Kartais nėra svarbu nustatyti bendrą skysčio (arba) dujų slėgį, bet kaip alternatyvą, tiesiog reikia nustatyti dviejų stebimų sistemos taškų skirtumus. Taigi tokiomis sąlygomis naudojamas diferencinio slėgio jutiklis. Šis jutiklis leidžia palyginti du taškus prieš ir po vožtuvo vamzdyne. Jei vožtuvas yra visiškai atidarytas, slėgis abiejose pusėse turi būti panašus. Jei slėgis skiriasi, gali būti, kad vožtuvas nėra atidarytas (arba) yra kliūtis. Šiame straipsnyje trumpai paaiškinama slėgio skirtumo jutiklis , jų veikimas ir pritaikymas.
Kas yra diferencinio slėgio jutiklis?
Slėgio skirtumo jutiklis yra jutiklio tipas, naudojamas slėgio pokyčiams dviejuose taškuose matuoti ir užtikrina santykinį šių dviejų taškų matavimą. Šie spaudimai jutikliai yra gerai žinomi dėl savo patikimumo ir kokybės. Slėgio skirtumo jutiklio funkcija yra teikti duomenis apie abipusį dviejų slėgio diapazonų ryšį dujose, skysčiuose ir garuose. Jie naudojami norint saugiai ir patikimai nustatyti slėgio pokytį. Šis jutiklis turi daugybę pritaikymų įvairiose pramonės šakose, įskaitant valdymą ir optimizavimą. Tai taip pat galima rasti saugai svarbiose sistemose, filtrų stebėjimo ir lygio matavimuose uždarose talpyklose.
Šie jutikliai daugiausia suprojektuoti su talpinis jutimas technologija. Šis jutiklis turi plonas diafragmas, išdėstytas tarp dviejų lygiagrečių metalinių plokščių. Kai veikiama išorinė jėga, diafragma šiek tiek susilankstys, todėl pasikeis talpa, taigi ir jutiklio o/p.
Veikia diferencinio slėgio jutiklis
Slėgio skirtumo jutiklis matuoja slėgio kritimą tarp dviejų vamzdžio taškų. Viename vamzdžio taške jis praneša apie dalelių filtro įkrovimo būseną ir patikrina jo veikimą, o kitame taške kontroliuoja žemo slėgio išmetamųjų dujų recirkuliaciją. Paprastai šie jutikliai yra supakuoti su dviem prievadais, kuriuose galima prijungti vamzdžius. Po to vamzdžiai tiesiog prijungiami prie sistemos, kad ir kur būtų atliekamas matavimas.
Diferencialinio slėgio jutiklio grandinė
Slėgio skirtumo jutiklio grandinė naudojant du tempimo matuokliai parodyta žemiau. Šioje grandinėje naudojama pora suderintų deformacijų matuoklių. Kaskart padidinus slėgio skirtumą, vienas deformacijos matuoklis bus suspaustas, o kitas – ištemptas. Šioje grandinėje voltmetras užregistruos tilto grandinės disbalansą ir jis bus rodomas kaip slėgio matavimas:
Naudodami šią grandinę galime nustatyti šiuos dalykus:
Atpažinkite, kuris grandinės prievadas yra „aukšto“ slėgio prievadas.
Prievadas 'B' grandinėje yra 'aukšto' slėgio prievadas.
Jei R1 fiksuotas rezistorius neatsidaro, atpažinkite, ką užregistruoja voltmetras.
Jei fiksuotas rezistorius „R1“ neatsidaro, grandinėje esantis voltmetras pavara visiškai aukštyn.
Nustatykite gedimo komponentą, dėl kurio voltmetras yra visiškai padidintas.
Gedimo komponentas, kuris valdo voltmetrą visiškai aukštyn, yra toks:
Įtempimo matuoklis1 sugenda, jis bus trumpas.
2 deformacijos matuoklis sugenda, tada jis atsidarys.
Kai „R1“ nepavyks, jis atsidarys.
Kai „R2“ sugenda, jis bus trumpinamas.
MPX7002DP diferencinio slėgio jutiklio sąsaja su Arduino Uno
MPX7002DP diferencinio slėgio jutiklio sąsaja naudojant Arduino Uno parodyta žemiau. Ši sąsaja padeda sukurti atvirojo kodo medicinos prietaisą. Šį medicinos prietaisą gydytojai ir medicinos specialistai naudoja įvairiems kvėpavimo sutrikimams gydyti. Čia naudojama diferencinio slėgio jutiklio pertraukimo plokštė, kurioje naudojamas slėgio perkryčio jutiklis MPX7002DP.
Šiai sąsajai sukurti reikalingi komponentai daugiausia apima: MPX7002DP diferencinio slėgio jutiklis ir Arduino Uno plokštė. Šios sąsajos jungtys yra tokios;
MPX7002DP diferencinio slėgio jutiklio GND yra prijungtas prie Arduino Uno plokštės GND kaiščio.
Jutiklio +5V kaištis yra prijungtas prie +5V Arduino.
Analoginis jutiklio kaištis yra prijungtas prie Arduino A0 kaiščio.
Atlikę visus ryšius, įkelkite kodą į Arduino lenta kuris nuskaito slėgio jutiklį į Arduino.
// MPX7002DP bandymo kodas
// Šis kodas naudoja MPX7002DP
// Slėgio jutiklis prijungtas prie A0
int sensorPin = A0; // pasirinkite slėgio jutiklio įvesties kaištį
int sensorValue = 0; // kintamasis, skirtas saugoti neapdorotų duomenų reikšmę, gaunamą iš jutiklio
float outputValue = 0; // kintamasis, skirtas išsaugoti konvertuotą kPa reikšmę
void setup() {
// Paleiskite nuoseklųjį prievadą esant 9600 bps ir palaukite, kol prievadas atsidarys:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // Palaukite, kol nuoseklusis prievadas prisijungs. Reikalingas tik vietiniam USB prievadui
}
pinMode(jutiklisPin, INPUT); // Slėgio jutiklis yra ant 0 analoginio kaiščio
}
void loop() {
// nuskaitykite reikšmę iš jutiklio:
sensorValue = analogRead(sensorPin);
// neapdorotus duomenis susieti su kPa
outputValue = map(jutiklio vertė, 0, 1023, -2000, 2000);
// atspausdinti rezultatus į serijinį monitorių:
Serial.print('jutiklis = ' );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputValue);
// Palaukite 100 milisekundžių prieš kitą kilpą
// analoginio-skaitmeninio keitiklio ir
// slėgio jutiklis, kuris nusistovi po paskutinio rodmens:
delsimas(100);
}
Slėgio skirtumo jutiklio išėjimas yra prijungtas prie A0 analoginio kaiščio. Taigi faktiniai duomenys bus saugomi kaip sveikasis skaičius sensorPin kintamajame.
Neapdoroti konvertuoti analoginiai duomenys saugomi sveikajame kintamajame, vadinamame sensorValue.
Išvesties duomenys, pakeisti kPa, bus saugomi kintamajame, vadinamame outputData.
Sąrankos funkcijos nuoseklusis ryšys inicijuojamas, o kintamasis sensorPin gali būti nurodytas kaip įvestis.
Jutiklio duomenys kilpos funkcijoje nuskaitomi iš analoginio kaiščio ir susiejami su kPa verte.
Po to duomenys siunčiami į nuoseklųjį terminalą, tada juos galima peržiūrėti.
Kad sistema galėtų išspręsti problemą, įvedamas šimto milisekundžių delsa
Po to visa procedūra kartojasi amžinai!
Diferencialinio slėgio jutiklių tipai
Dažniausiai naudojami diferencinio slėgio jutiklių tipai; varžinė, pjezoelektrinė, talpinė, MEMS ir optinė.
Atsparus tipas
Atsparus diferencinio slėgio jutiklis naudoja deformacijos matuoklio elektrinės varžos pokytį slėgio pokyčiams matuoti. Jis yra prijungtas prie diafragmos, kuri yra atidengta prie slėgio terpės. Įtempimo matuoklis turi metalinį varžinį elementą ant lankstaus pagrindo ir yra prijungtas prie diafragmos arba (arba) tiesiogiai padengiamas plonasluoksniais procesais. Metalinė diafragma užtikrina aukštą viršslėgį ir sprogimo slėgį.
A deformacijos matuoklis yra nusodinamas ant keraminės diafragmos naudojant storosios plėvelės nusodinimo procedūrą. Palyginti su metalo diafragmos įtaisais, sprogimo slėgis ir per didelio slėgio tolerancija paprastai yra daug mažesnės. Šie jutikliai naudojasi puslaidininkinių medžiagų savitosios varžos pokyčiais, kai jie patiria įtampą dėl diafragmos deformacijos. Pokyčio dydis bus šimtą kartų geresnis, palyginti su metalinio deformacijos matuoklio sukurtu pasipriešinimo pokyčiu. Taigi šie jutikliai matuoja mažesnius slėgio pokyčius nei keraminiai ar metaliniai jutikliai.
Pjezoelektrinis tipas
Šio tipo slėgio perkryčio jutiklis naudoja pjezoelektrinių medžiagų savybę, kad sukurtų krūvį ant paviršiaus, kai yra slėgis. Čia taikoma jėga ir krūvio dydis yra proporcingi vienas kitam, o poliškumas išreiškia jo kelią. Įkrova kaupiasi ir greitai išsisklaido, kai kinta slėgis, leidžiant greitai kintantį dinaminį slėgio matavimą.
Optinis tipas
Šio tipo diferencinio slėgio jutikliai naudoja interferometriją, kad matuotų slėgio sukeltus pokyčius optinėje skaiduloje, kuris nepertraukiamas dėl elektromagnetinių trukdžių. Jis naudojamas triukšmingoje aplinkoje (arba) šalia šaltinių, pvz., radiografijos įrangos. Jie gali būti suformuoti naudojant mažus komponentus (arba) MEMS technologiją, kuri yra saugi medicininiu požiūriu vietiniam naudojimui. Jis matuoja slėgį keliuose optinio pluošto taškuose.
MEMS technologija
Terminas MEMS MEMS jutiklis reiškia „mikroelektromechaninę sistemą“, kuri turi talpinį arba pjezo slėgio jutimo mechanizmą, pagamintą iš silicio mikronų lygio skiriamąja geba. Mažo dydžio MEMS elektrinė išvestis gali būti konvertuojama į analoginį (arba) skaitmeninį signalą naudojant kartu supakuotą signalo kondicionavimo elektroniką. Tai yra nedideli paviršinio montavimo įtaisai, paprastai tik apie 2–3 mm kiekvienoje pusėje.
Žr. šią nuorodą, norėdami sužinoti veiksmus MEMS gamyba .
Kaip patikrinti diferencinio slėgio jutiklį?
Slėgio perkryčio jutiklį galima išbandyti multimetru, nustatant jį į 20V ir manometru. Toliau aptariamas žingsnis po žingsnio bandymo procesas.
- Pirmiausia prijunkite multimetrą GND prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto ir greitai patikrinkite akumuliatoriaus įtampą. Įjungus akumuliatorių ir išjungus variklį, jis turi būti maždaug 12,6 V.
- Patikrinkite gamintojo techninės priežiūros vadovą, kad atpažintumėte signalą, GND, 5 V atskaitą ir atgal zonduokite laidus.
- Įjunkite uždegimo jungiklį neužvedę variklio. Taigi multimetras turi rodyti įtampą nuo 4,5 iki 5 V, daugiausia 5 V, o stabilią 0 V GND laidui. Signalo laido įtampa svyruoja nuo 0,5 iki 4,5 voltų.
- Įjunkite variklį per signalinį laidą, zonduotą atgal.
- Apverskite variklį ir stebėkite, ar nepasikeitė įtampos rodmuo. Jei pokyčių nėra, patikrinkite jungiamąsias žarnas per manometrą.
- Ištraukite žarnas iš slėgio jutiklio, kai variklis vis dar veikia.
- Slėgio matuoklio pagalba apskaičiuokite abiejų žarnų slėgį. Kad tikslumas būtų pakankamas, naudokite išmetamųjų dujų priešslėgio matuoklį, kad išmatuotų 0–15 PSI.
- Dar kartą patikrinkite signalo įtampą ir įtampa turi nuskaityti skaičių tarp žarnos slėgio verčių.
Jei jūsų įtampa labai pasikeičia arba slėgio reikšmės nesutampa su įtampos rodmenimis, slėgio skirtumo jutiklis yra sugedęs ir jį reikės pakeisti.
Simptomai
Blogi diferencinio slėgio jutiklių simptomai yra užteršimas, sugadinta elektronika dėl didelio variklio kaitros ir užsikimšę bei vibracijos sužalojimai dėl ilgo darbo variklio skyriuje.
- Dažniausia šio tipo jutiklių problema yra diafragmos pažeidimas. Dėl to diferencinio slėgio jutiklis iškraipomas (arba) praranda gebėjimą lankstytis ir reaguoti į slėgio pokyčius.
- Dar viena problema yra jutiklio prievado srities pažeidimas dėl užteršimo arba šiukšlių vamzdyje ir ribojančio tinkamą skysčio patekimą į jutiklį.
- Kai diferencinio slėgio jutiklis baigiasi, pranešdamas PCM iš naujo paleisti, šis jutiklis tampa užblokuotas teršalų.
- Kai kurie ženklai, nurodantys jutiklį, kad jis netinkamai regeneruojasi dėl jutiklio gedimo, prastų degalų taupymo, prastų variklio veikimo, aukštų variklio temperatūrų, padidėjusių juodų dūmų iš išmetamųjų dujų, maksimalios transmisijos temperatūros ir kt.
- Kai jutiklis sugenda, išmetamosios dujos negali būti visiškai išvalytos, kai priešslėgis grąžina išmetamąsias dujas atgal į degimo kamerą, todėl jutiklis susimaišo su variklio alyva.
- Pagrindiniai diferencinio slėgio jutiklio gedimo simptomai: užsidegimo pertrūkis / detonacija, variklio galios trūkumas, patikrinkite, ar dega variklio lemputė, didelis degalų suvartojimas ir variklis prastai užsives.
- Atliekant variklio jutiklių trikčių šalinimą, pirmiausia rekomenduojama ieškoti matomų pažeidimų požymių. Patikrinkite visas jungtis, pradedant nuo jutiklio elektros jungties, ir pažiūrėkite, ar nėra pažeidimų, pvz., įtrūkimų ar išsilydymo. Visi pažeisti laidai turės būti pakeisti.
- Tada patikrinkite žarnas, prijungtas prie jutiklio. Vėlgi, ieškokite pažeidimų, pvz., įtrūkimų ar išsilydymo.
- Jei žarnos yra pažeistos, jas reikės pakeisti ir, greičiausiai, iš naujo nukreipti, kad jos nebūtų pažeistos taip pat. Jei žarnos atrodo geros fizinės būklės, patikrinkite, ar nėra užsikimšimo ar užsikimšimo. Jei žarnos užsikimšusios, jas reikės išvalyti arba pakeisti.
Naudojimas / Taikymas
Slėgio skirtumo jutiklio taikymas aptariamas toliau.
- Slėgio skirtumo jutikliai naudojami medicinos srityje giliųjų venų trombozei gydyti.
- Jie taip pat naudojami infuzijos pompose, respiratoriuose ir kvėpavimo aptikimo įrangoje.
- Šie jutikliai yra daugelyje vietų, skirtų srauto, lygio ar gylio jutimui ir nuotėkio tikrinimui.
- Diferencinio slėgio jutikliai dažnai randami pramoninėje aplinkoje, kur slėgio kitimas gali būti naudojamas skysčių ar dujų srautui nustatyti.
- Jie naudojami nuotekų valymo įrenginiuose, povandeninėse naftos ir dujų perdirbimo sistemose ir nuotolinėse šildymo sistemose, kuriose naudojamas šildomas vanduo (arba) garai.
- Paprastai jie naudojami vandens, dujų ir alyvos slėgio skirtumui stebėti ir valdyti.
- Tai taip pat randama atliekant lygio matavimus uždarose talpyklose, filtrų stebėjimą ir saugai svarbias sistemas.
- Šie jutikliai naudojami daugelyje duomenų centrų programų.
- Tai labai naudinga matuojant srautą per Venturi vamzdžius, Pitot vamzdžius, angų plokštes ir kitus srautu pagrįstus įrenginius.
- Slėgio skirtumo jutiklis naudojamas stebėti proceso srautą, matuoti saugų lygį skysčio bakuose ir valdyti valdymo kilpas.
- Jie naudojami švariose patalpose, ŠVOK ir pastatų automatikoje, ligoninėse, izoliacinėse kamerose, laboratorijose, farmacijos pramonėje ir kt.
- Itin tikslūs prietaisai naudoja šiuos jutiklius visoms neagresyvioms ir nedegioms dujoms.
- Jie gali būti naudojami stebėti filtrus įvairiose programose
- Slėgio skirtumo jutiklius galima rasti jų purkštuvų priešgaisrinėse sistemose.
- Tai labai naudinga, kai reikia išmatuoti ir skysčio kiekį uždarame inde.
Taigi, tai yra diferencialo apžvalga slėgio jutiklis, veikia , ir jo taikomosios programos. Šis jutiklis yra esminis komponentas įvairiose pramonės šakose. Šis jutiklis gali išmatuoti slėgio svyravimus labai tiksliai, o tai leidžia saugiai ir efektyviai atlikti daugelio sistemų procesą.
Matavimo prietaisai yra tiesiog veikiami įvairių terminių, cheminių ar mechaninių įtempių, todėl išmatuotos vertės laikui bėgant kinta ir praranda tikslumą. Pavyzdžiui, histerezė arba nuliniai poslinkiai gali kelti pavojų saugumui ir sumažinti proceso efektyvumą. Taigi dažnas kalibravimas negali išvengti tokių pokyčių, nors ir aptinka juos laiku. Todėl rekomenduojama kartą per metus atlikti elektrinių ir mechaninių slėgio matavimo prietaisų kalibravimą. Štai jums klausimas, kas yra slėgio jutiklis?
