Как правильно выбрать датчик давления

Что такое пьезоэлектрический эффект?

Пьезоэлектричество было открыто в 1880 году братьями Жаком и Пьером Кюри. Они заметили, что при давлении на кварц или отдельные кристаллы образуется электрический заряд. Позже это явление получило название пьезоэлектрического эффекта.

Вскоре братья Кюри открыли обратный пьезоэлектрический эффект. Это было после приложения к материалу или кристаллу электрического поля, которое привело к механической деформации объекта.

Термин пьезоэлектричество происходит от греческого слова «пьезо», что обозначает сжатие. Стоит отметить, что от греческого слова «янтарь» происходит слово «электричество». Янтарь тоже может быть источником электрической энергии.

Многие современные электронные устройства используют пьезоэлектрический эффект для своей работы. Например, при использовании некоторых устройств распознавания звука микрофоны, которые они используют, работают на основе упомянутого выше эффекта. Пьезоэлектрический кристалл превращает энергию вашего голоса в электрический сигнал, с которым могут работать смартфоны, компьютеры и другие электронные устройства.

Создание некоторых продвинутых технологий тоже стало возможно благодаря пьезоэлектрическому эффекту. Например, мощные гидролокаторы используют маленькие чувствительные микрофоны и керамический звуковой датчик, созданные на основе пьезоэлектрического эффекта.

Толстопленочные сенсоры на металлической/керамической мембране

Данный тип тензорезистивных сенсоров является самых дешевым, и, как следствие, широко используется для производства недорогих преобразователей давления неагрессивных сред (вода, воздух, пар).

Толстопленочные сенсоры обладают следующими особенностями:

• Самое недорогое решение;
• Низкая точность — 0,5% или 1%;
• Измерение только высокого давления — от 1 бар и выше;
• Низкий запас по перегрузке, не более 2-кратной;
• Отсутствие термокомпенсации.

Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране

Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране были разработаны специально для применения в составе преобразователей высокого (более 100 бар) давления. Они обеспечивают хорошую линейность и повторяемость при работе с высокими значениями давления.

Особенности тонкопленочных сенсоров:

• Применяются только для высоких давлений — от 6 бар;
• Точность — не более 0,25%;
• Низкий запас по перегрузке, не более 2-х, иногда 4-кратной;
• Отсутствие термокомпенсации.

Керамические тензорезистивные сенсоры

Данный вид сенсоров используется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных к материалу керамики (как правило Al2O3), кроме пищевых продуктов (т. к. необходимо использование уплотнителя сенсора) и вязких сред. Данный тип сенсоров используют практически все ведущие производители преобразователей давления.

Особенности:

• Применяются для измерения как низкого так и высокого давления;
• Высокая точность — до 0,1%;
• Средняя устойчивость к перегрузкам;
• Шероховатая поверхность (нежелателен контакт с пищевыми средами).

Кремниевые тензорезистивные сенсоры

Кремниевые тензорезистивные сенсоры широко применяются всеми ведущими производителями преобразователей давления в сочетании с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали (или других химически стойких сплавов) для высокоточного измерения давления различных сред.

Особенности:

• Применяются для измерения как низкого, так и высокого давления;
• Высокая точность — до 0,1%;
• Высокая устойчивость к перегрузкам.

Руководитель отдела маркетинга ООО «КИП-Сервис»Стариков И.И.

Выбор технологии датчика давления

Пьезорезистивные датчики имеют чувствительный элемент, который меняет сопротивление при воздействии на него давления. Датчики отличаются высокой чувствительностью и надежностью, обладают хорошим тепловым сопротивлением, но уровень выходного сигнала довольно низкий.

В пьезоэлектрическом датчике напряжение на элементе создается давлением на элемент пьезоэлектрического материала. Датчики отличаются широким диапазоном измерений и хорошим тепловым сопротивлением. Выходной сигнал также слабый, а точность ниже, чем у пьезорезистивных датчиков.

В конструкции емкостного датчика мембрана является одной из пластин конденсатора. Давление, воздействуя на мембрану, деформирует ее, вызывая изменение емкости конденсатора. Емкостные датчики чувствительны и обеспечивают высокую точность измерений, что делает их незаменимыми при измерении низкого давления, измеряемого в mbar. Важно исключить воздействие вибрации на датчики, так как она может повлиять на точность измерений.

Выходной сигнал

По типу выходного сигнала датчики давления подразделяются на:

• Модели с аналоговым выходным сигналом.
• Исполнения с цифровым выходным сигналом.
• Устройства с релейным выходным сигналом.

Унифицированный токовый сигнал 4…20 мА, где 4 мА соответствуют нижнему значению диапазона измерений, а 20 мА – верхнему является универсальным выходным сигналом для большинства датчиков давления. Помимо этого распространены датчики с токовым аналоговым выходным сигналом 0…20 мА, 0…5 мА, 20…0 мА и т.д. Также в промышленности встречаются датчики давления с выходным сигналом напряжения, например: 0…1 В, 0…10 В, 0…5 В.

Датчики давления с цифровым выходным сигналом, помимо аналогового 4…20 мА, могут выпускаться с поддержкой протокола HART, RS-485 и RS-232.

Приборы с релейным выходным сигналом предназначены для замыкания-размыкания цепи при достижении определенного значения давления, тем самым посылая сигнал на вторичные приборы контроля и управления.

Датчики абсолютного давления ps-01 и ps-02 – возможна ли взаимозамена

Эти популярные электронные устройства польского производства предназначены для ГБО 4-го поколения и устанавливаются в системах распределённого впрыска например Digitronic, Stag с целью передачи частотного сигнала ЭБУ. Оба прибора работают как на метане, так и на смеси пропан-бутан.

Их различие состоит в том, что МАП сенсор PS-01 измеряет лишь два параметра: давление газа у газовых форсунок, степень разрежения (вакуум) во впускном коллекторе, в то время как температура газа измеряется отдельным датчиком. А вот PS-02 более универсален: помимо давления и вакуума он определяет ещё тепловой режим (т.е. имеет в своём составе три разных датчика), что позволяет формировать более точный сигнал на ЭБУ.

При выходе из строя датчика PS-01 возникает естественное желание поменять его на более совершенный аналог. На первый взгляд, ничего сложного здесь нет, однако различная распиновка приборов может вызвать некоторые затруднения при решении данной задачи.

В нижеприведенной таблице приведены сведения о подключаемых контактах обоих МАП датчиков.

Как видим, разъём PS-02 содержит 5 контактов, а разъём PS-01 – только 4 ввиду отсутствия температурного датчика. Тем не менее, переключиться с одного прибора на другой вполне возможно.

Что касается оранжево-чёрного и чёрного провода, то тут всё ясно: вместо температурного датчика они присоединяются к разъёмам PS-02 соответствующего цвета. А для правильного подсоединения белых проводов нужно обратить внимание на маркировку клемм PS-01.

После подсоединения PS-02 остаётся демонтировать датчик температуры и ставший ненужным PS-01. Их можно выбросить, но лучше оставить – вдруг ещё пригодятся.

Датчики силы

Пьезоэлектрические датчики силы в последнее время принимают активное участие в лабораторных исследованиях. Они отличаются повышенной точностью и неплохой проводимостью

Однако важно отметить, что рабочая частота в данном случае находится на уровне 4 Гц

Многие модификации производятся с обычными контактными мембранами. Также стоит отметить, что в магазинах представлены проводные устройства с кварцевыми пластинами. Показатель проводимости у таких датчиков составляет примерно 5 мк. Многие модификации разрешается применять в условиях повышенной влажности. Емкость проводников в данном случае равняется 55 пФ. Модели у датчиков данного типа отсутствуют.

Как выбрать

• Тип давления. Важно определить, что вы будете измерять. Есть несколько типов давления: барометрическое, избыточное, вакуумное, относительное, абсолютное.
• Интервал разбега давления.
• Класс защиты датчика. Для разных условий работы определены свои степени защиты от пыли и влаги.
• Термокомпенсация. Эффекты температуры: например, расширение предметов, создают значительные помехи на результат измерения датчика. Если температура всегда изменяется в среде, то нужна термокомпенсация. Про границы температур тоже нельзя забывать.
• Вид материала. Свойства материала играют значительную роль для агрессивных условий.
• Тип сигнала выхода. Бывают цифровой вид и аналоговый. Нужно также учесть интервалы выхода сигнала, количество проводов.

Как отличить один преобразователь от другого

Основное отличие датчика избыточного давления от преобразователя абсолютного заключается в конструктивном решении. Сенсор мембранного блока первого в постоянном режиме сообщается с атмосферой посредством тоненькой трубочки (она заметна с внутренней стороны чувствительного элемента).

У второго преобразователя, еще при изготовлении, из мембранного блока полностью выкачивается воздух, вплоть до состояния вакуума. В результате прибор в неподключенном, но запитанном состоянии изначально показывает 100 кПа, так как мембрана с другой стороны испытывает атмосферное давление. Преобразователь избыточного параметра в такой же ситуации показывает близкое к нулю значение.

Как правильно выбрать датчик давления? | измеркон

Магнитные

Магнитные датчики давления еще называют индуктивными. Элементом чувствительности служит Е-пластина, в центре расположена катушка, и проводящая мембрана. Она расположена на малом расстоянии от конца пластины. При подсоединении обмотки образуется магнитный поток, он идет через пластину, промежуток воздуха и мембрану.

Магнитная проницаемость воздуха в зазоре в 1000 раз слабее мембраны и пластины. Малое изменение параметра зазора приводит к значительному изменению индуктивности.

При воздействии давления мембрана изгибается, сопротивление катушки меняется. Преобразователь переводит изменение в сигнал тока. Измерительный рабочий элемент преобразователя сделан по схеме моста, обмотка включена в плечо. АЦП подает сигнал от элемента измерения в виде сигнала от давления.

Механические

Когда говорят о механических измерителях давления, чаще всего подразумевают деформационные манометры. Рабочая среда или среды, в случае измерения разности давлений, воздействуют непосредственно на чувствительный элемент, по изменению характеристик которого и определяется измеряемая величина.

По элементу, который подвергается воздействию среды с избыточным давлением, различают следующие виды манометров:

• пружинные;

• сильфонные;

• мембранные.

Благодаря простоте устройства и дешевизне они получили широкое распространения, особенно как манометры прямого действия, независящие от подачи электроэнергии.

Устанавливаемые на трубопроводы и сосуды высокого давления, пружинные манометры основаны на изменении размера трубчатой пружины. Стрелка на дисковой шкале показывает значение давления рабочей среды. Существуют модификации данной конструкции. Дополнительные стрелки с электрическими контактами позволяют устройству сигнализировать о выходе измеряемой величины из рабочего диапазона.

В сильфонных преобразователях чувствительным элементом является кремнеорганическая жидкость в специальном закрытом чувствительном элементе. К нему подводятся две трубки, связанные уравнительный линией, это позволяет измерять не только избыточное давление, но и разницу.

Перемещение штока под действием гидравлической жидкости и используется для передачи информации о величине измеряемого параметра. При этом сильфонный манометр может комплектоваться различными передающими и отображающими устройствами, как прямыми шкалами, так и цифровыми.

Преобразователь давления с мембранным чувствительным элементом используется для измерения напора. Чаще всего в теплоэнергетике применяются устройства с мембранными коробками. Ими измеряют, например, избыточное давление воздуха, подающегося дутьевыми вентиляторами в топки котлов. Для отображения значение измеряемой величины может быть использовано как механическое, так и цифровое устройство.

Назначение

Мап датчик ГБО представляет собой аналоговый или цифровой прибор, контролирующий абсолютное давление (АД) в системе ГБО, иными словами, степень разрежения воздуха во впускном коллекторе ДВС.

Полученные от датчика сведения поступают к системе управления газовыми форсунками для расчёта плотности и расхода воздуха при приготовлении газо-воздушной смеси. По величине АД определяется нагрузка на двигатель в конкретный момент времени при любом угле открытия дроссельной заслонки.

От корректной работы датчика абсолютного давления газа зависит соотношение воздуха и подаваемого газа в газо-воздушной смеси, поступающей к камере сгорания ДВС. В случае передачи некорректных данных на электронный блок управления (ЭБУ) ГБО качество смеси не будет соответствовать оптимальному значению (то есть смесь будет либо обогащённой, либо обеднённой), что приведёт, как минимум, к потере мощности и перерасходу топлива.

Общепризнанные производители ГБО 4 поколения обычно комплектуют свою продукцию датчиками давления газа. Однако эти устройства можно приобрести по отдельности и встроить в уже установленную систему.

Неисправности и проверка работоспособности

Практика эксплуатации МАП сенсора показывает, что нарушение его работоспособности нередко связано с неправильным монтажом. Необходимо понимать, что устанавливать прибор следует в точке, находящейся выше входного коллектора, а также рампы газового распределителя и фильтра тонкой очистки, к низу разъёмом (фишкой). Это исключает скопление пара, загрязнений и конденсата в корпусе датчика, повышает надёжность, корректность его работы.

Первыми признаками того, что МАП сенсор вышел из строя, являются:

• произвольный переход с газа на бензин и обратно;
• машина отказывается переходить на газ;
• «плавающие обороты» на холостом ходу;
• рывки при резком нажатии на акселератор;
• потеря приемистости;
• повышенный расход газа.

Помимо субъективной оценки можно применить «научный» подход с использованием вольтметра (для измерения напряжения) и медицинского шприца (для создания вакуума). Однако вряд ли найдётся много желающих утруждать себя подобным экспериментом.

Самый точный метод проверить работоспособность прибора (по давлению) — с помощью сервисного диагностического оборудования.

Чаще всего причиной неполадки является пробой датчика давления, он перестаёт фиксировать изменение давления газа. Однако и датчик разрежения может дать сбой, например в том случае, если перепутаны шланги давления и разрежения. Но есть производители, которые объединяют эти датчики для управления одним контроллером, тогда подключить шланги к map sensor можно в любом порядке.

Другой причиной может стать окисление проводов или утечка газа из-за износа резиновых уплотнителей (колец), потеря герметичности пластикового штуцера-тройника. Дефект не сложно обнаружить путём визуального контроля, а также исправить (в продаже имеется ремкомплект).

Большинство автомобилистов при возникновении малейших проблем с нормальной работой ГБО 4 поколения не стремятся проверить мап сенсор, а торопятся его поменять. В то же время во многих случаях есть реальная возможность «реанимировать» этот прибор, после чего он способен успешно проработать не один год. Таким образом, можно сэкономить порядка 3 тыс. рублей. Стоит ли игра свеч, каждый решает сам.

Оптоэлектронные датчики давления

Датчики давления состоит из нескольких слоев, через которые проходит свет. Один слой меняет свойства от величины давления среды. Меняются 2 параметра: величина преломления и размер слоя. Методы изображены на рисунках.

При изменении свойств будет изменяться характеристика света, проходящего через слои. Фотоэлемент производит регистрацию изменений. Преимуществом оптоэлектронных приборов стала высокая точность.

Датчики легко определяют давление, имеют повышенное разрешение, чувствительность, стабильны к действию температуры. Перспективность оптоэлектронных приборов обуславливается работой на интерференции света, использованием интерферометра для замера малых перемещений.

К 2-м фотодиодам прикреплены оптические фильтры, которые имеют отличия по толщине. Фильтры состоят из кремниевых зеркал, имеющих отражение от лицевой части поверхности, которые имеют слой оксида кремния. Поверхность напылена слоем алюминия малой толщины.

Световой преобразователь подобен емкостному датчику. Его диафрагма смоделирована способом травления, которая покрыта металлическим тонким слоем. Стеклянная пластина снизу покрыта металлическим слоем. Между подложкой и стеклом есть промежуток, образованный двумя прокладками.

Два металлических слоя образуют интерферометр с изменяемым воздушным промежутком. В его состав вошли: зеркало на стекле стационарного вида и меняющее положение зеркало на мембране.

На подобной основе изготавливают чувствительные датчики размером 0,55 мм. Они легко проходят через ушко иглы.

Оптическое волокно взаимосвязано с сенсором. В нем с помощью управления микропроцессора подключается монохроматический свет, который вводится в волокно. Делается замер интенсивности обратного света, по калибровке рассчитывается наружное давление и результат показывается на экране.

Особенности влагозащитных лент

Специально разработанные светодиодные герметичные ленты являются передовым словом в сфере осветительных приборов. Такая продукция способна удовлетворить самые высокие требования эксплуатации, обеспечивая бесперебойную работу в условиях повышенной влажности.

Влагозащитная лента

Влагозащищенная светодиодная лента предназначена для установки в таких местах:

• торцевая подсветка витражей, световых букв, а также потолков;
• украшение стволов деревьев в парках и скверах;
• освещение парковых и садовых дорожек;
• тюнинг транспортных средств. С их помощью можно сделать как апгрейд автомобильных фар, так и всей машины в целом;
• подсветка ворот, архитектурных частей зданий;
• формирование надписей наружной рекламы;
• подсветка наружного входа ресторанов, кафе, баров и других заведений;
• контурная подсветка витрин, окон, торгового оборудования;
• подсветка аквариумов.

Светодиодная лента RGB SMD 3528 с влагозащитной степенью IP65 будет иметь вид многоцветной модели, которая создана по описанному выше принципу. Единственное отличие будет заключаться в наличии сверху специальной силиконовой оболочки. Благодаря ей все устройство получает отличную устойчивость к повышенной влаге.

Влагозащитная лента SMD 3528

Подводная подсветка лентой

В результате такой модификации LED может без особых проблем устанавливаться в любое место, где предполагается постоянное воздействие влаги. Именно поэтому влагозащитная светодиодная лента устанавливается там, где много брызг, часто идут дожди или просто постоянно (или достаточно часто) имеет место быть повышенная влажность (например, на автомойках, в ванной комнате, лоджиях и т.д.).

Вместе с тем заметьте, что данный тип ленты не стоит погружать в воду надолго (например, использовать для подсветки бассейнов под водой). Это связано с тем, что здесь силиконовым слоем не будет защищена обратная сторона прорезиненной подложки, с помощью которой обеспечивается фиксация на любой поверхности.

В результате этого основа изделия через некоторое время пропитается влагой, которая проступит внутрь и приведет к замыканию электросистемы. Чтобы устанавливать светодиодную ленту под воду без риска для ее работы, необходимо использовать герметичную RGB-модификацию, которая обладает классом защиты IP68.

Влагозащищенная светодиодная лента SMD 3528 LED

Поймайте того, кто крадёт ваш телефон

Существует множество приложений, позволяющих отследить потерянный или похищенный телефон, но те, что используют встроенную камеру, способны причинить похитителю больше всего неудобств.

Бесплатное приложение Lockwatch для Android в случае ввода неправильного пароля для входа в систему снимает злоумышленника и отправляет вам электронное письмо с его фотографией и координатами GPS. Приложение запускается автоматически, а съёмка производится беззвучно фронтальной камерой, так что взломщик не узнает о том, что уже «спалился».

Ещё одно аналогичное приложение — GotYa! — вместе с фотографией похитителя пришлёт вам ссылку на Google Maps, но за него придётся заплатить разработчикам 80 рублей.

Преобразователи абсолютного давления

Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой—либо средой относительно абсолютного разряжения (вакуума). Эти датчики давления не так широко распространены, и используются в основном в химической промышленности.
В ассортименте датчиков ООО «КИП-Сервис» преобразователи абсолютного давления представлены серией преобразователей давления CER-8000 и CER-2000 голландской фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV, выполненные в корпусе из нержавеющей стали, что актуально именно для химической промышленности.

Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)

Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного давления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним. Для применения в водоканалах и системах водоочистки в номенклатуре ООО «КИП-Сервис» представлены погружные гидростатические датчики уровня Hydrobar производства фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV.

Как было сказано выше, единицей измерения давления в системе СИ является «Паскаль» (Па). На практике в промышленности широко применяются и другие единицы измерения, кроме «Па» наиболее распространенными являются «bar» (бар), «м.в.с.» (метр водяного столба) и «кгс/см²» (килограмм-сила на сантиметр квадратный), а также производные этих единиц: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).

Преобразователи избыточного давления

Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой-либо средой относительно атмосферного давления. Этот тип преобразователей давления является самым распространенным и применяется практически во всех отраслях промышленности: ЖКХ, энергетика, водоподготовка, водоочистка, системы отопления, кондиционирования и вентиляции, пищевая промышленность, химия и др.

Для измерения избыточного давления воды, пара, нейтральных жидкостей и газов ООО «КИП-Сервис» предлагает датчик давления общепромышленного назначения PTE5000. Данные датчики широко применяются российскими предприятиями для измерения давления воды в системах котельной автоматики, системах водоснабжения и водоотведения, ЖКХ и других системах, где на первом плане стоит невысокая стоимость оборудования.

Пьезорезонансные датчики давления

В отличие от вышеописанного вида датчика здесь применяется обратный пьезоэффект, то есть, форма материала пьезоэлемента изменяется от тока подачи. Применяется резонатор в виде пластины из пьезоматериала. На пластину с двух сторон нанесены электроды. На них подключается по очереди напряжение питания с разным знаком, пластина производит изгиб в обе стороны в зависимости от полярности поданного напряжения и частоты.

Если воздействовать на пластину силой, чувствительной мембраной к давлению, то резонатор изменит частоту колебаний. Частота резонатора укажет значение давления на мембрану, которая оказывает давление на резонатор.

На рисунке изображен пьезорезонансный датчик с абсолютным давлением, который сделан герметичной камерой 1. Она достигается корпусом 2, основанием 6, мембраной 10. Мембрана крепится на электронную сварку к корпусу. Держатели закреплены на основании перемычками. Силочувствительный резонатор удерживает держатель.

Мембрана 10 давит на втулку 13 и шарик 6, который закреплен в держателе. Шарик давит на чувствительный резонатор 5. Проводка закреплена на основании 6, необходима для слияния резонаторов с генераторами. Сигнал на выходе абсолютного давления образуется по схеме путем разности генераторных частот.

Пьезоэлектрические

Элементом чувствительности в этом датчике служит пьезоэлемент. Это вещество, создающее электрический сигнал во время деформации. Такое свойство называется прямым пьезоэффектом. В измеряемой области находится пьезоэлемент, который образует ток, прямо зависящий от значения давления.

Если давление не будет изменяться, то не будет деформации, пьезоэлектрик не сгенерирует сигнал.

Пьезоэлектрики нашли использование в первичных преобразователях потока водяных вихревых счетчиков, и других сред. Их устанавливают парами в трубу с проходом в несколько сотен мм за предметом обтекания. Фиксируют вихри. Количество и частота вихрей прямо зависят от скорости потока и расхода по объему.

Резистивные датчики давления

Другим названием этот датчик называется тензорезистор. Это элемент, который меняет собственное сопротивление при деформации. Такие тензорезисторы монтируют на мембрану, которая чувствительна к изменяющемуся давлению. В результате при приложении силы на мембрану происходит ее изгиб, из-за этого изгибаются тензорезисторы, которые на ней закреплены. На тензорезисторах меняется сопротивление и значение тока цепи.

Растяжение элементов из проводников на каждом тензорезисторе ведет к увеличению длины и снижению сечения. В итоге сопротивление повышается. При сжатии процесс происходит наоборот. Изменения сопротивления незначительные, поэтому для обработки сигнала применяются усилители. Деформация переделывается в изменение сопротивления проводника или полупроводника, а затем в сигнал тока.

Тензорезисторы выполнены в виде проводящего зигзагообразного элемента, или из полупроводника, который расположен на гибкой подложке, приклеенной к мембране. Подложка сделана из слюды, полимерной пленки или бумаги. Элемент проводника – из полупроводника, тонкой проволоки или фольги, напыленных на металл в вакуумном состоянии.

Ремонт своими руками

Отремонтировать МАП сенсор своими силами может даже не очень искушённый в этом деле автолюбитель. В частности, предлагается следующий порядок замены датчика давления и/или разрежения.

1. Отсоединяется разъём, МАП сенсор демонтируется, производится его осмотр, очистка, продувка.
2. С помощью острой отвёртки поддевается, затем снимается пластиковая крышка (либо откручиваются винты), открывая доступ к плате с датчиками.
3. Откручивается плата и достаётся из корпуса.
4. Выпаивается неисправный элемент.
5. На его место впаивается новый датчик, далее надевается уплотнительное кольцо (стоимость датчика на алиэкспресс 350-450 рублей).

PS-02 марка датчиков давления MPXHZ6400A

Map-сенсор фирмы Стаг (Stag) PS-02 plus маркировка датчика — S030/bg9-15

После сборки остаётся поставить МАП сенсор на прежнее место, подсоединить разъём и проверить работоспособность ГБО.

Схемы включения тензометрических датчиков

Для измерения малых электрических сигналов наилучшим вариантом является мостовое включение, в центре которого находится вольтметр. Простейшим примером будет тензометрический датчик, схема которого собрана по принципу электрического моста, в одно из плеч которого он подключен.

На точность показаний значительное влияние оказывает температура тензорезистора. Если в другое плечо моста включить аналогичное тензосопротивление, которое не будет нагружаться, оно будет выполнять функцию компенсационного при тепловых воздействиях.

В измерительной схеме также должны учитываться значения электрических сопротивлений проводов, подключенных к резистору. Их влияние уменьшается за счет добавления еще одного провода, подключенного к какому-либо выводу тензорезистора и вольтметру.

Если на упругий элемент наклеить оба датчика таким образом, чтобы их нагрузки отличались по знаку, сигнал усилится в 2 раза. При наличии в схеме четырех датчиков с нагрузками, обозначенными на схеме выше стрелками, чувствительность значительно возрастет.

Важно точно подобрать номиналы сопротивлений с помощью мультиметра, чтобы они были равны между собой в каждом плече электрического моста

Тензометрический тип устройства

Принцип действия резистивного датчика основан на следующем. Диафрагма, контактирующая с воздухом, давление которого измеряется, деформируется при увеличении давления. При этом датчики, прикрепленные к бесконтактной поверхности диафрагмы, также деформируются.

Одна сторона диафрагмы соединена с портом низкого давления, а другая сторона диафрагмы — с портом высокого давления. Диафрагма изгибается и воспринимается преобразователем как электрический сигнал, который пропорционален разности соответствующих показателей потока.

Датчик перепада давления воздуха помещается в корпус, изготовленный из нержавеющей стали или других материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость. Для систем вентиляции это обуславливается необходимостью работы с воздухом, имеющем повышенные показатели относительной влажности.

Получаемый электрический сигнал пропускается через встроенный микропроцессор, который выдаёт аналоговый сигнал высокого разрешения (от 4 до 20 миллиампер), либо цифровой сигнал. Конструктивной особенностью такого типа устройств является наличие двух резьбовых портов, предназначенных для «высокого» и «низкого» технологических подключений. При этом верхнее резьбовое отверстие для электрического подключения обычно составляет 24 В постоянного тока.

Аналоговые и цифровые выходные сигналы передаются на управляющую панель, которая снабжается несколькими десятками (или даже сотнями) разъёмов, благодаря чему возможен компьютерный мониторинг текущего состояния прокачки воздуха в различных точках вентиляционной системы.

Типы датчиков давления

При подборе датчика давления важно учитывать, какое давление необходимо измерить. Существует три типа давления, которые можно контролировать при помощи датчиков: 

• Абсолютное
• Относительное
• Дифференциальное

Как упоминалось выше, принцип действия большинства датчиков давления основан на измерении деформации мембраны под действием давления. Поскольку мембрана имеет две грани, на ее вторую грань оказывается другое давление, поэтому измеряемая деформация является результатом разности давлений между двумя гранями мембраны.

В датчике абсолютного давления на вторую грань мембраны воздействует вакуум и деформация мембраны точно соответствует измеряемому давлению.В датчике относительного давления вторая грань мембраны находится под воздействием атмосферного давления и ее деформация отображает разницу между измеряемым давлением и давлением окружающей среды.

Устройство и принцип действия

На сегодняшний день существует огромное количество датчиков уровня жидкости, которые отличаются как конструкцией, так и способом выполнения замера. В виду чего рассмотрим устройство на примере наиболее простой поплавковой модели уровнемера. Конструктивно поплавковый датчик уровня жидкости состоит из следующих компонентов:

• поплавок 1 – предназначен для взаимодействия с поверхностью жидкости;
• сильфон 2 – представляет собой чувствительный гофрированный элемент, способный сохранять свои свойства при многократных механических деформациях;
• фланец 3 – используется для соединения с монтажной поверхностью, позволяет увеличить плотность крепления
• микропереключатель 4 – срабатывает от перемещения поплавка в геометрической плоскости, для предотвращения взаимодействия с влагой помещается в герметичный корпус.
• прокладка 5 – используется для герметизации отверстия, предотвращает протекание жидкости из емкости.

Принцип действия такого датчика основывается на архимедовой силе любой жидкости.

При помещении датчика в емкость с жидкостью происходит взаимодействие поплавка с поверхностью. За счет архимедовой силы поплавок выталкивается наружу и находится в том же положении, что и уровень.

При среднем положении жидкости 1 поплавок останется в нейтральном положении, сигнал от переключателя не поступает на пульт управления или панель сигнализации. В случае наполнения резервуара до позиции 2 поплавок поднимется выше и переведет микропереключатель в соответствующее положение.

Если жидкость в резервуаре опустится ниже номинального уровня, поплавок переместится в нижнюю позицию 3 и переведет контакты микропереключателя. Каждый раз на выходе датчика будет появляться соответствующий сигнал о степени наполнения, однако принцип действия будет отличаться в зависимости от типа устройства.

Устройство и работа

Внешне оба типа датчиков могут не отличаться. Как правило, они состоят из измерительного блока и электронного преобразователя, которые конструктивно объединены в стальном корпусе.

В свою очередь, измерительный блок приборов состоит из сварного корпуса. На его металлостеклянном основании закреплен первичный преобразователь (он выполнен из монокристаллического кремния). На его мембране сформирован мост Уинстона из тензорезисторов.

Давление, которое имеется в рабочей среде, воздействует на стальную мембрану устройства и передается на преобразователь, вызывая автоматически омное изменение тензорезисторов, что приводит к разбалансировке мостовой схемы, стимулируя подачу электрического сигнала.

Для работы в опасных средах во избежание последствий искрообразования используются датчики в взрывозащищенном исполнении. Такие приборы успешно применяются на взрывоопасных объектах, а также в местах с присутствием легковоспламеняющихся газов и жидкостей.

Физическая сущность давления

Распределенная сила, с которой одно тело воздействует на другое, находящееся с ним в контакте. Для жидкости или газа оно является одним из основных параметров состояния. Единицами измерения давления являются:

• паскаль;

• килограмм∙сил/см2 или килограмм сил/м2;

• pound-force per square inch (фунт-сила на квадратный дюйм).

Для лабораторных расчетов чаще всего используются Па, КПа или МПа, тогда как килограмм∙сил/см2 или атмосферы (технические) можно увидеть в производстве. Дюймы-силы на квадратный дюйм используются странами с английской метрической системой, поэтому цифровые приборы, произведенные ими часто имеют шкалу измерения в psi.