Nogle gange er det ikke væsentligt at identificere det samlede tryk af en væske (eller) en gas, men som et alternativ skal variationen mellem to punkter i systemet, der observeres, identificeres. Så under sådanne forhold bruges en differenstryksensor. Denne sensor giver en sammenlignende måling mellem to punkter før og efter en ventil i en rørledning. Hvis ventilen er helt åben, så skal trykket på de to sider være ens. Hvis der er en variation i trykket, kan det være, at ventilen ikke er åben (eller) der er en forhindring. Denne artikel forklarer kort differenstryksensor , deres arbejde og deres applikationer.
Hvad er en differenstryksensor?
En differenstryksensor er en type sensor, der bruges til at måle variationen inden for trykket på to punkter og giver en relativ måling mellem disse to punkter. Disse pres sensorer er kendt for deres pålidelighed og kvalitet. Funktionen af differenstryksensoren er at levere data vedrørende den indbyrdes forbindelse af to trykområder inden for gasser, væsker og damp. Disse bruges til at bestemme trykvariationen sikkert og pålideligt. Denne sensor har adskillige applikationer i en række forskellige industrier, herunder kontrol og optimering. Disse kan også findes i sikkerhedskritiske systemer, filterovervågning og niveaumåling i lukkede beholdere.
Disse sensorer er designet hovedsageligt med kapacitiv sansning teknologi. Denne sensor har tynde membraner, anbragt mellem to parallelle metalplader. Når der er tilført ydre kraft, vil membranen bøje lidt, hvilket forårsager en ændring i kapacitansen og dermed en ændring inden for sensorens o/p.
Differenstryksensor i funktion
Differenstryksensoren fungerer ved at måle trykfaldet mellem to punkter i et rør. På et punkt i røret rapporterer det partikelfilterets ladetilstand og kontrollerer dets funktion, mens det på et andet punkt styrer lavtryksudstødningsgasrecirkulationen. Generelt er disse sensorer pakket med to porte, hvor rør kan tilsluttes. Derefter kobles rørene enkelt til systemet, hvor end målingen skal foretages.
Differenstryksensorkredsløb
Differenstryksensorkredsløbet ved hjælp af to strain gauges er vist nedenfor. Dette kredsløb bruger et par matchede strain gauges. Når differenstrykket øges, vil den ene strain gauge blive komprimeret, mens den anden strain gauge vil blive strakt. I det følgende kredsløb vil et voltmeter registrere ubalancen i brokredsløbet, og det vil blive vist som en trykmåling:
Ved at bruge dette kredsløb kan vi bestemme følgende:
Genkend hvilken port i kredsløbet der er 'højtryksporten'.
Port 'B' i kredsløbet er 'højtryksporten'.
Hvis den faste R1-modstand ikke åbner, skal du genkende, hvad voltmeteret registrerer.
Hvis den faste modstand 'R1' ikke åbner, kører voltmeteret i kredsløbet helt opskalere.
Identificer en fejlkomponent, der driver voltmeteret helt opskalere.
En fejlkomponent, der driver voltmeteret helt opskalere, følger som;
Strain gauge1 fejler, den vil blive kortsluttet.
Strain gauge 2 fejler, så åbner den.
Når 'R1' fejler, åbnes den.
Når 'R2' fejler, vil den blive kortsluttet.
MPX7002DP Differentialtryksensor grænseflade med en Arduino Uno
MPX7002DP differenstryksensor-grænseflade ved hjælp af en Arduino Uno er vist nedenfor. Denne grænseflade hjælper med at designe en open source medicinsk enhed. Denne medicinske enhed bruges af læger såvel som medicinske fagfolk til at behandle en række luftvejslidelser. Her bruges et differenstryksensor breakout board som bruger MPX7002DP differenstryk sensor.
De nødvendige komponenter til at lave denne grænseflade omfatter hovedsageligt; en MPX7002DP differenstryksensor og et Arduino Uno-kort. Forbindelserne af denne grænseflade følger som;
GND på MPX7002DP differenstryksensor er forbundet til GND-stiften på Arduino Uno-kortet.
Sensorens +5V pin er forbundet til +5V på Arduino.
Sensorens analoge ben er forbundet til A0-benet på Arduino.
Når alle forbindelser er oprettet, skal du uploade koden til Arduino bord som læser tryksensoren ind i Arduinoen.
// MPX7002DP testkode
// Denne kode træner MPX7002DP
// Tryksensor tilsluttet A0
int sensorPin = A0; // vælg input-pin for tryksensoren
int sensorValue = 0; // variabel for at gemme rådataværdien, der kommer fra sensoren
float outputValue = 0; // variabel til at gemme konverteret kPa værdi
void setup() {
//Start seriel port ved 9600 bps og vent på, at porten åbner:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // vent på, at den serielle port tilsluttes. Behøves kun til native USB-port
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Tryksensor er på analog ben 0
}
void loop() {
// aflæs værdien fra sensoren:
sensorValue = analogRead(sensorPin);
// map de rå data til kPa
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// udskriv resultaterne til den serielle monitor:
Serial.print(“sensor = ” );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputværdi);
// vent 100 millisekunder før næste løkke
// for analog-til-digital-konverteren og
// tryksensor til at indstille sig efter sidste aflæsning:
forsinkelse(100);
}
Udgangen af differenstryksensoren er forbundet med A0 analog pin. Så de faktiske data vil blive gemt som en heltalsværdi i en sensorPin-variabel.
De råkonverterede analoge data lagres i en heltalsvariabel kendt som sensorValue.
Udgangsdataene ændret i kPa vil blive lagret i en flydende variabel kendt som outputData.
Den serielle kommunikation i opsætningsfunktionen initialiseres, og sensorPin-variablen kan angives som input.
Sensordataene i sløjfefunktionen læses fra den analoge pin og afbildes til en kPa-værdi.
Derefter sendes dataene til den serielle terminal, så kan de gennemgås.
For at lade systemet løse, indføres en forsinkelse på et hundrede millisekunder
Derefter gentages hele proceduren for evigt!
Differenstryksensortyper
Typerne af differenstryksensorer, der almindeligvis anvendes, er; resistiv, piezoelektrisk, kapacitiv, MEMS og optisk.
Resistiv type
En resistiv differenstryksensor bruger ændringen i en elektrisk modstand i en strain gauge til at måle trykvariationer. Det er bundet til membranen, der er afdækket til trykmediet. Strain gauge inkluderer et metalresistivt element på en fleksibel bagside og er forbundet til membranen, (eller) aflejret med tyndfilmsprocesser direkte. Metalmembranen giver høj overtryk og sprængtryksevne.
EN strain gauge aflejres på en keramisk membran med en tyk-film afsætningsprocedure. Sammenlignet med metalmembran-enheder er sprængnings- og overtrykstolerancen normalt meget lavere. Disse sensorer drager fordel af ændringen i halvledermaterialers resistivitet, når de udsættes for belastning på grund af membranafbøjning. Størrelsen af ændringen vil være hundrede gange bedre sammenlignet med modstandsændringer genereret inden for en metalstrain gauge. Disse sensorer måler således mindre trykændringer end keramiske eller metalsensorer.
Piezoelektrisk type
Denne type differenstryksensor bruger egenskaben af piezoelektriske materialer til at producere en ladning over overfladen, når der er tryk. Her er den påførte kraft og ladningsstørrelsen proportional med hinanden, og polariteten udtrykker dens vej. Ladningen opbygges og forsvinder hurtigt, når trykket ændres ved at tillade hurtigt skiftende dynamisk trykmåling.
Optisk type
Denne type differenstryksensor bruger interferometri til måling af trykinduceret ændring i optisk fiber, som er uafbrudt gennem elektromagnetisk interferens. Det bruges i støjende omgivelser (eller) nær kilder som røntgenudstyr. Disse kan dannes med små komponenter (eller) MEMS-teknologi, som er medicinsk sikker til topisk brug. Den måler trykket på flere punkter langs den optiske fiber.
MEMS teknologi
Begrebet MEMS i MEMS sensor står for 'Micro-Electro-Mechanical System', som har en kapacitiv eller piezo trykfølende mekanisme, der er fremstillet på silicium på mikron-niveau opløsning. Det elektriske output fra MEMS med lille størrelse kan konverteres til et analogt (eller) digitalt signal ved hjælp af Co-packaged signal-konditioneringselektronik. Disse er små overflademonterede enheder, typisk kun omkring 2 til 3 mm for hver side.
Se venligst dette link for trin til fremstillingen af MEMS .
Hvordan tester man differenstryksensor?
Differenstryksensoren kan testes med et multimeter ved at indstille den til 20V og en trykmåler. Trin-for-trin processen med test er diskuteret nedenfor.
- Tilslut først multimeteret GND til batteriets negative terminal og kør en hurtig plausibilitet ved at verificere batterispændingen. Den skal være cirka 12,6 V ved at tænde for batteriet og slukke for motoren.
- Tjek med producentens servicemanual for at genkende signalet, GND, 5V-referencen og tilbage-probe ledningerne.
- Tænd for tændingslåsen uden at starte motoren. Så multimeteret skal vise en spænding i området 4,5 til 5V hovedsageligt for 5V-referencen, en stabil 0V for GND-ledningen. For signaltråden varierer den fra 0,5 og 4,5 volt.
- Tænd for motoren gennem signalkablet, der er tilbage-probed.
- Vend motoren og se om der er en ændring i spændingsaflæsningen. Hvis der ikke er nogen ændring, skal du fortsætte med at kontrollere forbindelsesslangerne gennem en trykmåler.
- Tag slangerne ud af tryksensoren, når motoren stadig kører.
- Beregn begge slangers tryk ved hjælp af en trykmåler. For tilstrækkelig nøjagtighed skal du bruge en udstødningsmodtryksmåler til at måle 0 til 15 PSI.
- Kontroller igen signalspændingen, og spændingen skal læse et tal mellem slangetrykværdierne.
Hvis din spænding ændrer sig meget, eller trykværdierne ikke svarer til spændingsaflæsningen, er differenstryksensoren defekt og skal ændres.
Symptomer
De dårlige symptomer på differenstryksensorer omfatter forurening, beskadiget elektronik fra alvorlig motorvarme og tilstoppede og vibrationsskader fra langvarig erfaring inden for motorsektionen.
- Det mest almindeligt forårsagede problem i denne type sensor er skade på membranen. Så dette får differenstryksensoren til at blive forvrænget (eller) miste evnen til at bøje og reagere på ændringer i trykket.
- Et andet problem er skade på sensorens portområde på grund af forurening eller snavs i røret og begrænsning af den korrekte væskestrøm ind i sensoren.
- Når differenstryksensoren slutter med at signalere PCM om at genstarte, bliver denne sensor blokeret af forurenende stoffer.
- Nogle af de tegn, der angiver, at sensoren ikke regenererer korrekt på grund af sensorsvigt, dårlig brændstoføkonomi, dårlig motorydelse, høje motortemperaturer, en stigning i sort røg fra udstødningen, maksimale transmissionstemperaturer osv.
- Når sensoren svigter, kan udstødningsgasserne ikke renses fuldstændigt, når modtrykket presser udstødningen tilbage i forbrændingskammeret, hvilket får sensoren til at blande sig gennem motorolien.
- De vigtigste symptomer på differenstryksensorfejl omfatter; fejltænding/detonation, manglende motorkraft, tjek at motorlyset er tændt, ekstrem brændstofforbrug, og motoren vil starte dårligt.
- Ved fejlfinding af motorsensorer anbefales det først at se efter tegn på synlige skader. Kontroller alle forbindelser, startende med sensorens elektriske stik, og se efter eventuelle skader, såsom revner eller smeltning. Eventuelle beskadigede ledninger skal udskiftes.
- Efterse derefter slangerne forbundet til sensoren. Igen, se efter eventuelle skader såsom revner eller smeltning.
- Hvis slangerne er beskadigede, skal de udskiftes og højst sandsynligt omdirigeres, så de ikke bliver beskadiget på samme måde igen. Hvis slangerne ser ud til at være i god fysisk stand, skal du kontrollere for eventuelle tilstopninger eller tilstopninger. Hvis slangerne er tilstoppede, skal de ryddes eller udskiftes.
Anvendelser/applikationer
Anvendelserne af differenstryksensorer er beskrevet nedenfor.
- Differenstryksensorerne bruges inden for det medicinske område til behandling af dyb venetrombose.
- Disse bruges også i infusionspumper, åndedrætsværn og åndedrætsdetektionsudstyr.
- Disse sensorer findes adskillige steder til flowregistrering, niveau- eller dybderegistrering og lækagetest.
- Differenstryksensorer findes ofte i industrielle miljøer, hvor en variation i trykket kan bruges til at bestemme strømmen af væsker eller gasser.
- Disse bruges i spildevandsbehandlingsanlæg, undersøisk olie- og gasbehandling og fjernvarmesystemer, der bruger opvarmet vand (eller) damp.
- Generelt bruges disse til differenstrykovervågning og kontrol af vand, gasser og olie.
- Disse findes også i niveaumåling i lukkede beholdere, filterovervågning og sikkerhedskritiske systemer.
- Disse sensorer bruges i adskillige applikationer i datacentre.
- Disse er meget nyttige til at måle flow på tværs af venturirør, pitotrør, åbningsplader og andre flowbaserede applikationer.
- Differenstryksensoren bruges til at overvåge procesflow, måle sikre niveauer i væsketanke og styre kontrolsløjfer.
- Disse bruges i renrum, HVAC & bygningsautomation, hospitaler, isolationskamre, laboratorier, den farmaceutiske industri mv.
- De ekstremt nøjagtige enheder bruger disse sensorer til alle ikke-aggressive og ikke-brændbare gasser.
- Disse kan bruges til at overvåge filtre inden for forskellige applikationer
- Differenstryksensorer kan findes i brandsikringssystemer i deres sprinklerenhed.
- Disse er meget nyttige, når mængden af væske i en lukket beholder også skal måles.
Dette er således en oversigt over en differential tryksensor, den virker , og dets applikationer. Denne sensor er en væsentlig komponent i forskellige applikationer på tværs af forskellige industrier. Denne sensor kan måle trykvariationer med høj nøjagtighed, hvilket muliggør en sikker og effektiv proces i mange systemer.
Måleapparater udsættes ganske enkelt for en bred vifte af termiske, kemiske eller mekaniske belastninger, så de målte værdier varierer og mister præcision over tid. For eksempel kan hysterese eller nul forskydninger føre til sikkerhedsrisici og en reduktion i proceseffektivitet. Så hyppig kalibrering kan ikke undgå sådanne ændringer, selvom de opdager dem inden for tid. Derfor foreslås det at udføre en årlig kalibrering af elektriske og mekaniske trykmålere. Her er et spørgsmål til dig, hvad er en tryksensor?
