დღეს ინდუსტრიაში გამოიყენება არა ვერცხლისწყლიანი ბარომეტრები, არამედ საკმაოდ თანამედროვე და საიმედო სენსორები. მათი მოქმედების პრინციპი განსხვავდება დიზაინის მახასიათებლების მიხედვით. ყველას აქვს როგორც დადებითი, ასევე გარკვეული უარყოფითი მხარეები. ელექტრონიკის განვითარების წყალობით შესაძლებელია ნახევარგამტარულ ელემენტებზე წნევის საზომი სენსორების რეალიზება.
რა არის ელექტრონული სენსორები?
წყლის ან ნებისმიერი სხვა სითხის წნევის ელექტრონული სენსორები არის მოწყობილობები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ პარამეტრები და დაამუშავოთ ისინი სპეციალური კონტროლისა და დისპლეის ერთეულებით. წნევის სენსორი არის მოწყობილობა, რომლის გამომავალი პარამეტრები პირდაპირ დამოკიდებულია გაზომილ ადგილას წნევაზე (ავზი, მილები და ა.შ.). უფრო მეტიც, მათი გამოყენება შესაძლებელია ნებისმიერი ნივთიერების გასაზომად სხვადასხვა აგრეგატულ მდგომარეობაში - თხევადი, ორთქლი, აირისებრი.
ასეთი საჭიროებამოწყობილობები გამოწვეულია იმით, რომ თითქმის მთელი ინდუსტრია აგებულია ავტომატური მართვის სისტემებზე. ადამიანი ახორციელებს მხოლოდ კონფიგურაციას, კალიბრაციას, შენარჩუნებას და გაშვებას (გაჩერებას). ნებისმიერი სისტემა მუშაობს ავტომატურად. მაგრამ ასეთი მოწყობილობები ხშირად გამოიყენება მედიცინაშიც.
ელემენტის დიზაინის მახასიათებლები
ნებისმიერი სენსორი შედგება მგრძნობიარე ელემენტისგან - მისი დახმარებით ხდება გადამყვანზე ეფექტის გადაცემა. ასევე დიზაინში არის სიგნალის დამუშავების წრე და კორპუსი. შეიძლება განვასხვავოთ წნევის სენსორების შემდეგი ტიპები:
- პიზოელექტრული.
- რეზისტენტული.
- კაპაციური.
- პიეზო რეზონანსი.
- მაგნიტური (ინდუქციური).
- ოპტოელექტრონული.
და ახლა მოდით შევხედოთ თითოეულ მოწყობილობას უფრო დეტალურად.
რეზისტენტული ელემენტები
ეს არის მოწყობილობები, რომლებშიც სენსორული ელემენტი ცვლის თავის წინააღმდეგობას დატვირთვის გავლენის ქვეშ. მგრძნობიარე მემბრანაზე დამონტაჟებულია დაძაბვის ლიანდაგი. მემბრანა ზეწოლის ქვეშ იხრება, დაძაბულობის ლიანდაგებიც იწყებენ მოძრაობას. ამავე დროს, მათი წინააღმდეგობა იცვლება. შედეგად, ხდება დენის სიძლიერის ცვლილება გადამყვანის წრეში.
დაძაბვის ლიანდაგის ელემენტების გაჭიმვისას სიგრძე იზრდება და კვეთის ფართობი მცირდება. შედეგი არის წინააღმდეგობის გაზრდა. საპირისპირო პროცესი შეინიშნება ელემენტების შეკუმშვისას. რა თქმა უნდა, წინააღმდეგობა იცვლება ომი მეათასედებით, ამიტომ ამის დასაჭერად გჭირდებათდააყენეთ სპეციალური გამაძლიერებლები ნახევარგამტარებზე.
პიზოელექტრული სენსორები
პიეზოელექტრული ელემენტი არის მოწყობილობის დიზაინის საფუძველი. როდესაც ხდება დეფორმაცია, პიეზო ელემენტი იწყებს გარკვეული სიგნალის გამომუშავებას. ელემენტი დამონტაჟებულია გარემოში, რომლის წნევაც უნდა გაიზომოს. მუშაობის დროს წრეში დენი პირდაპირპროპორციული იქნება წნევის ცვლილებისა.
ასეთ მოწყობილობებს აქვთ ერთი ფუნქცია - ისინი არ გაძლევენ საშუალებას აკონტროლოთ წნევა, თუ ის მუდმივია. ამიტომ, იგი გამოიყენება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, როდესაც წნევა მუდმივად იცვლება. გაზომილი მნიშვნელობის მუდმივი მნიშვნელობისას ელექტრული იმპულსის წარმოქმნა არ განხორციელდება.
პიეზო რეზონანსული ელემენტები
ეს ელემენტები ცოტა განსხვავებულად მუშაობს. ძაბვის გამოყენებისას პიეზოელექტრული ელემენტი დეფორმირდება. რაც უფრო მაღალია სტრესი, მით უფრო დიდია დეფორმაცია. მოწყობილობის საფუძველია პიეზოელექტრული მასალისგან დამზადებული რეზონატორის ფირფიტა. ორივე მხარეს აქვს ელექტროდები. როგორც კი მათზე ძაბვა ვრცელდება, მასალა იწყებს ვიბრაციას. ამ შემთხვევაში, ფირფიტა მოხრილია ერთი მიმართულებით ან სხვა მიმართულებით. ვიბრაციის სიჩქარე დამოკიდებულია დენის სიხშირეზე, რომელიც გამოიყენება ელექტროდებზე.
მაგრამ თუ გარედან ძალა მოქმედებს ფირფიტაზე, მაშინ იქნება ცვლილება ფირფიტის რხევის სიხშირეში. ამ პრინციპით მუშაობს მანქანებში გამოყენებული ჰაერის წნევის ელექტრონული სენსორი. ის საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ მანქანის საწვავის სისტემაში მიწოდებული ჰაერის აბსოლუტური წნევა.
კონდენსტაციური მოწყობილობები
ეს მოწყობილობები ყველაზე პოპულარულია,რადგან მათ აქვთ მარტივი დიზაინი, ისინი მუშაობენ სტაბილურად და უპრეტენზიოები არიან მოვლაში. დიზაინი შედგება ორი ელექტროდისგან, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე. გამოდის ერთგვარი კონდენსატორი. მისი ერთ-ერთი ფირფიტა მემბრანაა, მასზე მოქმედებს წნევა (გაზომილი). შედეგად, ფირფიტებს შორის უფსკრული იცვლება (წნევის პროპორციულად). თქვენი სკოლის ფიზიკის კურსიდან თქვენ იცით, რომ კონდენსატორის ტევადობა დამოკიდებულია ფირფიტების ზედაპირის ფართობზე და მათ შორის მანძილზე.
წნევის სენსორში მუშაობისას იცვლება მხოლოდ ფირფიტებს შორის მანძილი - ეს სავსებით საკმარისია პარამეტრების გასაზომად. ზეთის წნევის ელექტრონული სენსორები აგებულია ზუსტად ამ სქემის მიხედვით. ამ ტიპის სტრუქტურების უპირატესობები აშკარაა - მათ შეუძლიათ ნებისმიერ გარემოში მუშაობა, თუნდაც აგრესიულ გარემოში. მათზე არ მოქმედებს დიდი ტემპერატურის სხვაობები, ელექტრომაგნიტური ტალღები.
ინდუქციური სენსორები
ოპერაციის პრინციპი დისტანციურად მსგავსია ზემოთ განხილული ტევადობის პრინციპებთან. წნევის მგრძნობიარე გამტარი მემბრანა დამონტაჟებულია მაგნიტური წრედიდან გარკვეულ მანძილზე ასო შ-ს სახით (ირგვლივ შემოხვეულია ინდუქტორი).
როდესაც ძაბვა ვრცელდება კოჭზე, იქმნება მაგნიტური ნაკადი. ის გადის როგორც ბირთვის გასწვრივ, ასევე უფსკრულის გავლით, გამტარ მემბრანაში. ნაკადი იხურება და ვინაიდან უფსკრული ბირთვის გამტარიანობაზე დაახლოებით 1000-ჯერ ნაკლებია, მისი მცირე ცვლილებაც კი იწვევს ინდუქციურობის მნიშვნელობების პროპორციულ რყევებს.
ოპტოელექტრონულისენსორები
ისინი უბრალოდ ამჩნევენ წნევას, აქვთ მაღალი გარჩევადობა. მათ აქვთ მაღალი მგრძნობელობა და თერმული სტაბილურობა. ისინი მუშაობენ სინათლის ჩარევის საფუძველზე, Fabry-Perot ინტერფერომეტრის გამოყენებით მცირე გადაადგილების გასაზომად. ასეთი ელექტრონული წნევის სენსორები ძალზე იშვიათია, მაგრამ ისინი საკმაოდ პერსპექტიულია.
მოწყობილობის ძირითადი კომპონენტები:
- ოპტიკური გადამყვანი კრისტალი.
- დიაფრაგმა.
- LED.
- დეტექტორი (შედგება სამი ფოტოდიოდისგან).
Faby-Perot ოპტიკური ფილტრები, რომლებსაც აქვთ მცირე განსხვავება სისქეში, მიმაგრებულია ორ ფოტოდიოდზე. ფილტრები არის სილიკონის სარკეები ამრეკლავი წინა ზედაპირით. ისინი დაფარულია სილიციუმის ოქსიდის ფენით, ზედაპირზე ვრცელდება ალუმინის თხელი ფენა. ოპტიკური გადამყვანი ძალიან ჰგავს ტევადი წნევის სენსორს.
