Датчик перепада давления: схема, интерфейс, типы, испытания, симптомы и его использование

Иногда определение общего давления жидкости (или) газа не имеет существенного значения, но в качестве альтернативы необходимо просто определить разницу между двумя точками внутри наблюдаемой системы. Поэтому в таких условиях применяется датчик перепада давления. Этот датчик обеспечивает сравнительные измерения между двумя точками до и после клапана внутри трубопровода. Если клапан полностью открыт, то давление с обеих сторон должно быть одинаковым. Если давление меняется, возможно, клапан не открыт (или) имеется препятствие. В этой статье кратко объясняется датчик перепада давления , их работа и применение.

Что такое датчик перепада давления?

Датчик перепада давления — это тип датчика, используемый для измерения изменения давления в двух точках и обеспечивающий относительное измерение между этими двумя точками. Это давление датчики известны своей надежностью и качеством. Функция датчика перепада давления заключается в предоставлении данных о взаимном соединении двух диапазонов давления в газах, жидкостях и паре. Они используются для безопасного и надежного определения изменения давления. Этот датчик имеет множество применений в различных отраслях, включая управление и оптимизацию. Их также можно найти в критически важных системах безопасности, мониторинге фильтров и измерении уровня в закрытых контейнерах.

Эти датчики разработаны в основном с емкостное зондирование технологии. Этот датчик имеет тонкие диафрагмы, расположенные между двумя параллельными металлическими пластинами. Всякий раз, когда прикладывается внешняя сила, диафрагма немного прогибается, вызывая изменение емкости и, следовательно, изменение выходного сигнала датчика.

Датчик перепада давления работает

Датчик перепада давления работает путем измерения перепада давления между двумя точками внутри трубы. В одной точке трубопровода он сообщает о состоянии заправки противосажевого фильтра и проверяет его работу, а в другой точке он контролирует рециркуляцию выхлопных газов низкого давления. Обычно эти датчики оснащены двумя портами, к которым можно подключить трубы. После этого трубы просто подключаются к системе в том месте, где необходимо провести измерение.

Цепь датчика перепада давления

Схема датчика перепада давления с использованием двух тензодатчики показано ниже. В этой схеме используется согласованная пара тензодатчиков. Всякий раз, когда перепад давления увеличивается, один тензорезистор сжимается, тогда как другой тензорезистор растягивается. В следующей схеме вольтметр зарегистрирует дисбаланс мостовой схемы, и это будет отображаться как измерение давления:

Используя эту схему, мы можем определить следующее:

Определите, какой порт в контуре является портом «высокого» давления.

Порт «B» в контуре является портом «высокого» давления.

Если постоянный резистор R1 не размыкается, определите, что регистрирует вольтметр.

Если постоянный резистор «R1» не размыкается, то вольтметр в цепи работает полностью в повышенном диапазоне.

Определите неисправный компонент, который приводит к полному повышению шкалы вольтметра.

Компонент неисправности, который полностью повышает диапазон вольтметра, выглядит следующим образом:

Тензодатчик 1 вышел из строя, он будет закорочен.
Тензометрический датчик 2 выйдет из строя, тогда он откроется.
Когда «R1» выйдет из строя, он откроется.
Когда «R2» выйдет из строя, он будет закорочен.

Датчик перепада давления MPX7002DP, взаимодействующий с Arduino Uno

Интерфейс датчика перепада давления MPX7002DP с использованием Ардуино Уно показано ниже. Этот интерфейс помогает в разработке медицинского устройства с открытым исходным кодом. Это медицинское устройство используется врачами и медицинскими работниками для лечения различных респираторных заболеваний. Здесь используется коммутационная плата датчика перепада давления, в которой используется датчик перепада давления MPX7002DP.

Необходимые компоненты для создания этого интерфейса в основном включают в себя; датчик перепада давления MPX7002DP и ​​плата Arduino Uno. Соединения этого интерфейса следующие:

Земля датчика перепада давления MPX7002DP подключена к выводу GND платы Arduino Uno.

Вывод +5В датчика подключен к +5В Arduino.

Аналоговый вывод датчика подключен к выводу A0 Arduino.

После того, как все подключения выполнены, загрузите код в Плата Ардуино который считывает датчик давления в Arduino.

// Тестовый код MPX7002DP
// Этот код проверяет MPX7002DP
// Датчик давления, подключенный к A0
int SensorPin = A0; // выбираем входной контакт для датчика давления
INT SensorValue = 0; // переменная для хранения значения необработанных данных, поступающих с датчика
выходное значение с плавающей запятой = 0; // переменная для хранения преобразованного значения кПа
недействительная настройка() {
//Запускаем последовательный порт на скорости 9600 бит/с и ждем открытия порта:
Серийный.начало(9600);
в то время как (!Serial) {
; // ждем подключения последовательного порта. Требуется только для собственного порта USB
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Датчик давления включен Аналоговый контакт 0
}
недействительный цикл() {
// считываем значение с датчика:
SensorValue = AnalogRead (SensorPin);
// сопоставляем необработанные данные с кПа
выходное значение = карта (значение датчика, 0, 1023, -2000, 2000);
// выводим результаты на последовательный монитор:
Serial.print('датчик =');
Serial.print(значение датчика);
Serial.print('\toutput = ');
Serial.println(выходное значение);
// ждем 100 миллисекунд перед следующим циклом
// для аналого-цифрового преобразователя и
// датчик давления для стабилизации после последнего показания:
задержка(100);
}

Выход датчика перепада давления подключен к аналоговому выводу A0. Таким образом, фактические данные будут храниться как целочисленное значение в переменной SensorPin.

Необработанные преобразованные аналоговые данные хранятся в целочисленной переменной, известной как SensorValue.

Выходные данные, измененные в кПа, будут храниться в переменной с плавающей запятой, известной как выходные данные.

Последовательная связь в функции настройки инициализируется, и переменную SensorPin можно указать в качестве входа.

Данные датчика в функции контура считываются с аналогового вывода и преобразуются в значение кПа.

После этого данные отправляются на последовательный терминал, после чего их можно просмотреть.

Чтобы система могла разрешить ситуацию, вводится задержка в сто миллисекунд.

После этого вся процедура повторяется навсегда!

Типы датчиков перепада давления

Обычно используются следующие типы датчиков перепада давления; резистивные, пьезоэлектрические, емкостные, МЭМС и оптические.

Резистивный тип

Резистивный датчик перепада давления использует изменение электрического сопротивления тензодатчика для измерения изменений давления. Он прикреплен к диафрагме, которая открыта для среды под давлением. Тензорезистор включает в себя металлический резистивный элемент на гибкой основе и соединяется с диафрагмой или (или) наносится непосредственно с помощью тонкопленочных процессов. Металлическая диафрагма обеспечивает высокое избыточное давление и способность к разрывному давлению.

А тензодатчик наносится на керамическую диафрагму методом толстопленочного осаждения. По сравнению с устройствами с металлической диафрагмой, разрывное давление и устойчивость к избыточному давлению обычно намного ниже. Эти датчики используют изменение удельного сопротивления полупроводниковых материалов всякий раз, когда они подвергаются напряжению из-за отклонения диафрагмы. Величина изменения будет в сто раз лучше по сравнению с изменением сопротивления, генерируемым металлическим тензодатчиком. Таким образом, эти датчики измеряют меньшие изменения давления, чем керамические или металлические датчики.

Пьезоэлектрический тип

Датчик перепада давления этого типа использует свойство пьезоэлектрических материалов создавать заряд на поверхности при каждом приложении давления. Здесь приложенная сила и величина заряда пропорциональны друг другу, а полярность выражает путь движения. Заряд накапливается и быстро рассеивается при изменении давления, что позволяет быстро меняться при измерении динамического давления.

Оптический тип

Датчик перепада давления этого типа использует интерферометрию для измерения изменений, вызванных давлением в оптическом волокне, которые не прерываются электромагнитными помехами. Он используется в шумной среде (или) вблизи таких источников, как рентгенографическое оборудование. Они могут быть сформированы с помощью небольших компонентов (или) по технологии MEMS, которая безопасна с медицинской точки зрения для местного применения. Он измеряет давление в нескольких точках вдоль оптического волокна.

МЭМС технология

Термин МЭМС В MEMS-сенсоре означает «Микро-Электро-Механическая Система», которая имеет емкостный или пьезо-чувствительный механизм, изготовленный из кремния с разрешением микронного уровня. Электрический выходной сигнал МЭМС малой величины может быть преобразован в аналоговый (или) цифровой сигнал с помощью встроенной электроники формирования сигнала. Это небольшие устройства для поверхностного монтажа, обычно толщиной всего 2–3 мм с каждой стороны.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как изготовление МЭМС .

Как проверить датчик перепада давления?

Датчик перепада давления можно проверить с помощью мультиметра, установив его на напряжение 20 В и манометра. Пошаговый процесс тестирования описан ниже.

• Сначала подключите заземление мультиметра к отрицательной клемме аккумулятора и быстро проверьте достоверность, проверив напряжение аккумулятора. Оно должно составлять примерно 12,6 В при включении аккумулятора и выключении двигателя.
• Обратитесь к руководству по обслуживанию производителя, чтобы распознать сигнал, заземление, опорное напряжение 5 В и проверить провода.
• Включите зажигание, не запуская двигатель. Таким образом, мультиметр должен отображать напряжение в диапазоне от 4,5 до 5 В, главным образом для опорного напряжения 5 В, и стабильное значение 0 В для провода GND. Для сигнального провода оно варьируется от 0,5 до 4,5 Вольт.
• Включите двигатель с помощью обратного щупа сигнального провода.
• Запустите двигатель задним ходом и посмотрите, есть ли изменения в показаниях напряжения. Если изменений нет, переходим к проверке соединительных шлангов через манометр.
• Снимите шланги с датчика давления при работающем двигателе.
• С помощью манометра рассчитайте давление в обоих шлангах. Для обеспечения достаточной точности используйте манометр противодавления выхлопных газов для измерения давления от 0 до 15 фунтов на квадратный дюйм.
• Еще раз проверьте напряжение сигнала. Напряжение должно быть числом между значениями давления в шланге.
  Если ваше напряжение сильно меняется или значения давления не соответствуют показаниям напряжения, то датчик перепада давления неисправен и его необходимо заменить.

Симптомы

К плохим симптомам датчиков перепада давления относятся загрязнение, повреждение электроники из-за сильного нагрева двигателя, а также засорение и вибрационные травмы из-за длительного пребывания в секции двигателя.

• Наиболее распространенной проблемой в датчиках этого типа является повреждение диафрагмы. Таким образом, это приводит к тому, что датчик перепада давления искажается (или) теряет способность изгибаться и реагировать на изменения давления.
• Еще одна проблема — повреждение области порта датчика из-за скопления загрязнений или мусора внутри трубки и ограничения правильного потока жидкости в датчик.
• Всякий раз, когда датчик перепада давления перестает подавать сигнал PCM о перезапуске, этот датчик засоряется загрязняющими веществами.
• Некоторые из признаков, указывающих на датчик, что он не выполняет правильную регенерацию из-за неисправности датчика, плохой экономии топлива, плохой работы двигателя, высоких температур двигателя, увеличения черного дыма из выхлопной системы, максимальных температур трансмиссии и т. д.
• Когда датчик выходит из строя, выхлопные газы не могут быть полностью удалены, поскольку противодавление выталкивает выхлопные газы обратно в камеру сгорания, вызывая смешивание датчика с моторным маслом.
• К основным симптомам неисправности датчика перепада давления относятся: пропуски зажигания/детонация, недостаточная мощность двигателя, проверьте, горит ли индикатор двигателя, чрезмерный расход топлива, двигатель плохо запускается.
• При устранении неисправностей датчиков двигателя рекомендуется в первую очередь искать любые видимые признаки повреждений. Проверьте все соединения, начиная с электрического разъема датчика, и обратите внимание на любые повреждения, такие как трещины или плавление. Любые поврежденные провода необходимо заменить.
• Далее осмотрите шланги, подсоединенные к датчику. Опять же, обратите внимание на любые повреждения, такие как трещины или плавление.
• Если шланги повреждены, их необходимо заменить и, скорее всего, изменить маршрут, чтобы они больше не были повреждены таким же образом. Если шланги находятся в хорошем физическом состоянии, проверьте их на наличие закупорок или засоров. В случае засорения шланги необходимо прочистить или заменить.

Использование/Приложения

Применение датчиков перепада давления обсуждается ниже.

• Датчики перепада давления используются в медицинской сфере для лечения тромбоза глубоких вен.
• Они также используются в инфузионных насосах, респираторах и оборудовании для обнаружения дыхания.
• Эти датчики можно найти во многих местах для измерения расхода, уровня или глубины, а также проверки герметичности.
• Датчики перепада давления часто встречаются в промышленных условиях, где изменение давления может быть использовано для определения расхода жидкостей или газов.
• Они используются на станциях очистки сточных вод, при подводной переработке нефти и газа, а также в удаленных системах отопления, в которых используется нагретая вода (или) пар.
• Обычно они используются для мониторинга и контроля перепада давления воды, газов и масла.
• Они также используются при измерении уровня в закрытых контейнерах, мониторинге фильтров и системах, критически важных для безопасности.
• Эти датчики используются во многих приложениях в центрах обработки данных.
• Они очень полезны при измерении расхода в трубках Вентури, трубках Пито, диафрагмах и других устройствах, основанных на измерении расхода.
• Датчик перепада давления используется для контроля технологического потока, измерения безопасных уровней в резервуарах с жидкостью и управления контурами управления.
• Они используются в чистых помещениях, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и автоматизации зданий, больницах, изоляционных камерах, лабораториях, фармацевтической промышленности и т. д.
• Чрезвычайно точные устройства используют эти датчики для всех неагрессивных и негорючих газов.
• Их можно использовать для мониторинга фильтров в различных приложениях.
• Датчики перепада давления можно найти в системах противопожарной защиты в спринклерном блоке.
• Они очень полезны, когда необходимо измерить количество жидкости в закрытом сосуде.

Таким образом, это обзор дифференциала датчик давления, работает и его приложения. Этот датчик является важным компонентом в различных приложениях в различных отраслях. Этот датчик может измерять изменения давления с высокой точностью, что обеспечивает безопасный и эффективный процесс во многих системах.

Измерительные устройства просто подвергаются широкому спектру термических, химических или механических воздействий, в результате чего измеренные значения меняются и со временем теряют точность. Например, гистерезис или смещение нуля могут привести к угрозам безопасности и снижению эффективности процесса. Поэтому частая калибровка не может избежать таких изменений, хотя и обнаруживает их со временем. Таким образом, рекомендуется один раз в год выполнять калибровку электрических и механических устройств измерения давления. Вот вам вопрос, что такое датчик давления?