విద్యుత్ పీడన సెన్సార్లు

నేడు, పరిశ్రమలోని వివిధ రంగాలలో ఒత్తిడిని కొలవడానికి, పాదరసం బేరోమీటర్లు మరియు అనరాయిడ్లు మాత్రమే కాకుండా, ఆపరేషన్ సూత్రం మరియు అటువంటి సెన్సార్ల యొక్క ప్రతి రకంలో అంతర్గతంగా ఉన్న ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు రెండింటిలోనూ విభిన్నమైన వివిధ సెన్సార్లు కూడా ఉపయోగించబడతాయి. ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్ విద్యుత్, ఎలక్ట్రానిక్ ప్రాతిపదికన నేరుగా ఒత్తిడి సెన్సార్లను అమలు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

కాబట్టి "ఎలక్ట్రికల్ ప్రెజర్ సెన్సార్" అనే పదానికి మనం అర్థం ఏమిటి? విద్యుత్ పీడన సెన్సార్లు అంటే ఏమిటి? అవి ఎలా ఏర్పాటు చేయబడ్డాయి మరియు వాటికి ఏ విధులు ఉన్నాయి? చివరగా, మీరు ఏ ప్రెజర్ సెన్సార్‌ని ఎంచుకోవాలి, తద్వారా ఇది ఒక నిర్దిష్ట ప్రయోజనం కోసం చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది? ఈ వ్యాసం యొక్క కోర్సులో మేము కనుగొంటాము.

మొదట, పదాన్ని నిర్వచిద్దాం. ప్రెజర్ సెన్సార్ అనేది ఒక పరికరం, దీని అవుట్‌పుట్ పారామితులు కొలిచిన ఒత్తిడిపై ఆధారపడి ఉంటాయి. పరీక్ష మాధ్యమం ఒక నిర్దిష్ట సెన్సార్ యొక్క అప్లికేషన్ ఆధారంగా ఆవిరి, ద్రవం లేదా కొంత వాయువు కావచ్చు.

ఆధునిక వ్యవస్థలకు శక్తి, చమురు, గ్యాస్, ఆహారం మరియు అనేక ఇతర పరిశ్రమల కోసం ఆటోమేషన్ సిస్టమ్‌ల యొక్క ముఖ్యమైన భాగాలుగా ఈ రకమైన ఖచ్చితమైన సాధనాలు అవసరం.మినియేచర్ ప్రెజర్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లు వైద్యంలో చాలా ముఖ్యమైనవి.

ప్రతి ఎలక్ట్రికల్ ప్రెజర్ సెన్సార్‌లో ఇవి ఉంటాయి: షాక్‌ను ప్రైమరీ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌కి ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగపడే సున్నితమైన మూలకం, సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ సర్క్యూట్ మరియు హౌసింగ్. ప్రధానంగా విద్యుత్ పీడన సెన్సార్లు విభజించబడ్డాయి:

• రెసిస్టివ్ (టెన్సోరెసిస్టివ్);

• పైజోఎలెక్ట్రిక్;

• పియెజో ప్రతిధ్వని;

• కెపాసిటివ్;

• ప్రేరక (అయస్కాంత);

• ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్.

రెసిస్టివ్ లేదా స్ట్రెయిన్ గేజ్ ప్రెజర్ సెన్సార్ ఇది ఒక పరికరం, దీని సున్నితమైన మూలకం ఒక వైకల్య లోడ్ చర్యలో దాని విద్యుత్ నిరోధకతను మారుస్తుంది. స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు సెన్సిటివ్ మెమ్బ్రేన్‌పై అమర్చబడి ఉంటాయి, అది ఒత్తిడికి లోనవుతుంది మరియు దానికి జోడించిన స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లను వంగి ఉంటుంది. స్ట్రెయిన్ గేజ్‌ల ప్రతిఘటన మారుతుంది మరియు కన్వర్టర్ యొక్క ప్రాధమిక సర్క్యూట్‌లో ప్రస్తుత పరిమాణం తదనుగుణంగా మారుతుంది.

ప్రతి స్ట్రెయిన్ గేజ్ యొక్క వాహక మూలకాలను సాగదీయడం వల్ల పొడవు పెరుగుదల మరియు క్రాస్-సెక్షన్ తగ్గుతుంది, ఫలితంగా ప్రతిఘటన పెరుగుతుంది. కుదింపులో ఇది వ్యతిరేకం. ప్రతిఘటనలో సాపేక్ష మార్పులు వెయ్యిలో కొలుస్తారు, కాబట్టి ADCలతో కూడిన ఖచ్చితమైన యాంప్లిఫైయర్‌లు సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ సర్క్యూట్‌లలో ఉపయోగించబడతాయి. అందువలన, స్ట్రెయిన్ సెమీకండక్టర్ లేదా కండక్టర్ యొక్క విద్యుత్ నిరోధకతలో మార్పుగా మార్చబడుతుంది మరియు తరువాత వోల్టేజ్ సిగ్నల్‌గా మారుతుంది.

స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు సాధారణంగా జిగ్‌జాగ్ కండక్టివ్ లేదా సెమీకండక్టర్ ఎలిమెంట్, ఇది మెమ్బ్రేన్‌కు కట్టుబడి ఉండే ఫ్లెక్సిబుల్ బేస్‌కు వర్తించబడుతుంది. సబ్‌స్ట్రేట్ సాధారణంగా మైకా, కాగితం లేదా పాలిమర్ ఫిల్మ్‌తో తయారు చేయబడుతుంది మరియు వాహక మూలకం ఒక రేకు, సన్నని తీగ లేదా సెమీకండక్టర్ వాక్యూమ్-లోహంపై స్ప్రే చేయబడుతుంది.కొలిచే సర్క్యూట్‌కు స్ట్రెయిన్ గేజ్ యొక్క సున్నితమైన మూలకం యొక్క కనెక్షన్ కాంటాక్ట్ ప్యాడ్‌లు లేదా వైర్‌లను ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది. స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు సాధారణంగా 2 నుండి 10 చ.మి.మీ విస్తీర్ణం కలిగి ఉంటాయి.

సెల్ సెన్సార్లను లోడ్ చేయండి ఒత్తిడి స్థాయిలు, సంపీడన బలం మరియు బరువు కొలతలను అంచనా వేయడానికి గొప్పది.

తదుపరి రకం విద్యుత్ పీడన సెన్సార్ పైజోఎలెక్ట్రిక్... ఇక్కడ, పైజోఎలెక్ట్రిక్ మూలకం సున్నితమైన మూలకం వలె పనిచేస్తుంది.పైజోఎలెక్ట్రిక్‌పై ఆధారపడిన పైజోఎలెక్ట్రిక్ మూలకం వైకల్యానికి గురైనప్పుడు విద్యుత్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది డైరెక్ట్ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం అని పిలవబడుతుంది. పైజోఎలెక్ట్రిక్ మూలకం కొలిచిన మాధ్యమంలో ఉంచబడుతుంది మరియు అప్పుడు ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ సర్క్యూట్‌లోని కరెంట్ ఆ మాధ్యమంలో ఒత్తిడి మార్పుకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క రూపానికి స్థిరమైన పీడనం కంటే ఒత్తిడిలో ఖచ్చితమైన మార్పు అవసరం కాబట్టి, ఈ రకమైన పీడన ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ డైనమిక్ పీడన కొలతకు మాత్రమే అనుకూలంగా ఉంటుంది. ఒత్తిడి స్థిరంగా ఉంటే, అప్పుడు పైజోఎలెక్ట్రిక్ మూలకం యొక్క వైకల్య ప్రక్రియ జరగదు మరియు పైజోఎలెక్ట్రిక్ ద్వారా కరెంట్ ఉత్పత్తి చేయబడదు.

పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రెజర్ సెన్సార్లు ఉపయోగించబడతాయి, ఉదాహరణకు, నీరు, ఆవిరి, వాయువు మరియు ఇతర సజాతీయ మాధ్యమాల కోసం వోర్టెక్స్ మీటర్ల ప్రాథమిక ప్రవాహ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లలో. అటువంటి సెన్సార్‌లు ప్రవాహ శరీరం వెనుక పదుల నుండి వందల మిల్లీమీటర్ల నామమాత్రపు ఓపెనింగ్‌తో పైప్‌లైన్‌లో జతలుగా వ్యవస్థాపించబడతాయి మరియు తద్వారా ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు సంఖ్య వాల్యూమెట్రిక్ ఫ్లో రేట్ మరియు ఫ్లో రేట్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉండే వోర్టీస్‌లను నమోదు చేస్తాయి.

మరింత పైజో-రెసొనెంట్ ప్రెజర్ సెన్సార్‌లను పరిగణించండి... పైజో-రెసొనెంట్ ప్రెజర్ సెన్సార్‌లలో, రివర్స్ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ పనిచేస్తుంది, దీనిలో పైజోఎలెక్ట్రిక్ అప్లైడ్ వోల్టేజ్ చర్యలో వైకల్యం చెందుతుంది మరియు అధిక వోల్టేజ్, వైకల్యం బలంగా ఉంటుంది. సెన్సార్ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్లేట్ రూపంలో రెసొనేటర్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, దాని రెండు వైపులా ఎలక్ట్రోడ్లు జతచేయబడతాయి.

ఎలక్ట్రోడ్‌లకు ప్రత్యామ్నాయ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, ప్లేట్ మెటీరియల్ కంపిస్తుంది, ఒక దిశలో లేదా మరొకదానిలో వంగి ఉంటుంది మరియు కంపనాల ఫ్రీక్వెన్సీ అనువర్తిత వోల్టేజ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీకి సమానంగా ఉంటుంది. అయితే, ప్లేట్ ఇప్పుడు దానికి బాహ్య శక్తిని వర్తింపజేయడం ద్వారా వైకల్యంతో ఉంటే, ఉదాహరణకు ఒత్తిడి-సెన్సిటివ్ మెమ్బ్రేన్ ద్వారా, అప్పుడు రెసొనేటర్ యొక్క ఉచిత డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీ మారుతుంది.

కాబట్టి, రెసొనేటర్ యొక్క సహజ పౌనఃపున్యం రెసొనేటర్‌పై నొక్కిన పొరపై ఒత్తిడి మొత్తాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది, ఫలితంగా ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పు వస్తుంది. ఉదాహరణగా, పియెజో రెసొనెన్స్ ఆధారంగా సంపూర్ణ పీడన సెన్సార్‌ను పరిగణించండి.

కొలిచిన పీడనం కనెక్షన్ 12 ద్వారా ఛాంబర్ 1కి ప్రసారం చేయబడుతుంది. ఛాంబర్ 1 పరికరం యొక్క సున్నితమైన కొలిచే భాగం నుండి పొర ద్వారా వేరు చేయబడుతుంది. బాడీ 2, బేస్ 6 మరియు మెమ్బ్రేన్ 10 కలిసి రెండవ సీల్డ్ ఛాంబర్‌ను ఏర్పరచడానికి సీలు చేయబడ్డాయి. బేస్ 6 యొక్క రెండవ సీల్డ్ ఛాంబర్‌లో, హోల్డర్లు 9 మరియు 4 స్థిరంగా ఉంటాయి, వీటిలో రెండవది బ్రిడ్జ్ 3 ద్వారా బేస్ 6కి జోడించబడుతుంది. హోల్డర్ 4 సెన్సిటివ్ రెసొనేటర్‌ను పరిష్కరించడానికి పనిచేస్తుంది 5. సపోర్టింగ్ రెసొనేటర్ 8 హోల్డర్ ద్వారా పరిష్కరించబడింది 9.

కొలిచిన పీడనం యొక్క చర్యలో, బాల్ 14పై స్లీవ్ 13 ద్వారా పొర 10 ప్రెస్సెస్, ఇది హోల్డర్ 4లో కూడా స్థిరంగా ఉంటుంది.బాల్ 14, ప్రతిగా, సెన్సిటివ్ రెసొనేటర్ 5ని నొక్కుతుంది. వైర్లు 7, బేస్ 6లో స్థిరపరచబడి, రెసొనేటర్లు 8 మరియు 5లను వరుసగా 16 మరియు 17 జనరేటర్లకు కనెక్ట్ చేయండి. సంపూర్ణ పీడనం యొక్క పరిమాణానికి అనులోమానుపాతంలో సిగ్నల్ను రూపొందించడానికి, సర్క్యూట్ 15 ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది రెసొనేటర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీలలో వ్యత్యాసం నుండి అవుట్పుట్ సిగ్నల్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. సెన్సార్ కూడా క్రియాశీల థర్మోస్టాట్ 18 లో ఉంచబడుతుంది, ఇది 40 ° C స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రతను నిర్వహిస్తుంది.

సరళమైన వాటిలో కొన్ని కెపాసిటివ్ ప్రెజర్ సెన్సార్‌లు... రెండు ఫ్లాట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు మరియు వాటి మధ్య గ్యాప్ కెపాసిటర్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఎలక్ట్రోడ్లలో ఒకటి కొలిచిన పీడనం పనిచేసే పొర, ఇది వాస్తవానికి కెపాసిటర్ ప్లేట్ల మధ్య అంతరం యొక్క మందంలో మార్పుకు దారితీస్తుంది. ప్లేట్ల స్థిరమైన ప్రాంతానికి గ్యాప్ పరిమాణంలో మార్పుతో ఫ్లాట్ కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ మారుతుందని అందరికీ తెలుసు, అందువల్ల, ఒత్తిడిలో చాలా చిన్న మార్పులను కూడా గుర్తించడానికి, కెపాసిటివ్ సెన్సార్లు చాలా ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి.

చిన్న కొలతలు కలిగిన కెపాసిటివ్ ప్రెజర్ సెన్సార్లు ద్రవాలు, వాయువులు, ఆవిరిలో అధిక ఒత్తిడిని కొలవడానికి అనుమతిస్తాయి. కెపాసిటివ్ ప్రెజర్ సెన్సార్లు హైడ్రాలిక్ మరియు వాయు వ్యవస్థలను ఉపయోగించి వివిధ పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో, కంప్రెషర్లలో, పంపులలో, యంత్ర పరికరాలపై ఉపయోగపడతాయి. సెన్సార్ రూపకల్పన ఉష్ణోగ్రత తీవ్రతలు మరియు ప్రకంపనలకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, విద్యుదయస్కాంత జోక్యం మరియు దూకుడు పర్యావరణ పరిస్థితులకు రోగనిరోధక శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.

కెపాసిటివ్ - ఇండక్టివ్ లేదా మాగ్నెటిక్ సెన్సార్‌లకు రిమోట్‌గా సమానమైన మరొక రకమైన విద్యుత్ పీడన సెన్సార్లు... పీడన-సెన్సిటివ్ కండక్టివ్ మెమ్బ్రేన్ సన్నని W- ఆకారపు మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ నుండి కొంత దూరంలో ఉంది, దీని మధ్య కోర్లో కాయిల్ గాయమవుతుంది.మెమ్బ్రేన్ మరియు మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ మధ్య ఒక నిర్దిష్ట గాలి గ్యాప్ సెట్ చేయబడింది.

కాయిల్‌కు వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, దానిలోని కరెంట్ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ ద్వారా మరియు గాలి గ్యాప్ ద్వారా మరియు పొర ద్వారా మూసివేయబడుతుంది. గ్యాప్‌లోని అయస్కాంత పారగమ్యత మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ మరియు మెమ్బ్రేన్‌లో కంటే సుమారు 1000 రెట్లు చిన్నది కాబట్టి, గ్యాప్ యొక్క మందంలో చిన్న మార్పు కూడా సర్క్యూట్ యొక్క ఇండక్టెన్స్‌లో గుర్తించదగిన మార్పుకు దారితీస్తుంది.

కొలిచిన ఒత్తిడి ప్రభావంతో, సెన్సార్ డయాఫ్రాగమ్ వంగి ఉంటుంది మరియు కాయిల్ యొక్క సంక్లిష్ట నిరోధకత మారుతుంది. ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ ఈ మార్పును ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా మారుస్తుంది. కన్వర్టర్ యొక్క కొలిచే భాగం వంతెన సర్క్యూట్ ప్రకారం తయారు చేయబడింది, ఇక్కడ సెన్సార్ యొక్క కాయిల్ చేతులు ఒకటిగా చేర్చబడుతుంది. ADCని ఉపయోగించి, కొలిచే భాగం నుండి సిగ్నల్ కొలిచిన ఒత్తిడికి అనులోమానుపాతంలో విద్యుత్ సిగ్నల్‌గా మార్చబడుతుంది.

మేము చూసే చివరి రకం ప్రెజర్ సెన్సార్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ సెన్సార్లు… అవి ఒత్తిడిని గుర్తించడం చాలా సులభం, అధిక రిజల్యూషన్ కలిగి ఉంటాయి, అధిక సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఉష్ణ స్థిరంగా ఉంటాయి. చిన్న డిస్ప్లేస్‌మెంట్‌లను కొలవడానికి ఫాబ్రీ-పెరోట్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్‌ను ఉపయోగించి కాంతి జోక్యం ఆధారంగా పనిచేస్తోంది, ఈ సెన్సార్‌లు ప్రత్యేకించి ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి. ఎపర్చరుతో కూడిన ఆప్టికల్ కన్వర్టర్ క్రిస్టల్, LED మరియు మూడు ఫోటోడియోడ్‌లతో కూడిన డిటెక్టర్ అటువంటి సెన్సార్ యొక్క ప్రధాన భాగాలు.

చిన్న మందం తేడాతో ఫాబి-పెరోట్ ఆప్టికల్ ఫిల్టర్‌లు రెండు ఫోటోడియోడ్‌లకు జోడించబడ్డాయి. ఈ ఫిల్టర్లు సిలికాన్ ఆక్సైడ్ పొరతో కప్పబడిన ముందు ఉపరితలం నుండి ప్రతిబింబించే సిలికాన్ అద్దాలు, దీని ఉపరితలంపై అల్యూమినియం యొక్క పలుచని పొర జమ చేయబడుతుంది.

ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్ కెపాసిటివ్ ప్రెజర్ సెన్సార్‌ను పోలి ఉంటుంది, మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లో చెక్కడం ద్వారా ఏర్పడిన డయాఫ్రాగమ్ మెటల్ యొక్క పలుచని పొరతో కప్పబడి ఉంటుంది. గ్లాస్ ప్లేట్ దిగువ భాగంలో కూడా మెటల్ పూత ఉంటుంది. గ్లాస్ ప్లేట్ మరియు సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య వెడల్పు w గ్యాప్ ఉంది, రెండు స్పేసర్‌లను ఉపయోగించి పొందవచ్చు.

మెటల్ యొక్క రెండు పొరలు ఫాబియా-పెరోట్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్‌ను వేరియబుల్ ఎయిర్ గ్యాప్ wతో ఏర్పరుస్తాయి, వీటిలో ఇవి ఉంటాయి: పొరపై ఉన్న కదిలే అద్దం, ఒత్తిడి మారినప్పుడు దాని స్థానాన్ని మారుస్తుంది మరియు గాజు పలకపై దానికి సమాంతరంగా స్థిర అపారదర్శక అద్దం ఉంటుంది.

దీని ఆధారంగా, FISO టెక్నాలజీస్ కేవలం 0.55 మిమీ వ్యాసం కలిగిన మైక్రోస్కోపిక్ సెన్సిటివ్ ప్రెజర్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇవి సూది కన్ను గుండా సులభంగా వెళతాయి. కాథెటర్ సహాయంతో, ఒక చిన్న సెన్సార్ అధ్యయనం చేయబడిన వాల్యూమ్‌లోకి చొప్పించబడుతుంది, దాని లోపల ఒత్తిడిని కొలుస్తారు.

ఆప్టికల్ ఫైబర్ ఒక ఇంటెలిజెంట్ సెన్సార్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంది, దీనిలో మైక్రోప్రాసెసర్ నియంత్రణలో, ఫైబర్‌లోకి ప్రవేశపెట్టిన మోనోక్రోమటిక్ లైట్ యొక్క మూలం ఆన్ చేయబడుతుంది, వెనుక-ప్రతిబింబించిన కాంతి ప్రవాహం యొక్క తీవ్రత కొలుస్తారు, బాహ్య పీడనం సెన్సార్ కాలిబ్రేషన్ డేటా నుండి లెక్కించబడుతుంది మరియు డిస్ప్లేలో ప్రదర్శించబడుతుంది. ఔషధం లో, ఉదాహరణకు, ఇటువంటి సెన్సార్లు ఇంట్రాక్రానియల్ ఒత్తిడిని పర్యవేక్షించడానికి, పుపుస ధమనులలో రక్తపోటును కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు, ఇది ఏ ఇతర మార్గంలో చేరుకోదు.