hakkında şirket haberleri Basınç ve akış sensörleri nasıl seçilmelidir?

Basınç ve akış sensörleri nasıl seçilmelidir?

Hem basınç sensörleri hem de akış sensörleri, havanın akış hızını ölçmek için kullanılabilir.

Birçok uygulamada, her iki sensör türü de genellikle bir basınç farkı oluşturmak için akış sınırlayıcı cihazlarla birlikte kullanılır. Bazı "hava akışı" sensörleri, dahili teknolojilerine değil, kalibrasyon yöntemlerine dayalı olarak "diferansiyel basınç" sensörleri olarak adlandırılır. Aşağıdaki açıklamalar, bu iki sensör türü arasındaki farklılıkları açıklamak, ayrımlarını açıklamak ve belirli uygulamalar için hangi türün daha uygun olduğunu belirtmek içindir.

Hava akış sensörü nedir?

En basit ifadeyle, daha doğru bir ifadeyle hava kütle akış sensörü olarak bilinen bir hava akış sensörü, bir gazın diğer porta aktığı iki basınç portuna sahip bir cihazdır (bkz. Şekil 1). Sensörün içinde, ısıtılmış bir yüzeye sahip bir indüksiyon elemanı bulunur. Gaz algılama elemanından aktığında, ısı yukarı akıştan aşağı akışa aktarılır. Bu, akan malzemenin kütlesiyle orantılı bir termal dengesizlik yaratır ve bu da elektronik devreler tarafından ölçülebilir.

Sensörün, içinden geçen gazın gerçek hacmini değil, standart koşullar altında kütle akış hızını ölçtüğünü hatırlamak önemlidir. Çoğu sensör sıcaklığın etkisini telafi etse de, atmosfer basıncındaki değişiklikler gazların yoğunluğunu etkileyebilir ve böylece çıktı sonuçlarını etkileyebilir. Ek olarak, farklı gazların farklı termal özellikleri olduğundan, kütle akış sensörleri belirli gaz karışımları için kalibre edilmelidir.

Çıktısı, iki port arasındaki basınç düşüşüyle orantılı olacak şekilde kütle akış sensörünü kalibre edin, çünkü sensörden akışı sağlayan tam olarak bu basınç düşüşüdür. Bu, bu sensörler genellikle diferansiyel basınç sensörleri olarak satılırken, dahili teknolojilerinin aslında akışı ölçmesi nedeniyle bazı karışıklıklara neden olabilir.

Diferansiyel basınç sensörü nedir?

Geleneksel diferansiyel basınç sensörleri de iki basınç portuna sahiptir; Ancak, bu iki port arasında gaz akışı yoktur. Aksine, basınç farkını ölçmek için iki port arasında bir MEMS diyafram bulunur. Diyaframın sapması, silikon gofrete yerleştirilmiş piezorezistif cihaz tarafından ölçülür ve elektronik devre bunu bir çıkış sinyaline dönüştürür.

Basınç sensörleri ve hava kalitesi akış sensörleri arasındaki temel farklılıklar

Akış yolu

Basınç akış sensörleri ve kütle akış sensörleri arasındaki en belirgin fark, gaz akış yollarının varlığı veya yokluğudur. Kütle akış sensörünün düzgün çalışması için, içinden gaz geçmesi gerekir. Kir veya sıvı gibi akış kanalındaki herhangi bir kısıtlama, aerodinamik direnci değiştirecek ve böylece çıktıyı etkileyecektir. Buna karşılık, basınç sensörü bir "ölü uç"tur. Boru hattı sistemindeki tek gaz akışı, yüksek basınç altında gazın sıkışması veya genleşmesi nedeniyle oluşan az miktarda gazdır. Boru hattı sistemindeki kir veya sıvı, yalnızca boru hattı neredeyse tamamen tıkandığında çıktı farklılıklarına neden olacaktır. Akış kanalındaki kirlenme, sonunda kütle akış sensörünün iç yüzeyine yapışır ve aynı zamanda ısı transferini algılama elemanına etkileyerek çıktıyı etkileyebilir.

Bir hava akış sensörü yalnızca içinden geçen gaz kirletici içermediğinde kullanılmalıdır.

Nitel ve çözünürlük

Kütle akış sensörü termal duyarlı bir cihaz olduğundan, sıfır akışta (veya sıfır basınç farkında) gerilim tabanlı basınç sensöründen daha kararlıdır. Ancak, yukarıda bahsedilen arıza modu, sensör çıktısının eğimini etkileyecektir. Basınç sensörünün tüm arıza modları, ekipmanın sıfır basınç ofsetini etkileme eğilimindedir. Basınç sensörünün eğimi nadiren değişir. Ek olarak, düşük akış hızlarındaki kütle akış sensörünün çıktısı, yüksek akış hızlarındakinden daha yüksektir. Bu, çıktı bir doğrusal sinyale düzeltilmiş olsa bile, son derece düşük akış hızlarındaki kütle akış sensörünün çözünürlüğünün hala yüksek akış hızlarındakinden daha iyi olacağı anlamına gelir. Basınç sensörünün çıktısı, çalışma aralığında doğal olarak doğrusal olmaya yakındır, bu nedenle çözünürlük değişmeyecektir.

Eşdeğer basınç sensörleriyle karşılaştırıldığında, kütle akış sensörleri çok düşük akış hızlarında daha iyi çözünürlüğe ve kararlılığa sahiptir.

Kirlenme önleme özelliği

Akış kanalındaki kirlenme, kütle akış sensörünün çıktısını çeşitli şekillerde etkileyebilir. Algılama elemanının yüzeyinde çok ince bir sıvı veya kir tabakası oluşsa bile, ısı transferine müdahale edecek ve eğim hatalarına neden olacaktır. Ek olarak, sensör daha önce bahsedildiği gibi bir baypas konfigürasyonunda kullanılırsa, boru hattındaki akış direncini artıran herhangi bir faktör ölçüm sonuçlarını etkileyecektir. Boru hattı tıkandığında, aynı akış hızının geçmesine izin vermek için ek basınç gerekir, bu da akış hızı ve basınç arasındaki ilişkiyi değiştirecektir. Buna karşılık, diferansiyel basınç sensörünün boru hattında neredeyse hiç hava akışı yoktur. Tek hareket, basınç değişiklikleri oluşturmak için az miktarda hava girişi ve egzozudur. Şiddetli tıkanmış boru hatları, yüksek frekanslı uygulamalarda frekans yanıt sorunlarına neden olabilir; Ancak, sensörün çıktısı doğru olacaktır. Aynı ölçüm için basınç sensörleri ve kütle hava akış sensörleri aynı anda kullanılarak, neredeyse kusursuz bir sistem oluşturulabilir. Basınç sensörlerindeki çoğu arıza modu ofseti etkilerken, akış sensörlerindeki çoğu mod eğimi etkilediğinden, bu iki cihazın aynı şekilde aynı anda arızalanması olası değildir.

Basınç sensörünün eğimi, kütle hava akış sensörününkünden daha kararlı olacak ve kirlenmeden daha az etkilenecektir.

Sıfır noktası otomatik kalibrasyon teknolojisi

Otomatik sıfırlama, bilinen referans koşullar altında örnekleme çıktısına dayalı bir basınç sensörü kalibrasyon teknolojisidir ve ofset hataları, termal etkilerin neden olduğu ofsetler (ofset değişiklikleri) ve ofset kayması dahil olmak üzere harici çıktı hatalarının ek olarak düzeltilmesini sağlar. Bu teknoloji uygulamalarda uygulanabilirse, kütle akış sensörlerinin sorunlarından kaçınırken basınç sensörlerinin avantajlarını elde etmek için basit bir yöntem olacaktır.

Güç tüketimi

Kütle akış sensöründeki ısıtıcının düzgün çalışması için elektriğe ihtiyacı vardır ve ön ısıtma ve kararlılık için kısa bir süreye ihtiyaç duyar. Buna karşılık, çoğu basınç sensöründeki basit dirençli Wheatstone köprüsü çok daha az akım tüketir ve hızla stabilize olabilir. Tipik bir akış sensörü 10 mA ila 15 mA akım gerektirebilirken, aynı performanstaki bir basınç sensörü yalnızca 2 mA'ya ihtiyaç duyar. Bir basınç sensörünün çıktısı genellikle 2 ms veya daha kısa bir süre içinde kararlı kalırken, bir akış sensörü 35 ms gerektirebilir. Bu, enerji tasarrufu için benimsenen güç kaynağı döngüsü stratejisinin etkinliğini büyük ölçüde azaltır.

Düşük güçlü uygulamalarda genellikle basınç sensörleri tercih edilir.

Frekans yanıtı

Basınç sensörünün algılama elemanı mekanik bir diyaframdır. Genellikle 10 kHz'den daha yüksek bir frekansa sahiptir. Pratik uygulamalarda, sensör yanıtı genellikle elektronik cihazlar tarafından sağlanan yaklaşık 1 kHz ile sınırlıdır. Buna karşılık, hava akış sensörleri hızla değişen hava akışlarına daha yavaş yanıt verir ve hızlı değişiklikleri ortalama alma eğilimindedir - ön ısıtma sürelerindeki farkı hatırlayın. Kütle akış sensörünün frekans yanıtını doğru bir şekilde ölçmek biraz daha zordur. Ancak, çoğu durumda, 100 Hertz'den daha düşük olabilir. Bu fark, uygulamadaki performansı etkileyebilir.