חיישני לחץ הם מרכיבים חשובים במגוון רחב של תעשיות, ממערכות רכב ועד מכשור רפואי, שם הם נדרשים לפיקוח ובקרה על רמות לחץ מדויקות, ויש להם חשיבות גם ביישומים שונים שבהם יש למדוד במדויק את הפרשי הלחץ המדויקים, מה שמאפשר השגת תהליכים שמתבצעים בבטיחות וביעילות עם מערכות מורכבות.
מאמר זה מציג את חיישני הלחץ הדיפרנציאליים של חברת רונאר מערכות מדידה, מסביר את אופן פעולתם, את הסוגים השונים הזמינים וחשיבותם להשגת תוצאות מדידות מדויקות ואמינות בתחומים תעשייתיים רבים, כך שעם הבנת המשמעות של חיישני הלחץ, ניתן להעריך היטב את תרומתם לטכנולוגיה המודרנית.
אבל ראשית בואו נבין רגע איך עובדים חיישני לחץ
המבנים הנפוץ ביותר של חיישני לחץ כוללים קולט כוח, כגון דיאפרגמה גמישה, ואלמנט מתמר הממיר את הכוח המופעל לאות חשמלי. ניתן להשיג המרה זו באמצעות שיטות שונות, כולל טכניקות התנגדות, קיבוליות או אינדוקטיביות, בהתאם לסוג הספציפי של חיישן הלחץ שבו נעשה שימוש.
הבחירה של שיטה ואלמנט מתמר נקבעת על פי עיצוב המכשיר החשמלי והיישום המיועד של חיישן הלחץ. מתמר לחץ מודד לחץ על ידי שימוש בחיישן הממיר את הכוח המופעל עליו לאותות חשמליים. בשלב הבא, האותות הללו מועברים לבקרים שניתנים לתכנות (PLC), שם הם מעובדים ומתועדים לניתוח נוסף.
סקירה כללית של חיישני לחץ
לחץ דיפרנציאלי מתייחס להבדל הלחץ בין שתי נקודות בתוך מערכת נוזלית או גזית, פרמטר קריטי על פני מגוון רחב של תעשיות, מתהליכים תעשייתיים ועד לציוד רפואי.
מטרת מתמר לחץ שתמצאו אצלנו היא להמיר את הפרש הלחץ הזה לאות חשמלי, כך שניתן יהיה לפרש את התוצאות ולבצע שימוש במדידות מדויקות. מתמר הלחץ שלנו מבוסס על טכנולוגיית מד המתח, שיטה מוכרת רחבה להשגת מדידות מדויקות.
במתמר לחץ דיפרנציאלי, בדומה למשדר לחץ דיפרנציאלי, אלמנט חישת הלחץ מזהה את הפרש הלחץ בין שתי נקודות בתוך המערכת, ותוצאה זו מושגת באמצעות דיאפרגמות, מדי מתח או טכנולוגיות חישה אחרות שמתעוותות בתגובה ללחץ המופעל.
דיאפרגמה
המרכיב העיקרי של המתמר כולל סרעפת, קרום דק וגמיש שמתעוות בתגובה ללחץ דיפרנציאלי, ומיוצר מחומרים שיש להם תכונות אלסטיות גבוהות, כך שניתן להשיג תגובה מדויקת לשינויי לחץ. זהו מרכיב חשוב ביכולת של מכשירי מדידה לספק מדידות מדויקות.
סטיה וחוסר איזון כוח
אלמנט חישת הלחץ חווה סטיה ביחס ללחץ ההפרש, וכתוצאה מכך חוסר איזון בכוח. סטייה זו חשובה מכיוון שהיא מאפשרת להמיר את הלחץ המכני לאות חשמלי.
האות החשמלי שנוצר על ידי אלמנט חישת הלחץ עובר התניה באמצעות מעגלי עיבוד אותות, ומעגלים אלה כוללים מגברים, מסננים, טכניקות ליניאריזציה ורכיבים אחרים שמטרתם לשפר את הדיוק, היציבות והלינאריות של האות.
איך עובד משדר לחץ סטטי?
חיישני לחץ סטטיים מודדים את הלחץ של נוזל כשהוא במנוחה, מה שהופך אותם למכשירים הנפוצים ביותר לניטור לחץ. כאשר נוזל מפעיל לחץ על המתמר, מד המתח הפנימי (או החיישן) מתעוות, מה שמוביל לשינויים בלחץ על החומר. מידת העיוות הזו תואמת את עוצמת הלחץ. לאחר הסרת הלחץ, מד המתח חוזר לצורתו המקורית.
מתמרי לחץ פיזואלקטריים, לעומת זאת, הם דוגמאות למתמרי לחץ דינמיים, שמטרתם למדוד תנודות לחץ בזמן אמת ולא לחץ סטטי.
מתמר לחץ פייזוריסטי
מתמר לחץ זה משתמש במד מתח המחובר לדיאפרגמה גמישה. כל שינוי בלחץ גורם לעיוות קל, או מתיחה, בחומר הסרעפת, אשר משנה את ההתנגדות של מדי המתח.
מדדים אלה מסודרים בתצורת גשר וויטסטון, המספקים המרה ישירה של מדידת הלחץ לאות חשמלי.
כיול והתאמה
בדומה למשדר לחץ דיפרנציאלי, גם חיישני לחץ דיפרנציאליים זקוקים לכיול על מנת להשיג תוצאות של מדידה מדויקת.
כיול כולל התאמת הפלט של המתמר כדי ליישר קו מדויק עם הפרשי לחץ ידועים. המתמרים של רונאר מציעים אפשרויות כיול או מנגנוני כוונון כדי לכוונן את הפלט לדיוק מיטבי.
יישומי חיישני לחץ דיפרנציאליים
לחיישני לחץ הפרשיים יש רמות דיוק גבוהות שנדרשות לפיקוח על תגובות ותהליכים במגזרים תעשייתיים שונים. מתמרים אלו מתוכננים לעמוד בתנאי סביבה קשים, כולל עובש ולחות אטמוספרית.
רוב הדיאפרגמות בנויות מפלדת אל חלד, המציעות עמידות אינהרנטית לחמצון וספיגת גזים, מה שהופך אותן לאידיאליות עבור יישומים כגון ניטור ארובות. לעמידות מוגברת למים מלוחים, כגון בחקר פחמימנים ימיים, ניתן להשתמש בסוג מתקדם של מתמר לחץ מים.
חשוב לכייל את המודול האלקטרוני של מתמרים אלה עבור תנאים יבשים ורטובים, כדי להשיג תוצאות של קריאות לחץ מדויקות אפילו עבור חומרים שמתאדים או מתעבים. מתמרי הלחץ המתקדמים של רונאר כוללים גם תקשורת אלחוטית, המאפשרת ניטור מרחוק בסביבות שעלולות להיות מסוכנות.
יישומים נוספים למתמרי לחץ דיפרנציאליים כוללים ניטור מכלי תגובה בטמפרטורה נמוכה בתעשייה הכימית ופיקוח על תהליכי סינון במערכות זרימה שונות.
כמה מילים לסיום
חיישני לחץ הם כלים חיוניים למגוון רחב של יישומים, מאוטומציה תעשייתית ועד שירותי בריאות וניטור סביבתי. היכולת שלהם לספק מדידות לחץ מדויקות ואמינות מספקת תוצאות בטוחות ויעילות באינספור מערכות ותהליכים.
יכולות חיישני הלחץ של רונאר מערכות מדידה מספקות רמות דיוק ורב-גוניות עוד יותר, וכשמבינים את התפקידים, הסוגים והיישומים של חיישנים אלה, בעלי מקצוע שעוסקים בתחומים שבהם מדידת לחץ חשובה, יכולים לבחור את חיישן הלחץ הנכון.
עם שירותי התחזוקה והכיול הנאותים שלנו, בעלי עסקים מתחומי תעשיות שונות מייעלים את התהליכים שלהם ומשיגים תוצאות עקביות ואיכותיות.