Đôi khi việc xác định tổng áp suất của chất lỏng (hoặc) khí có thể không quan trọng. Nhưng giải pháp thay thế là xác định sự thay đổi giữa hai điểm trong hệ thống quan sát, do đó trong những điều kiện như vậy, các cảm biến áp suất vi sai được sử dụng. Cảm biến này cung cấp phép đo so sánh giữa hai điểm trước và sau van trong đường ống. Nếu van mở hoàn toàn Áp suất ở cả hai bên phải gần như bằng nhau. Nếu có sự thay đổi áp suất Chỉ ra rằng van không mở (hoặc) có vật cản. Bài viết này mô tả ngắn gọn về cảm biến áp suất vi sai, hoạt động và ứng dụng của chúng.

Cảm biến áp suất vi sai là gì?

Cảm biến chênh lệch áp suất là loại cảm biến được sử dụng để đo sự thay đổi áp suất tại hai điểm. và cung cấp phép đo tương đối giữa hai điểm cảm biến này Đo các áp suất này Nổi tiếng về độ tin cậy và chất lượng. Chức năng của cảm biến áp suất chênh lệch là cung cấp thông tin về giao diện giữa hai dải áp suất trong khí, chất lỏng và hơi nước. Thông tin này được sử dụng để đánh giá sự thay đổi áp suất một cách an toàn và đáng tin cậy. Cảm biến này có nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Bao gồm kiểm soát và tối ưu hóa Các ứng dụng này cũng được tìm thấy trong các hệ thống quan trọng về bảo mật. Kiểm tra bộ lọc và đo mức bên trong các thùng chứa kín

Cảm biến chênh lệch áp suất

Các cảm biến này được thiết kế tập trung vào công nghệ cảm biến điện dung. Cảm biến này có màng chắn mỏng. Được bố trí giữa hai tấm kim loại song song. Khi có lực bên ngoài, màng ngăn sẽ hơi cong. Dẫn đến thay đổi về công suất và khiến giá trị OP của cảm biến cũng thay đổi theo.

Hoạt động của cảm biến chênh lệch áp suất

Cảm biến chênh lệch áp suất hoạt động bằng cách đo sự giảm áp suất giữa hai điểm trong đường ống. Tại một điểm trong đường ống, cảm biến sẽ báo cáo tình trạng sạc của bộ lọc hạt và theo dõi hoạt động của bộ lọc. Trong khi đó ở một điểm khác, cảm biến kiểm soát việc tuần hoàn khí thải áp suất thấp. Thông thường, các cảm biến này được đóng gói với hai cổng để có thể kết nối với đường ống. Sau đó, đường ống được kết nối trực tiếp với hệ thống ở bất cứ nơi nào cần đo lường.

Mạch cảm biến chênh lệch áp suất

Mạch cảm biến áp suất chênh lệch sử dụng hai máy đo ứng suất được thể hiện bên dưới. Mạch này sử dụng hai máy đo ứng suất ghép nối. Bất cứ khi nào chênh lệch áp suất tăng lên, một đồng hồ đo ứng suất sẽ bị nén. Trong khi máy đo độ biến dạng khác đang được kéo dài Trong chu kỳ tiếp theo, vôn kế sẽ ghi lại sự mất cân bằng của mạch cầu. Và nó sẽ được hiển thị dưới dạng phép đo áp suất:

Mạch cảm biến chênh lệch áp suất

Bằng cách sử dụng mạch này, chúng ta có thể xác định như sau:

• Hãy nhớ cổng nào trong mạch là cổng điện áp cao.
• Cổng “B” trong mạch là cổng điện áp cao.
• Nếu điện trở không đổi R1 không thể mở, hãy chú ý đến số liệu ghi trên vôn kế.
• Nếu điện trở cố định 'R1' không mở, vôn kế trong mạch sẽ bị đẩy lên hoàn toàn.
• Xác định các thành phần lỗi khiến vôn kế phải hoạt động hết công suất.
• Các thành phần lỗi khiến vôn kế phải điều chỉnh thang đo hoàn toàn như sau:
• Máy đo ứng suất 1 bị hỏng, xảy ra hiện tượng đoản mạch.
• Đồng hồ đo ứng suất 2 bị hỏng, sau đó mở ra.
• Khi 'R1' bị lỗi, nó sẽ mở.
• Khi 'R2' bị hỏng, hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra.

Cảm biến áp suất chênh lệch MPX7002DP được kết nối với Arduino Uno

Bên dưới hiển thị cách kết nối cảm biến áp suất chênh lệch MPX7002DP bằng Arduino Uno. Kết nối này giúp thiết kế các thiết bị y tế nguồn mở. Thiết bị y tế này được các bác sĩ và chuyên gia y tế sử dụng để điều trị nhiều bệnh về đường hô hấp. Ở đây chúng tôi sử dụng bo mạch tách cảm biến áp suất vi sai sử dụng cảm biến áp suất vi sai MPX7002DP.

Các thành phần cần thiết để xây dựng giao diện này là cảm biến áp suất chênh lệch MPX7002DP và bo mạch Arduino Uno. Các kết nối cho giao diện này như sau:

GND của cảm biến áp suất chênh lệch MPX7002DP được kết nối với chân GND của bo mạch Arduino Uno.

Chân +5V của cảm biến được kết nối với chân +5V của Arduino.

Chân analog của cảm biến được kết nối với chân A0 của Arduino.

Cảm biến áp suất chênh lệch MPX7002DP được kết nối với Arduino Uno

Khi tất cả các kết nối đã được thực hiện, hãy tải mã lên bo mạch Arduino để đọc cảm biến áp suất trên Arduino.

// MPX7002DP Test Code
// This code exercises the MPX7002DP
// Pressure sensor connected to A0
int sensorPin = A0; // select the input pin for the Pressure Sensor
int sensorValue = 0; // variable to store the Raw Data value coming from the sensor
float outputValue = 0; // variable to store converted kPa value
void setup() {
//Start serial port at 9600 bps and wait for the port to open:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for the serial port to connect. Needed for native USB port only
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Pressure sensor is on Analogue pin 0
}
void loop() {
// read the value from the sensor:
sensorValue = analogRead(sensorPin);
// map the Raw data to kPa
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// print the results to the serial monitor:
Serial.print(“sensor = ” );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputValue);
// wait 100 milliseconds before the next loop
// for the analog-to-digital converter and
// pressure sensor to settle after the last reading:
delay(100);
}

Đầu ra của cảm biến áp suất được kết nối với chân analog A0, do đó dữ liệu thực tế được lưu trữ dưới dạng giá trị số nguyên bên trong biến sensorPin.

Dữ liệu tương tự thô đã chuyển đổi được lưu trữ trong một biến số nguyên gọi là sensorValue.

Dữ liệu đầu ra đã thay đổi theo đơn vị kPa được lưu trữ trong một biến float gọi là outputData.

Giao tiếp nối tiếp trong chức năng thiết lập được khởi tạo và biến sensorPin có thể được chỉ định làm đầu vào.

Dữ liệu cảm biến trong hàm vòng lặp được đọc từ chân analog và ánh xạ tới các giá trị kPa.

Sau đó, dữ liệu được gửi đến thiết bị đầu cuối nối tiếp và có thể được kiểm tra.

Để cho phép hệ thống có thể được sửa đổi, sẽ có thêm độ trễ một trăm mili giây.

Sau đó, toàn bộ quá trình sẽ được lặp lại!

Các loại cảm biến áp suất khác nhau

Các loại cảm biến áp suất vi sai thường được sử dụng bao gồm cảm biến điện trở, áp điện, điện dung, MEMS và quang học.

Các loại điện trở

Cảm biến áp suất chênh lệch điện trở sử dụng những thay đổi về điện trở bên trong máy đo ứng suất để đo những thay đổi về áp suất. Cảm biến được kết nối với một màng ngăn không bị môi trường áp suất bao phủ. Máy đo độ biến dạng bao gồm một thành phần điện trở kim loại trên một vật liệu nền mềm dẻo và được kết nối trực tiếp với màng ngăn (hoặc) được phủ bằng quy trình màng mỏng. Màng chắn kim loại cung cấp khả năng chịu áp suất quá mức và áp suất nổ cao.

Máy đo ứng suất được phủ lên màng ngăn gốm bằng quy trình phủ màng dày. So với các thiết bị màng kim loại, khả năng chống áp suất nổ và quá áp thường thấp hơn nhiều. Các cảm biến này tận dụng sự thay đổi điện trở bên trong của vật liệu bán dẫn bất cứ khi nào có ứng suất tác dụng do độ lệch của màng ngăn. Độ lớn của sự thay đổi lớn hơn hàng trăm lần so với sự thay đổi điện trở xảy ra bên trong máy đo ứng suất kim loại, do đó các cảm biến này đo những thay đổi áp suất nhỏ hơn so với cảm biến gốm hoặc kim loại.

Loại áp điện

Loại cảm biến áp suất chênh lệch này sử dụng đặc tính của vật liệu áp điện để tạo ra điện tích trên bề mặt bất cứ khi nào có áp suất tác dụng. Lực tác dụng và kích thước của điện tích cũng thay đổi tương ứng. Và các cực chỉ ra đường đi của điện tích. Điện tích tích tụ và mất đi nhanh chóng khi điện áp thay đổi. Nó cho phép đo áp suất động thay đổi nhanh chóng.

Loại quang học

Loại cảm biến áp suất vi sai này sử dụng nhiễu giao thoa kế để đo những thay đổi về áp suất bên trong sợi quang mà không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ. Loại cảm biến này được sử dụng trong môi trường có nhiều tiếng ồn (hoặc) gần các nguồn như thiết bị X-quang. Loại cảm biến này có thể được chế tạo bằng các thành phần nhỏ (hoặc) công nghệ MEMS, an toàn về mặt y tế khi sử dụng ngoài da. Loại cảm biến này đo áp suất tại các điểm khác nhau. Nhiều điểm dọc theo sợi quang

Công nghệ MEMS

Thuật ngữ MEMS trong cảm biến MEMS là viết tắt của "Hệ thống vi cơ điện tử" và có cơ chế cảm biến áp suất điện dung hoặc áp điện được chế tạo trên silicon với độ phân giải cấp micron. Đầu ra điện của một MEMS nhỏ có thể được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự (hoặc) kỹ thuật số với thiết bị điện tử xử lý tín hiệu được đóng gói đồng thời. Những thiết bị này là những thiết bị nhỏ, được gắn trên bề mặt. Chúng thường có kích thước khoảng 2 đến 3 mm ở mỗi bên.

Vui lòng xem quy trình sản xuất MEMS theo liên kết này.

Làm thế nào để kiểm tra cảm biến áp suất chênh lệch?

Cảm biến áp suất chênh lệch có thể được kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng có mức 20V và đồng hồ đo điện áp. Quy trình thử nghiệm từng bước được giải thích dưới đây.

• Đầu tiên, kết nối GND của đồng hồ vạn năng với cực âm của pin. Sau đó thực hiện phép đo nhanh bằng cách kiểm tra điện áp của pin. Điện áp sẽ vào khoảng 12,6 V khi bật pin và tắt động cơ.
• Kiểm tra hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất để nhận biết tín hiệu GND tham chiếu 5V và thăm dò dây trở về.
• Bật công tắc chìa khóa mà không khởi động động cơ. Do đó, đồng hồ vạn năng sẽ hiển thị điện áp trong phạm vi từ 4,5 đến 5 vôn, chủ yếu là điện áp tham chiếu 5 vôn và điện áp không đổi 0 vôn cho đường GND của đường tín hiệu. Điện áp sẽ nằm trong khoảng từ 0,5 đến 4,5 vôn.
• Khởi động động cơ thông qua các dây tín hiệu được giám sát ở phía sau.
• Khởi động động cơ và quan sát xem điện áp có thay đổi không. Nếu không có thay đổi, hãy kiểm tra đường ống kết nối thông qua đồng hồ đo áp suất.
• Tháo ống ra khỏi cảm biến áp suất khi động cơ đang chạy.
• Sử dụng đồng hồ đo áp suất để tính áp suất của cả hai đường ống. Để có độ chính xác tối ưu, hãy sử dụng đồng hồ đo áp suất ngược của ống xả để đo từ 0 đến 15 PSI.
• Kiểm tra lại tín hiệu điện áp. Và điện áp phải được đọc dưới dạng số nằm giữa các giá trị áp suất đường ống.
• Nếu điện áp thay đổi đáng kể hoặc giá trị điện áp không bằng giá trị điện áp thì điều này cho thấy cảm biến áp suất chênh lệch bị hỏng và cần phải thay thế.

triệu chứng

Các triệu chứng xấu của cảm biến áp suất vi sai bao gồm nhiễm bẩn, hư hỏng thiết bị điện tử do động cơ quá nóng. và sự tắc nghẽn và hư hỏng do rung động từ việc sử dụng lâu dài các bộ phận động cơ

• Vấn đề thường gặp nhất với loại cảm biến này là màng ngăn bị hỏng. Điều này khiến cảm biến áp suất chênh lệch bị biến dạng (hoặc) mất khả năng uốn cong và phản ứng với những thay đổi về áp suất bên trong.
• Một vấn đề khác là hư hỏng khu vực cổng cảm biến do nhiễm bẩn hoặc mảnh vụn còn sót lại bên trong đường ống. và cản trở dòng chất lỏng chảy vào cảm biến.
• Bất cứ khi nào cảm biến áp suất chênh lệch gửi tín hiệu đến PCM để khởi động lại. Cảm biến này sẽ bị chặn bởi các chất ô nhiễm.
• Một số dấu hiệu cho thấy cảm biến không thể được xây dựng lại đúng cách Do cảm biến bị hỏng Tiết kiệm nhiên liệu Hiệu suất động cơ thấp Nhiệt độ động cơ cao Khói đen từ khí thải tăng Nhiệt độ bánh răng tối đa, v.v.
• Bất cứ khi nào cảm biến bị hỏng, khí thải không thể được loại bỏ hoàn toàn khi áp suất ngược đẩy khí thải trở lại buồng đốt. Kết quả là cảm biến bị trộn lẫn với dầu động cơ
• Triệu chứng chính của lỗi cảm biến áp suất bao gồm hiện tượng đánh lửa nhầm/nổ. Động cơ yếu Kiểm tra xem đèn kiểm tra động cơ có sáng không. Mức tiêu thụ nhiên liệu quá cao Và động cơ không khởi động tốt.
• Khi khắc phục sự cố cảm biến động cơ, bạn nên kiểm tra những dấu hiệu hư hỏng có thể nhìn thấy trước. Kiểm tra tất cả các kết nối. Bắt đầu với các đầu nối điện của cảm biến. Và kiểm tra xem có hư hỏng nào như nứt hoặc tan chảy không. Dây nguồn bị hỏng phải được thay thế.
• Bước tiếp theo, kiểm tra đường ống được kết nối với cảm biến. Kiểm tra lại xem có hư hỏng nào như nứt hoặc tan chảy không.
• Nếu ống cao su bị hỏng thì cần phải thay thế ống. Và đường ống phải được thay thế để không bị hư hỏng như trước. Nếu ống vẫn còn tốt, hãy kiểm tra xem có bị tắc nghẽn không. Nếu bị tắc, phải vệ sinh hoặc thay thế ống.

Sử dụng/Ứng dụng

Dưới đây chúng ta sẽ thảo luận về các ứng dụng khác nhau của cảm biến áp suất.

• Cảm biến áp suất chênh lệch được sử dụng trong lĩnh vực y tế để điều trị huyết khối tĩnh mạch sâu.
• Nó cũng được sử dụng trong bơm tiêm. Thiết bị phát hiện máy thở và hơi thở
• Các cảm biến này được tìm thấy ở nhiều vị trí để phát hiện dòng chảy. Phát hiện mức độ hoặc độ sâu và kiểm tra rò rỉ
• Cảm biến áp suất chênh lệch thường được sử dụng trong môi trường công nghiệp. Nơi mà sự thay đổi áp suất có thể được sử dụng để quyết định dòng chảy của chất lỏng hoặc khí.
• Chúng được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải. Hệ thống xử lý dầu khí dưới biển và hệ thống sưởi ấm từ xa sử dụng nước nóng (hoặc) hơi nước nóng
• Nó thường được sử dụng để theo dõi và kiểm soát chênh lệch áp suất của nước, khí và dầu.
• Người ta cũng phát hiện ra những chất này trong quá trình đo mức chất bên trong các thùng chứa kín. Kiểm tra bộ lọc và các hệ thống quan trọng đối với an toàn
• Các cảm biến này được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Rất nhiều trong trung tâm dữ liệu
• Chúng rất hữu ích để đo lưu lượng qua ống Venturi, ống Pitot, tấm đục lỗ và các ứng dụng khác. Liên quan đến dòng chảy
• Cảm biến áp suất chênh lệch được sử dụng để theo dõi dòng chảy của quy trình. Đo mức độ an toàn bên trong bồn chứa chất lỏng và quản lý mạch điều khiển
• Được sử dụng trong phòng sạch, hệ thống HVAC và hệ thống tự động hóa tòa nhà, bệnh viện, phòng cách ly, phòng thí nghiệm, ngành công nghiệp dược phẩm, v.v.
• Các cảm biến này được các thiết bị có độ chính xác cao sử dụng cho tất cả các loại khí không nguy hiểm và không cháy.
• Chúng có thể được sử dụng để theo dõi bộ lọc trong nhiều ứng dụng khác nhau.
• Có thể tìm thấy nhiều cảm biến áp suất khác nhau trong hệ thống phòng cháy chữa cháy trong hệ thống phun nước.
• Chúng rất hữu ích khi cần đo thể tích chất lỏng trong một thùng chứa kín.

Sau đây là tổng quan về cảm biến áp suất vi sai. Vận hành và sử dụng Cảm biến này là thành phần quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, cảm biến này có thể đo những thay đổi về áp suất với độ chính xác cao. Điều này giúp cho các quy trình của nhiều hệ thống khác nhau trở nên an toàn và hiệu quả.

Các thiết bị đo lường phải chịu nhiều loại nhiệt, hóa chất hoặc ứng suất cơ học. Điều này khiến các giá trị đo được thay đổi và mất đi độ chính xác theo thời gian. Ví dụ, hiện tượng trễ hoặc lệch về 0 có thể dẫn đến rủi ro về an toàn và làm giảm hiệu quả quy trình. Do đó, việc hiệu chuẩn thường xuyên không thể tránh khỏi những thay đổi như vậy. Ngay cả khi phát hiện kịp thời những thay đổi, vẫn nên hiệu chuẩn các thiết bị đo điện áp và cơ học mỗi năm một lần.

‍