری تغییر تدریجی در حالت کالیبره شده حسگر در طول زمان.
10. ولتاژ منبع تغذیه: مقدار منبع ولتاژ مورد نیاز برای تغذیه این ابزار، که بر حسب ولت اندازه گیری می شود، معمولاً به صورت محدوده ای از ولتاژ ورودی قابل قبول بیان می شود
11. محدوده دمای عملیاتی: حداکثر دمایی (بالا و پایین) که سنسور برای عملکرد قابل اعتماد و ارائه سیگنال خروجی طراحی شده است.
    
    

خروجی سنسور فشار 

خروجی سنسور فشار یکی از مهم ترین مواردی است که در انتخاب آن باید به نوع آن توجه داشت. هنگامی که نوع فشار مورد نیاز برای اندازه گیری را تعیین کردید، می توانید بر روی فناوری سنسور تمرکز کنید. در پیزومقاومتی، فشار بر یک عنصر حساس نیرویی وارد می کند که منجر به تغییر در مقاومت آن می شود. سنسورهای فشار Piezoresistive بسیار حساس، مقاوم و دارای مقاومت حرارتی خوبی هستند اما سیگنال خروجی آنها ضعیف است. در  پیزوالکتریک، فشار بر عنصری که از مواد پیزوالکتریک ساخته شده است، نیرو وارد می کند و در نتیجه ولتاژی در سراسر عنصر تولید می شود. این سنسورها می توانند محدوده اندازه گیری بسیار وسیع و مقاومت حرارتی بسیار خوبی داشته باشند. سیگنال خروجی آنها ضعیف است اما دقت آنها کمتر از سنسورهای پیزورزیستیو است. در خازنی، دیافراگم یکی از صفحات خازن است. تحت فشار، دیافراگم تغییر شکل می دهد و ظرفیت خازن را تغییر می دهد. این سنسورها سطح خوبی از دقت و حساسیت را ارائه می دهند، آن ها می توانند فشارهای پایین را در محدوده mbar اندازه گیری کنند. با این حال، این سنسورها به خوبی با ارتعاشات کار نمی کنند زیرا می توانند اندازه گیری های خود را ناپایدار کنند. خروجی پرشر سنسور در ادامه گفته شده است:

• خروجی سنسور نسبت سنجی: برای اندازه گیری فشار دقیق تر، تأثیر تغییر منبع تغذیه بر خروجی حسگر فشار را در نظر می گیرد. ولتاژ خروجی بین 10 تا 90 درصد VCC است. سنسورهای نسبت سنجی به طور گسترده در کاربردهای صنعتی و باتری استفاده می شود.
• خروجی سنسورهای غیر نسبت سنجی:با اشاره به فشار مطلق و وابسته به تغییر منبع تغذیه نیست. ولتاژ خروجی یک سیگنال آنالوگ خطی 0-10 ولت است.
• خروجی میلی ولت: مبدل های فشار با خروجی میلی ولت به دلیل ماهیت مقرون به صرفه خود به طور گسترده در بسیاری از کاربردها استفاده می شوند. خروجی یک مبدل میلی ولت حدود 30 میلی ولت است. خروجی مستقیماً با توان تحریک متناسب است و از این رو استفاده از منبع تغذیه تنظیم شده توصیه می شود. فاصله انتقال سیگنال باید بسیار کم نگه داشته شود و مبدل نباید در محیطی با نویز الکتریکی قرار گیرد.
• خروجی حلقه جریان: مبدل های فشار با جریان خروجی 4-20 میلی آمپر هستند. از آن جایی که این نوع خروجی های سیگنال چندان تحت تأثیر نویز الکتریکی قرار نمی گیرند، سیگنال ها را می توان در مسافت طولانی منتقل کرد. سیم سرب در برنامه هایی که از این سیگنال های خروجی استفاده می کنند، باید بیش از 1000 فوت باشد.
• خروجی دیجیتال: سیگنال خروجی در مورد I2C دیجیتال یک کد هگزادسیمال دیجیتال 15 بیتی برای مقادیر خروجی فشار است.

کاربرد سنسور فشار 

کاربرد سنسور فشار در صنایع بسیار گسترده است و اندازه فشار سطح سیالات مختلف را اندازه می گیرد و با توجه به این اندازه ها متخصصین محاسبات خود را برای میزان حجم ورودی، خروجی سیالات و فشار وارده استفاده می کنند. نکته قابل توجه این است که از اعداد و اندازه گیری که توسط این ابزار انجام می شود برای محاسبه سایر کمیت ها مانند جریان ورودی از یک سطح را نیز استفاده می شود. بنابراین این ابزار کاربرد های گسترده ای دارد که میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

• خط تولید هیدرولیک و پنوماتیک
• رباتیک
• صنایع غذایی
• تامین آب شهری
• دیگ های بخار
• معادن
• چیلر
• نفت و گاز
• سیستم های آتش نشانی
• سیتسم های هواشناسی
• موتورخانه 
• تصفیه آب آشامیدنی
• کاربردهای صنعتی
• پایش سطح آب سد و تصفیه فاضلاب
• و ...

سنسورها بیشترین کاربرد را برای برنامه های جمع آوری و کنترل داده های صنعتی و آزمایشگاهی دارند. در حالی که، تعداد کاربردها تقریباً به اندازه انواع سنسورهای فشار نامحدود است. از جمله  برخی از رایج ترین کاربردهای سنسورهای فشار آورده شده است:

فرستنده DP برای اندازه گیری جریان

در صنعت فرآیند، از سنسورهای فشار به ویژه ترانسمیترهای فشار تفاضلی، برای اندازه گیری جریان مایع یا گاز از طریق خطوط لوله استفاده می شود. اندازه گیری افت فشار در سراسر صفحه روزنه نصب شده در لوله، رایج ترین روش اندازه گیری جریان است. صفحه روزنه ای در واقع صفحه ای با سوراخی به اندازه مشخص در مرکز آن است. هنگامی که مایع یا گاز از دهانه عبور می کند، افت فشار از بالا دست به پایین دست در صفحه روزنه رخ می دهد. این افت فشار متناسب با نرخ جریان است، میزان جریان متناسب با جذر دلتا P است و به فرستنده اجازه می دهد تا سرعت جریان در خط لوله پردازش را در زمان واقعی محاسبه کند.

سنسور فشار برای اندازه گیری سطح مایع

سنسورهای فشار همچنین می توانند برای محاسبه سطح سیال یا ارتفاع سیال در مخزن فرآیند استفاده شوند. این تکنیک اغلب برای اندازه گیری سطح مایع در مخازن ذخیره سازی مانند مخازن آب استفاده می شود. برای بیشتر کاربردهای عملی، سطح مایع به طور مستقیم با فشار متناسب است. سنسور سطح فشار یک سنسور فشار خارجی یا شناور است که برای اندازه گیری سطح هر سیال در مخزن مناسب است ;سطح به طور غیر مستقیم با اندازه گیری فشار در پایین سیال در مخزن اندازه گیری می شود. برای دستیابی به عملکرد عالی ترانسمیتر فشار، استفاده از مواد شیمیایی سازگار مهم است. همچنین، باید برای هر کاربرد به طور دقیق کالیبره شود زیرا هر مایع چگالی/وزن مخصوص خود را دارد. علاوه بر این، تغییرات در دمای فرآیند می تواند باعث تغییر چگالی/وزن مخصوص شود، که باید در هنگام تبدیل فشار به یک سطح در نظر گرفته شود. این سنسورها را می توان به گونه ای طراحی کرد که دیافراگم را از آلودگی یا انباشتگی دور نگه دارند، بنابراین عملکرد صحیح و اندازه گیری دقیق سطح فشار هیدرواستاتیک را تضمین می کند.

تشخیص نشت خط لوله آب

برای تشخیص هرگونه نشتی در خط لوله، روش های زیادی وجود دارد، اما می توان از طریق اندازه گیری فشار، نشت در خط لوله را نیز تشخیص داد. کاهش فشار می تواند به نشت لوله اشاره کند. ترانسمیترهای فشار ثابت که مستقیماً در فواصل زمانی مختلف بر روی خط لوله نصب می شوند، می توانند نقطه نشتی خاص را در امتداد هر لوله ای که هر سیال/آب را حمل می کند، مشخص کنند. در چنین شرایطی، چنین نقاط نشتی می تواند منجر به ورود فاضلاب به خطوط آب آشامیدنی شود که باعث آلودگی آب و به خطر افتادن سلامتی انسان ها می شود.

انواع برند سنسور فشار

نمونه هایی از انواع مختلفی از برندهای سنسورهای فشار در زیر آمده است که در مجموعه پرشین ابزار دقیق پیدا خواهید کرد که از طیف وسیعی از برنامه ها و عملکردهای مختلف پشتیبانی می کنند. چه سنسور دیفرانسیل باشد و چه سنسور هوا، اگر به دنبال کمکی برای تعیین نوع مناسب برای خود هستید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم.

سنسور فشار Endress Hauser

این سنسور جزء بهترین و محبوب ترین برندهای سنسورهای فشار است که عملیات کنترل فشار و ارسال نتایج به اتاق کنترل را به خوی انجام می دهد. Endress+Hauser با طیف گسترده ای از فناوری سنسور، ابزارهایی را با تناسب کامل برای هر نوع کاربردی ارائه می دهد. محصولات فشارسنج اندرس هاوزر قابلیت هماهنگی با بسیاری از حوزه های صنعتی و پالایشگاهی دارد.

حسگر فشار ifm

حسگر فشار ifm ارائه دهنده طیف وسیعی از سنسورهای فشار الکترونیکی مطابق با نیازهای کاربردهای صنایع مختلف است. سنسور ifm دارای ویژگی های بسیاری است که از آن یک برند محبوب در بازار ساخته است. از جمله این ویژگی ها می توان به محفظه مقاوم آن اشاره کرد زیرا دیگر نیازی به قطعات متحرک مانند پیستون یا فنر ندارد. همین امر موجب مقاومت این ابزار در برابر ضربه و لرزش می شود. بنابراین چندان نیازی به نگهداری ندارد.

حسگر فشار Wika

حسگر فشار WIKA فرستنده فشار را به عنوان یک ابزار با رابط های الکتریکی و مکانیکی استاندارد و یک سیگنال خروجی استاندارد تعریف می کند و برای هر کار اندازه گیری فشار مناسب را ارائه می دهد. برند ویکا علاوه بر طیف وسیعی از سنسورهای فشار برای کاربردهای صنعتی عمومی، نسخه های ویژه ای را برای فناوری تبرید/تهویه مطبوع، صنایع غذایی، ماشین های متحرک کار، گازهای پزشکی و همچنین صنعت نیمه رسانا ارائه می دهد. مجموعه سنسور Wika دارای دقت 0.05٪، محدوده اندازه گیری از 0.05 بار تا 15000 بار و همچنین تاییدیه های بین المللی مختلف، از جمله برای مناطق خطرناک را پوشش می دهد.

نحوه ساخت سنسور فشار

سنسور فشار همانند دیگر ابزارهای اندازه گیری مراحلی را برای ساخت طی می کند. این مراحل برای تمامی سنسورهای فشار طی میشود و خروجی آن پرشرسنسور با کیفیت است. برای ساحت حسگر فشار مراحل زیر به ترتیب اجرا می شود:

1. ابتدا سنسور مبدل فشار به سیگنال الکتریکی نصب می شود و سپس هر دو به یکدیگر فیکس می شوند.
2. برای تقویت سیگنال تولید شده نصب PCB (مدارات الکترونیکی)  انجام می شود
3. میان PCB و فشار پرشر ارتباط الکتریکی برقرار می شود.
4. جهت اطمینان از عملکرد صحیح سنسور  تست Autofrettage انجام می شود.
5. توسط لیزر لیبل گذاری انجام می شود.
6. ترمینالهای خروجی برای استفاده کاربر قرار داده می شوند.
7. در این مرحله محصول ساخته شده از نظر دقت اندازه گیری تست می شود.
8. راهنمای کاربر و تجهیزاتی که در انتها باید نصب شوند در جعبه قرار داده می شوند.

خرید سنسور فشار

خرید سنسور فشار و به طورکلی ابزار دقیق و همچنین تأسیسات مدرن وابسته به تجهیزاتی هستند که از مخازن با فشار بالا استفاده می کنند. در صورت  انتخاب سنسور نامناسب و نامرغوب باعث ایجاد خرابی تجهیزات به دلیل انرژی بالایی که ذخیره می کنند می شوند که می تواند باعث فاجعه شود. سنسورهای فشار با تشخیص هرگونه تغییر فشار غیرعادی و آگاه کردن تیم های تعمیر و نگهداری از خطرات احتمالی جلوگیری می کنند؛ بنابراین دقت در زمان تهیه بسیار مهم است.

خرید ترانسیمتر فشار در صورتی که برای سنسور غیر اصل باشد می توان باعث ضرر و زیان زیادی شود. همچنین اگر شما pressure sensor استفاده کنید که مناسب کار شما نباشد هم ضرر زیادی خواهید کرد. به این معنی که حسگر فشار که در صنعت غذایی مورد استفاده قرار می گیرد، باوسیله ای که در صنعت هوا و فضا استفاه می شود، متفاوت است و از دقت متفاوتی برخوردار است و به مراتب برای خرید حسگر فشار هوا و فضا باید هزینه بیشتری را بپردازید. علاوه بر این در زمان اینتخاب این دستگاه باید به موارد زیر توجه لازم داشته باشید:

• بازه فشار سنسور پرشر

در سیالی که قصد اندازه گیری آن را دارید میزان بازه فشار چقدر است و کمترین و بیشتری فشار آن را مشخص کنید. محدوده ترکیبی شرایط خلأ و بازه فشار مثبت در یک سنسور موردنیاز است. همچنین هنگام انتخاب سنسور باید به این نکته توجه داشته باشید که در شرایط طبیعی و غیرطبیعی چه میزان فشاری به وجود می آید. بنابراین محدوده اندازه گیری برای محدوده فشاری که می خواهید اندازه گیری کنید باید متناسب باشد. برای این منظور متغیرها را در شرایط عادی و شرایط ممکن در نظر بگیرید.

• فشار مرجع

اینکه فشار به نسبت چه مرجعی اندازه گیری می شود. آیا فشار مرجع هوا است یا خلا! قطعا اینکه فشار را به نسبت چه مرجعی اندازه گیری می کنید در انتخاب شما تاثیر گذار خواهد بود و باید نسبت به انتخاب این ابزار با فشار مرجع اقدام کنید.

• نوع ماده

قصد اندازه گیری چه مایع و چه گازی را دارید؟ موادی که در تماس با مایعات و گاز هستند باید بتوانند محدوده عملکرد فشار را تحمل کنند. قطعا نرخ خریداری سنسوری که می تواند با موارد خورنده در تماس باشد با سنسوری که در یک ماده عادی  مورد استفاده قرا ر می گیرد متفاوت است.

• محدوده دمای رسانه

میزان دمایی که سیال دارد چقدر است. درصورتی که دما بیش از حد باشد و یا دمای کمتری داشته باشد تکنولوژی حسگر فشار در تماس با مایعات و گاز آسیب می بیند و در دمای بالا باید سنسور قوی تری انتخاب کرد و در دماهای پایین و معمولی شاید سنسور های ساده تر نیز، نیاز را برطرف کند. بنابراین این عامل را در انتخاب لحاظ کنید.

• شرایط محیطی

محیط اطراف رسانه تأثیر مستقیمی بر عملکرد سنسور فشار دارد و باید قادر به تحمل موردنظر باشد. اینکه شما از این ابزار برای یک سیال با دمای بالا، در محیطی کوره مانند استفاده می کنید، علاوه بر دمای سیال، دمای کوره نیز در اندازه گیری تاثیر دارد و باید بتواند این تغییرات محیطی را کنترل کند

• نوع سیگنال خروجی 

سیگنال خروجی به نوع ورودی آن بستگی دارد و مدل متداول آن 4-20 میلی آمپر و 0-10 vdc ولتاژ و mV/V است.

• طریقه نصب پرشر سنسور

اکثر سنسورها به گونه ای طراحی شده اند که برای نصب آسان بر روی لوله ها، مخازن و غیره رزوه ای شوند. همچنین برخی از سنسورها با اتصالات فلنجی برای اتصال به فرآیند ساخته شده اند. نصب سنسورهای فشار فلاش دیافراگمی نیز مزایای خاص خود را دارد. در این پیکربندی، دیافراگم حسگر همسطح با دیواره لوله است، که از مشکلات مرتبط با گرفتگی ناشی از تجمع مواد در محیط‌های بدون جریان (جریان) جلوگیری می‌کند. این سنسور برای مایعات حاوی مواد جامد به ویژه در صنایع غذایی بسیار مفید هستند.

مواردی دیگر مانند نوع منبع تغذیه، دقت اندازه گیری، اتصالات الکترونیک، پروسه اتصال، گواهینامه های ایمنی نیز جمله مواردی هستند که در انتخاب پرشر ترانسیمتر تاثیر دارد و تعیین کننده ارزش نهایی است. انتخاب حسگر فشار نیز  مانند انتخاب سایر ابزار دقیق نیازمند دقت و بررسی موارد مختلفی است. کمک مشاور خوب میتواند شما در امر خریداری پرشر ترانسمیتر بسیار کمک کند. بدین منظور می توانید با تیم پرشن ابزار در تماس باشید.

قیمت سنسور فشار

قیمت سنسور فشار یکی از مواردی است که هنگام انتخاب ابزار دقیق و اندازه گیری فشار مدنظر کارفرمایان است. همانند سایر محصولات پنوماتیک و تجهیزات ابزار دقیق، هزینه سنسور نیز به المان های مختلفی بستگی دارد که تغییر در هرکدام باعث افزایش یا کاهش هزینه سنسور می شود. این عوامل تأثیرگذار بر قیمت سنسور می توان به برند، متریال ساخت و کشور سازنده و سیالی که می خواهیم فشار آن را اندازه گیری کنیم، متفاوت است. همچنین اصل و فیک بودن این نوع تجهیزات و نرخ نوسانات ارز در تعرفه سنسور تأثیرگذار است. به لحاظ اهمیت این تجهیزات در نگهداری و عملکرد سیستم باید از اصل بودن آن ها اطمینان حاصل کرد.

یکی از مهمترین فاکتور هایی که در تعیین قیمت پرشر سنسور تاثیر گذار است، میزان دقت اندازه گیری آن است. هر چقدر ابزار و قطعات به کار رفته در دقت ابزار پیشرفته تر باشد، تعرفه حسگر فشار نیز به مراتب بیشتر است. ااین وسیله ابزاری است که یک کمیت فیزیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند و از آن برای برای سایر اندازه گیری ها استفاده می کنند. بنابراین در صورتی که برای دقت بیشتر، هزینه بیشتری را پرداخت کنید می توانید اطمینان داشته باشید که نتیجه بهتری خواهید گرفت.البته لازم به ذکر است عوامل دیگری نیز در هزینه دستگاه پرشر سنسور نیز تاثیر گذارد که در صورت مشاوره با تیم پرشین ابزار دقیق می توانید بهترین قیمت را دریافت کنید.

سنسور فشار یکی از مهم ترین تجهیزات ابزار دقیق است که کاربرد های زیادی در صنایع مختلف دارد. اما نکته ای که دارای اهمیت است، اینه است که در هنگام انتخاب باید به نکاتی توجه کرد و با توجه به هدفی که مجموعه دارد سنسور مناسب انتخاب شود. ما با انتشار این مطلب در پرشین ابزار دقیق سعی بر بالا بردن آگاهی شما در باره انواع سنسورفشار، اصول، عملکرد و کاربرد آن ها همچنین اطلاعاتی در مورد عوامل موثر در هزینه و نکاتی مهم در انتخاب اشاره داشته ایم. امیدواریم که در این امر توانسته باشیم رضایت شما همراهان گرامی را جلب کنیم.