Minsan hindi mahalaga na tukuyin ang kabuuang presyon ng isang likido (o) isang gas ngunit bilang isang alternatibo, kailangan lang matukoy ang pagkakaiba-iba sa pagitan ng dalawang punto sa loob ng system na inoobserbahan. Kaya sa ganitong mga kondisyon, ginagamit ang isang differential pressure sensor. Nagbibigay ang sensor na ito ng comparative measurement sa pagitan ng dalawang puntos bago at pagkatapos ng balbula sa loob ng pipeline. Kung ang balbula ay ganap na bukas, kung gayon ang presyon sa magkabilang panig ay dapat na magkatulad. Kung mayroong isang pagkakaiba-iba sa loob ng presyon, maaaring ito ay ang balbula ay hindi bukas (o) mayroong isang sagabal. Ang artikulong ito ay maikling nagpapaliwanag sa sensor ng pagkakaiba-iba ng presyon , kanilang pagtatrabaho, at kanilang mga aplikasyon.
Ano ang isang Differential Pressure Sensor?
Ang differential pressure sensor ay isang uri ng sensor na ginagamit upang sukatin ang pagkakaiba-iba sa loob ng presyon sa dalawang punto at nagbibigay ng kamag-anak na sukat sa pagitan ng dalawang puntong ito. Ang mga pressure na ito mga sensor ay kilala sa kanilang pagiging maaasahan at kalidad. Ang function ng differential pressure sensor ay magbigay ng data tungkol sa mutual na koneksyon ng dalawang hanay ng presyon sa loob ng mga gas, likido at singaw. Ginagamit ang mga ito upang mapagpasyahan ang pagkakaiba-iba ng presyon nang ligtas at mapagkakatiwalaan. Ang sensor na ito ay may maraming mga aplikasyon sa iba't ibang mga industriya kabilang ang kontrol at pag-optimize. Matatagpuan din ang mga ito sa mga sistemang kritikal sa kaligtasan, pagsubaybay sa filter, at pagsukat ng antas sa loob ng mga saradong lalagyan.
Ang mga sensor na ito ay pangunahing idinisenyo gamit ang capacitive sensing teknolohiya. Ang sensor na ito ay may manipis na diaphragms, na nakaayos sa pagitan ng dalawang magkatulad na metal plate. Sa tuwing ibibigay ang puwersa sa labas, ang diaphragm ay magbaluktot nang kaunti, na magdudulot ng pagbabago sa loob ng kapasidad at sa gayon ay pagbabago sa loob ng o/p ng sensor.
Gumagana ang Differential Pressure Sensor
Gumagana ang differential pressure sensor sa pamamagitan ng pagsukat ng pressure drop sa pagitan ng dalawang punto sa loob ng pipe. Sa isang punto sa pipe, iniuulat nito ang kondisyon ng pagsingil ng particle filter at sinusuri ang paggana nito samantalang sa isa pang punto, kinokontrol nito ang recirculation ng low-pressure na exhaust gas. Sa pangkalahatan, ang mga sensor na ito ay nakabalot ng dalawang port kung saan maaaring ikonekta ang mga tubo. Pagkatapos nito, ang mga tubo ay pinagsama lamang sa sistema kung saan man ang pagsukat ay gagawin.
Circuit ng Differential Pressure Sensor
Ang differential pressure sensor circuit gamit ang dalawa strain gauge ay ipinapakita sa ibaba. Gumagamit ang circuit na ito ng magkatugmang pares ng strain gauge. Sa tuwing tataas ang differential pressure, ang isang strain gauge ay magiging compressed samantalang ang isa pang strain gauge ay iuunat. Sa sumusunod na circuit, irerehistro ng isang voltmeter ang kawalan ng balanse ng circuit ng tulay at ito ay ipapakita bilang isang pagsukat ng presyon:
Sa paggamit ng circuit na ito, matutukoy natin ang mga sumusunod:
Kilalanin kung aling port sa circuit ang 'high' pressure port.
Ang port na 'B' sa circuit ay ang 'high' pressure port.
Kung hindi mabuksan ang nakapirming risistor ng R1, kilalanin kung ano ang nirerehistro ng voltmeter.
Kung ang nakapirming risistor na 'R1' ay nabigo upang buksan pagkatapos ay ang voltmeter sa circuit drive ganap upscale.
Tukuyin ang isang fault component na nagtutulak sa voltmeter na ganap na upscale.
Ang isang fault component na nagtutulak sa voltmeter na ganap na upscale ay sumusunod bilang;
Nabigo ang strain gauge1, maiikli ito.
Ang strain gauge 2 ay nabigo pagkatapos ito ay magbubukas.
Kapag nabigo ang 'R1', magbubukas ito.
Kapag nabigo ang 'R2', maiikli ito.
MPX7002DP Differential Pressure Sensor Interfacing sa isang Arduino Uno
Ang MPX7002DP differential pressure sensor interfacing gamit ang isang Arduino Uno ay ipinapakita sa ibaba. Nakakatulong ang interfacing na ito sa pagdidisenyo ng open-source na medikal na device. Ang medikal na aparatong ito ay ginagamit ng mga doktor pati na rin ng mga medikal na propesyonal upang gamutin ang iba't ibang mga sakit sa paghinga. Dito ginagamit ang isang differential pressure sensor breakout board na gumagamit ng MPX7002DP differential pressure sensor.
Ang mga kinakailangang bahagi para gawin itong interfacing ay pangunahing kasama; isang MPX7002DP differential pressure sensor at isang Arduino Uno board. Ang mga koneksyon ng interfacing na ito ay sumusunod bilang;
Ang GND ng MPX7002DP differential pressure sensor ay konektado sa GND pin ng Arduino Uno board.
Ang +5V pin ng sensor ay konektado sa +5V ng Arduino.
Ang analog pin ng sensor ay konektado sa A0 pin ng Arduino.
Kapag nagawa na ang lahat ng koneksyon, i-upload ang code sa Arduino board na nagbabasa ng pressure sensor sa Arduino.
// MPX7002DP Test Code
// Ginagamit ng code na ito ang MPX7002DP
// Pressure sensor na nakakonekta sa A0
int sensorPin = A0; // piliin ang input pin para sa Pressure Sensor
int sensorValue = 0; // variable upang iimbak ang halaga ng Raw Data na nagmumula sa sensor
float outputValue = 0; // variable upang mag-imbak ng na-convert na halaga ng kPa
void setup() {
//Simulan ang serial port sa 9600 bps at hintaying magbukas ang port:
Serial.begin(9600);
habang (!Serial) {
; // hintaying kumonekta ang serial port. Kailangan para sa katutubong USB port lamang
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Pressure sensor ay nasa Analogue pin 0
}
void loop() {
// basahin ang halaga mula sa sensor:
sensorValue = analogRead(sensorPin);
// imapa ang Raw data sa kPa
outputValue = mapa(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// i-print ang mga resulta sa serial monitor:
Serial.print(“sensor = ” );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print(“\toutput = “);
Serial.println(outputValue);
// maghintay ng 100 millisecond bago ang susunod na loop
// para sa analog-to-digital converter at
// pressure sensor upang manirahan pagkatapos ng huling pagbabasa:
pagkaantala(100);
}
Ang output ng differential pressure sensor ay konektado sa A0 analog pin. Kaya't ang aktwal na data ay maiimbak tulad ng isang integer na halaga sa loob ng isang sensorPin variable.
Ang raw converted analog data ay naka-store sa loob ng integer variable na kilala bilang sensorValue.
Ang output data na binago sa kPa ay maiimbak sa loob ng float variable na kilala bilang outputData.
Ang mga serial na komunikasyon sa setup function ay sinisimulan at ang sensorPin variable ay maaaring sabihin bilang isang input.
Ang data ng sensor sa loop function ay binabasa mula sa analog pin at nakamapang sa isang kPa value.
Pagkatapos nito, ang data ay ipinadala sa serial terminal, pagkatapos ay maaari itong suriin.
Upang payagan ang system na malutas, ipinakilala ang isang daang-millisecond na pagkaantala
Pagkatapos nito, ang buong pamamaraan ay umuulit magpakailanman!
Mga Uri ng Differential Pressure Sensor
Ang mga uri ng differential pressure sensor na karaniwang ginagamit ay; resistive, piezoelectric, capacitive, MEMS at optical.
Uri ng Resistive
Ginagamit ng isang resistive differential pressure sensor ang pagbabago sa loob ng isang strain gauge electrical resistance upang sukatin ang mga pagkakaiba-iba ng presyon. Ito ay nakatali sa dayapragm na hindi natatakpan sa pressure medium. Ang strain gauge ay may kasamang metal resistive element sa isang flexible backing at konektado sa diaphragm, (o) direktang idineposito sa mga proseso ng manipis na pelikula. Ang metal diaphragm ay nagbibigay ng mataas na over-pressure at burst-pressure na kakayahan.
A strain gauge ay idineposito sa isang ceramic diaphragm na may makapal na film deposition procedure. Kung ikukumpara sa mga metal-diaphragm na device, ang burst-pressure at Over-pressure tolerance ay karaniwang mas mababa. Ang mga sensor na ito ay nakikinabang sa pagbabago sa loob ng resistivity ng mga materyales ng semiconductor tuwing sasailalim sa strain dahil sa diaphragm deflection. Ang laki ng pagbabago ay magiging isang daang beses na mas mahusay kumpara sa pagbabago ng paglaban na nabuo sa loob ng isang metal strain gauge. Kaya sinusukat ng mga sensor na ito ang mas maliliit na pagbabago sa presyon kaysa sa mga sensor ng ceramic o metal.
Uri ng Piezoelectric
Ang ganitong uri ng differential pressure sensor ay gumagamit ng piezoelectric na materyales na ari-arian upang makagawa ng singil sa ibabaw sa tuwing may ibibigay na presyon. Dito, ang inilapat na puwersa at magnitude ng singil ay proporsyonal sa bawat isa at ang polarity ay nagpapahayag ng landas nito. Ang singil ay nabubuo at mabilis na nawawala kapag nagbabago ang presyon sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mabilis na pagbabago ng dynamic na pagsukat ng presyon.
Uri ng Optical
Ang ganitong uri ng differential pressure sensor ay gumagamit ng interferometry para sa pagsukat ng pressure-induced na pagbabago sa loob ng optical fiber na walang tigil sa pamamagitan ng electromagnetic interference. Ginagamit ito sa maingay na kapaligiran (o) malapit sa mga pinagmumulan tulad ng kagamitan sa radiography. Maaaring mabuo ang mga ito gamit ang maliliit na bahagi (o) teknolohiya ng MEMS na ligtas sa medikal para sa pangkasalukuyan na paggamit. Sinusukat nito ang presyon sa ilang mga punto kasama ang optical fiber.
Teknolohiya ng MEMS
Ang termino MEMS sa MEMS sensor ay nangangahulugang 'Micro-Electro-Mechanical System' na mayroong capacitive o piezo pressure-sensing mechanism na gawa sa silicon sa micron-level na resolution. Ang de-koryenteng output ng maliit na magnitude na MEMS ay maaaring ma-convert sa isang analog (o) digital na signal sa pamamagitan ng Co-packaged signal-conditioning electronics. Ang mga ito ay maliliit na surface-mount device na karaniwang halos 2 hanggang 3mm lang para sa bawat panig.
Mangyaring sumangguni sa link na ito para sa Mga Hakbang sa ang katha ng MEMS .
Paano Subukan ang Differential Pressure Sensor?
Maaaring masuri ang differential pressure sensor gamit ang isang multimeter sa pamamagitan ng pagtatakda nito sa 20V at isang pressure gauge. Ang hakbang-hakbang na proseso ng pagsubok ay tinalakay sa ibaba.
- Una, ikonekta ang multimeter GND sa negatibong terminal ng baterya at magpatakbo ng mabilis na posibilidad sa pamamagitan ng pag-verify sa boltahe ng baterya. Ito ay dapat na humigit-kumulang 12.6 V sa pamamagitan ng pag-ON ng baterya at pag-OFF ng makina.
- Tingnan ang manual ng serbisyo ng manufacturer para makilala ang signal, GND, 5V reference at back-probe ang mga wire.
- I-on ang switch ng ignition nang hindi sinisimulan ang makina. Kaya dapat magpakita ang multimeter ng boltahe sa hanay na 4.5 hanggang 5V pangunahin para sa 5V reference, isang stable na 0V para sa GND wire. Para sa signal wire, ito ay mula sa 0.5 at 4.5 volts.
- I-ON ang makina sa pamamagitan ng signal wire back-probed.
- Baliktarin ang makina at obserbahan kung may pagbabago sa loob ng pagbabasa ng boltahe. Kung walang pagbabago, magpatuloy upang suriin ang mga connecting hose sa pamamagitan ng pressure gauge.
- Alisin ang mga hose mula sa pressure sensor kapag tumatakbo pa rin ang makina,.
- Sa tulong ng isang pressure gauge, kalkulahin ang presyon ng parehong hose. Para sa sapat na katumpakan, gumamit ng exhaust back pressure gauge upang sukatin ang 0 hanggang 15 PSI.
- Muli i-verify ang boltahe ng signal at ang boltahe ay dapat magbasa ng isang numero sa pagitan ng mga halaga ng presyon ng hose.
Kung ang iyong boltahe ay lubos na nagbabago o ang mga halaga ng presyon ay hindi katumbas ng pagbabasa ng boltahe, kung gayon ang differential pressure sensor ay may depekto at kakailanganing baguhin.
Mga sintomas
Kasama sa masamang sintomas ng differential pressure sensor ang kontaminasyon, mga nasira na electronics mula sa matinding init ng engine, at mga barado at pinsala sa vibration mula sa matagal na karanasan sa loob ng seksyon ng engine.
- Ang pinakakaraniwang sanhi ng isyu sa ganitong uri ng sensor ay pinsala sa diaphragm. Kaya nagiging sanhi ito ng pagkasira ng differential pressure sensor (o) pagkawala ng kakayahang mag-flex at mag-react sa mga pagbabago sa loob ng pressure.
- Ang isa pang isyu ay pinsala sa port region ng sensor dahil sa contamination lodging o debris sa loob ng tube at paghihigpit sa tamang daloy ng likido papunta sa sensor.
- Sa tuwing nagtatapos ang differential pressure sensor na nagsenyas sa PCM na mag-restart, ang sensor na ito ay nahaharangan ng mga pollutant.
- Ang ilan sa mga senyales na tumutukoy sa sensor na hindi ito nagre-regenerate nang tama dahil sa pagkabigo ng sensor, mahinang fuel economy, mahinang performance ng engine, mataas na temperatura ng engine, pagtaas ng itim na usok mula sa tambutso, maximum na temperatura ng transmission, atbp.
- Sa tuwing nabigo ang sensor, ang mga gas na tambutso ay hindi maaaring ganap na mapurga kapag ang backpressure ay nagtulak ng tambutso pabalik sa combustion chamber na nagiging sanhi ng paghalo ng sensor sa langis ng makina.
- Kabilang sa mga pangunahing sintomas ng pagkabigo ng sensor ng differential pressure; misfire/detonation, kakulangan ng engine power, tingnan kung naka-on ang ilaw ng engine, sobrang paggamit ng gasolina, at hindi maganda ang start ng makina.
- Kapag nag-troubleshoot ng mga sensor ng engine, inirerekomenda na maghanap muna ng anumang mga palatandaan ng nakikitang pinsala. Suriin ang lahat ng koneksyon, simula sa sensor electrical connector, at hanapin ang anumang pinsala tulad ng pag-crack o pagkatunaw. Ang anumang nasira na mga wire ay kailangang palitan.
- Susunod, siyasatin ang mga hose na konektado sa sensor. Muli, hanapin ang anumang pinsala tulad ng pag-crack o pagkatunaw.
- Kung nasira ang mga hose, kakailanganin itong palitan at malamang na i-rerouting upang hindi na muling masira sa parehong paraan. Kung ang mga hose ay mukhang nasa mabuting pisikal na kondisyon, tingnan kung may bara o bara. Kung barado, ang mga hose ay kailangang i-clear o palitan.
Mga Gamit/Aplikasyon
Ang mga application ng differential pressure sensor ay tinalakay sa ibaba.
- Ang mga differential pressure sensor ay ginagamit sa larangang medikal para sa paggamot ng deep vein thrombosis.
- Ginagamit din ang mga ito sa mga infusion pump, respirator at kagamitan sa pagtuklas ng paghinga.
- Ang mga sensor na ito ay matatagpuan sa maraming lokasyon para sa Flow sensing, level o depth sensing, at leak testing.
- Ang mga differential pressure sensor ay madalas na matatagpuan sa mga industriyal na kapaligiran kung saan ang isang pagkakaiba-iba sa loob ng presyon ay maaaring gamitin upang magpasya sa daloy ng mga likido o gas.
- Ginagamit ang mga ito sa mga effluent treatment plant, pagpoproseso ng langis at gas sa ilalim ng dagat, at mga remote na sistema ng pag-init na gumagamit ng pinainit na tubig (o) singaw.
- Sa pangkalahatan, ginagamit ang mga ito para sa pagsubaybay sa differential pressure at pagkontrol ng tubig, mga gas, at langis.
- Matatagpuan din ang mga ito sa pagsukat ng antas sa loob ng mga saradong lalagyan, pagsubaybay sa filter at mga sistemang kritikal sa kaligtasan.
- Ginagamit ang mga sensor na ito sa maraming application sa loob ng mga data center.
- Nakakatulong ang mga ito sa pagsukat ng daloy sa mga venturi tube, pitot tube, orifice plate at iba pang flow-based na application.
- Ang differential pressure sensor ay ginagamit upang subaybayan ang daloy ng proseso, sukatin ang mga ligtas na antas sa loob ng mga likidong tangke, at pamahalaan ang mga control loop.
- Ginagamit ang mga ito sa malilinis na silid, HVAC at automation ng gusali, mga ospital, mga isolation chamber, laboratoryo, industriya ng parmasyutiko, atbp.
- Ginagamit ng napakatumpak na mga device ang mga sensor na ito para sa lahat ng hindi agresibo at hindi nasusunog na mga gas.
- Magagamit ang mga ito para sa pagsubaybay sa mga filter sa loob ng iba't ibang mga application
- Ang mga differential pressure sensor ay matatagpuan sa mga fire protector system sa kanilang sprinkler unit.
- Ang mga ito ay lubhang nakakatulong sa tuwing ang dami ng likido sa loob ng isang saradong sisidlan ay dapat ding sukatin.
Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng isang kaugalian pressure sensor, gumagana ito , at mga aplikasyon nito. Ang sensor na ito ay isang mahalagang bahagi sa iba't ibang mga aplikasyon sa iba't ibang industriya. Masusukat ng sensor na ito ang mga variation ng pressure na may mataas na katumpakan na nagbibigay-daan sa secure at mahusay na proseso ng maraming system.
Ang mga aparato sa pagsukat ay nakalantad lamang sa isang malawak na hanay ng mga thermal, kemikal, o mekanikal na stress upang ang mga sinusukat na halaga ay mag-iba at mawala ang katumpakan sa paglipas ng panahon. Halimbawa, ang hysteresis o Zero offset ay maaaring humantong sa mga panganib sa seguridad at pagbawas sa kahusayan ng proseso. Kaya't hindi maiiwasan ng madalas na pagkakalibrate ang mga naturang pagbabago, bagama't nakikita ang mga ito sa loob ng oras. Kaya, iminumungkahi na magsagawa ng Calibration taun-taon sa mga de-koryente at mekanikal na mga aparato sa pagsukat ng presyon. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang pressure sensor?
