Датчик абсолютного давления принцип работы: Разбираемся в датчиках: Датчик абсолютного давления

Датчик абсолютного давления (ДАД) во впускном коллекторе

Современные авто оснащаются разнообразной электроникой для управления работой двигателя. Они оснащены разными датчиками. Одним из них является так называемый ДАД — датчик абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе. По названию видно, что датчик измеряет разницу давления воздуха между вакуумом и воздухонаполненной средой. Для этой цели датчик давления содержит вакуумную камеру и сенсор.

Показания датчика абсолютного давления на впускном коллекторе используется для оптимизации воздушно-топливной смеси попадающей в камеру сгорания двигателя. Как это происходит? Данные датчика давления во впускном коллекторе помогают вычислить объем входящего воздуха для горючей смеси, и на основании этих данных происходит управление форсунками впрыска.

Неисправности ДАД

Признаки неисправности датчика, в первую очередь выявляются в переходе электронного блока управления авто в экстренный режим работы.

На что это влияет? Во-первых, мотор будет работать не экономно, выявится перерасход бензина. Появляется небольшая детонация, ухудшается разгон автомобиля, появляется запах горючего из выхлопной системы. Далее, двигатель не сбавляет обороты несмотря на долгое прогревание и достижения рабочей температуры, рывки при переключения передач.

Что следует предпринять автомобилисту неопытному в таких делах? Следует знать, что ДАД во впускном коллекторе — достаточно надежный элемент, редко имеющий какую-либо неисправность. Поломки следует искать прежде всего в контактах и гибких шлангах, соединяющих штуцер и впускной коллектор. Нужно прежде всего рассмотреть разрыв гибких трубок или их загрязнение. Конечно же, при нарушений целостности трубок, их следует просто заменить а загрязнение почистить. Это все касается внешних неисправностей. Если все-таки что то не так с самим датчиком, даже не пытайтесь что либо предпринять самостоятельно! ДАД настолько сложное устройство, что безграмотное вскрытие просто разрушит его. Здесь выходом может быть полная замена прибора.

Диагностика

Как проверить датчик? Возможно ли самому найти ошибку? Ответ — такая возможность есть, для этого понадобится несколько вещей:

• Вакуумный манометр;
• Универсальный тестер;
• Вакуумный насос;
• Тахеометр.

При наличии вышеприведенных инструментов и устройств, можно приступить к диагностическим мероприятиям, они нижеследующие:

1. Допустим у вас стоит аналоговый датчик. В первую очередь следует присоединить переходник к вакуумному шлангу между ДАД и впускным коллектором, манометр крепится напрямую к переходнику.
2. Стартуем двигатель, он некоторое время работает вхолостую. Дальше нужно наблюдать давление впускного коллектора. Если он не превосходит значение в 529 мм ртутного столба, необходимо проверить целостность вакуумного шланга, нет ли в нем разрывов или зажимов/перегибов которые мешают свободному движению воздуха? Далее следует проверить ремень распредвала. Дополнительными причиной может послужить заводская поломка диафрагмы самого датчика.
3. После эксплуатации манометра, можно заменить его на вакуумный насос. Попробуйте с помощью насоса создать в коллекторе давление до 55-560 мм ртутного столба и сразу прекратить откачку. В случае исправного состояния датчика, уровень разряжения может продержаться вплоть до 30 секунд. это симптомы нормальной работы прибора, в противном случае возможно придется заменить датчик целиком.
4. Если у вас цифровой датчик, вам понадобится тестер, находящийся в режиме измерения напряжения.
5. Включаем зажигание автомобиля, находим в датчике контакты питания. К тестеру подводим провод от сигнального контакта датчика абсолютного давления. При нормальной работе, напряжение будет около 2,5 В. Значение выше или ниже этой нормы является показателем неисправностей с датчиком.
6. Далее нужно изменить режим тестера на тахеометр. Отсоединяем вакуумный шланг, плюс тахеометра соединяем к сигнальному проводу, отрицательные контакты к заземлению. Если значение тахеометра приближается к 4400-4850 оборотов в минуту, то это показатель нормальной работы датчика.
7. Следующий шаг потребует использование вакуумного насоса. Соединяем его к шлангу датчика. Необходимо наблюдать какое значение дает тахеометр при изменения уровня разрежения в датчике. Если датчик исправен, то показания обоих приборов будет демонстрировать норму.
8. Далее, отключите вакуумный насос, если тахеометр остановится на значениях 4400 и 4900 оборотов в минуту — это показатель нормальной работы датчика. В случае отклонения тахеометра от этих значении, это можно считать сигналом неисправности датчика.

Ремонт

Что следует предпринять в случае мелких неисправностей датчика абсолютного давления? Следует сказать, что мелкие ремонтные работы вполне по силам рядовому автовладельцу. Если датчик имеет серьезные неисправности, то кроме полной его замены других выходов нет. Но замена прибора вполне по силам самому автовладельцу. Для этого, следует знать где находится датчик. Необходимо разъединить шланг между коллектором и датчиком, отсоединить комплекс проводов и убрать крепежи в виде болтов. Далее нужно заменить датчик на новый, выполняя все операции наоборот.

Если присутствуют мелкие дефекты, допустимо выполнение следующих операции:

1. Прежде всего, как описано выше снимается датчик. Сняв внешний кожух нужно смотреть на видимые признаки неисправности.
2. Если присутствуют загрязнения, ржавчина и др., то следует их очистить. Дальше необходимо проверить электрические контакты. После всех манипуляции нужно просушить прибор.
3. После всех манипуляции с очисткой рекомендуется применение силиконового герметика в местах закрепления и более продолжительная сушка в условиях тепла.
4. Только после истечении суток разрешается сборка деталей датчика. Во время сборки следует особо следить за герметичностью креплении.

После всех манипуляции следует не откладывая проверить работоспособность датчика. Заведите машину, если старт прошел без всяких эксцессов, то можно считать что мелкий ремонт прошел успешно. В противном случае можно быть уверенным о наличии серьезной неисправности датчика, и проблему следует решать обращением к специалистам.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Датчики абсолютного давления: принцип работы

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДАТЧИКА АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ «ЭМИС»-БАР»

Датчики абсолютного давления имеют принцип работы, общий для всех видов преобразователей промышленного назначения. Они измеряют непрерывное давление с последующим преобразованием полученного значения в унифицированный выходной сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА, на который накладывается цифровой HART протокол. Кроме того, полученный результат отображается на индикаторе. Управление осуществляется посредством компьютера и портативного HART-коммуникатора. С их помощью можно производить настройку всех функций прибора. Также, настройку основных параметров можно осуществлять с помощью кнопок ввода. Модуль кнопок расположен в верхней части корпуса и позволяет проводить настройку во взрывоопасной зоне без нарушения герметичности оболочки устройства.

Измерение абсолютного давления газообразных и жидких сред осуществляется относительно абсолютного вакуума. Полученные значения могут быть выражены в установленных при настройке единицах измерения.

В производственной линейке ЗАО «ЭМИС» преобразователи данного типа представлены с различными вариантами присоединения к процессу: штуцерного и фланцевого, а также с выносной плоской или с погружной мембраной. Рассмотрим более подробно их технические характеристики и сферы применения.

Датчик давления «ЭМИС»-БАР 123», применение на узлах учета

Зачастую, именно этот (штуцерный) датчик давления входит в узел учета. Например, датчик давления «ЭМИС»-БАР 123» применяется на узле учета тепловой энергии «ЭМИС –Эско 2210». Поскольку для теплосчетчиков измеряемой средой является горячий пар, преобразователь используется совместно с отборным устройством, которое выполняет две функции: понижает температуру и гасит гидроудары. Отборное устройство может быть выполнено из углеродистой или нержавеющей стали. При его использовании максимальная температура измеряемой среды может достигать +460°С.

«ЭМИС»-БАР 133» фланцевый

Фланцевое исполнение зачастую выбирают, если требуется присоединение к процессу 1/4NPT, а также в тех случаях, когда измеряемая среда является агрессивной. У данной модели имеется большой выбор материалов мембраны (тантал, монель), а также есть возможность подвода капиллярной трубки. Для снижения температуры для фланцевых датчиков применяются охладители.

Датчик давления «ЭМИС»-БАР 175» с разделительной мембраной

Данный прибор имеет фланцевое присоединение с плоской разделительной мембраной, которая может быть вынесена на капиллярной линии, что позволяет устанавливать его отдельно от процесса. Такое исполнение зачастую востребовано на высокотемпературных средах. Стоит отметить, что 1 метр капиллярной линии позволяет снизить температуру на 50 градусов, при том, что датчик рассчитан на температуру среды от -60 до +180 С.

«ЭМИС»-БАР 176» отличается от модели «175» только тем, что мембрана находится на выступе. При этом имеется возможность выбрать высоту выступа при заказе. Длина погружной части плюсовой камеры может составлять от 50 до 250 метров. Этот ДД также применяется на высокотемпературных и вязких средах. Кроме того, такое исполнение применимо на толстостенных или имеющих изоляцию трубопроводах.

Преимуществом всех перечисленных моделей является высокая точность. Их основная приведенная погрешность при спецзаказе составляет до 0,04%. Кроме того, сертифицирован ряд пределов основной приведенной погрешности: 0,04%; 0,065%; 0,075%; 0,1%; 0,2 %; 0,5 %; 1,00%; 1,5%; 2,0%; 2,5%.

ДИАПАЗОНЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Диапазон	Модель «ЭМИС – БАР»
0…25 кПа	133
0…500 кПа	133
0…3 МПа	133
0…10 МПа	133
0…25 кПа	123, 175, 176
0…130 кПа	123, 175, 176
0…500 кПа	123, 175, 176
0…3 МПа	123, 175, 176
0…16 МПа	123, 175, 176
0…40 МПа	123, 175, 176

ПОВЕРКА

Стоит отметить, что межповерочный интервал приборов «ЭМИС»-БАР» составляет 5 лет. Первичная поверка осуществляется при выпуске из производства. Кроме того, поверку необходимо проводить в тех случаях, когда устройство хранится до ввода в эксплуатацию дольше срока действия поверки. Также прибор поверяют после ремонта с демонтажем с места установки.
Методика поверки предусматривает следующие операции:

• внешний осмотр устройства;
• опробование;
• проверка идентификационных данных программного обеспечения;
• определение основной погрешности;
• определение вариации выходного сигнала;
• оформление результатов.

В данной статье мы рассмотрели датчики абсолютного давления торговой марки «ЭМИС». В целом же продуктовая линейка включает 20 моделей преобразователей, предназначенных для измерения всех видов давления: дифференциального, избыточного, гидростатического и вакуумметрического. Ознакомиться с их техническими характеристиками, руководством по эксплуатации и сертификацией возможно в тематическом разделе нашего сайта.

Если у вас остались вопросы по датчикам, вы можете задать их инженерам компании “ЭМИС”:

Датчик абсолютного давления. ДАД. Что это? Принцип работы?

Не для кого не секрет, что современный двигатель внутреннего сгорания, Имеет очень большое количество всевозможных датчиков. Рассмотрим еще один из них

Одним из самых немало важных, является датчик абсолютного давления (ДАД) или на английском (MAP). Задача этого устройства измерять абсолютное давление, во впускном коллекторе, то есть состояние вакуума, который принимается за Абсолют, а ЭБУ в свою очередь получая информацию с ДАД и датчика температуры воздуха, высчитывает количество и объём поступающего в двигатель воздуха, и корректирует время открытия форсунок, для того чтобы топливно-воздушная смесь готовилась правильно. То есть 14 частей воздуха, одна часть топлива.

Ещё в этом датчике встроен барометр, для измерения атмосферного давления. Сделано это для того чтобы, ЭБУ мог поддерживать характеристики двигателя не зависимо от места нахождения автомобиля. Потому как например в горах, высоко над уровнем морем, давление может существенно изменяться. А это в свою очередь отражается на работе двигателя.

Устроен датчик следующим образом, внутри датчика имеется вакуумная камера, из которой воздух удален на этапе производства. Благодаря этому, датчик может измерять давление на входе в него, с давлением в вакуумной камере, и основываясь на этой разнице формируется исходящий сигнал на ЭБУ.

В основном датчик располагается непосредственно на впускном коллекторе, но на многих автомобилях он может крепится к кузову, а соединяться с коллектором гибким шлангом.

Существует два типа датчиков, аналоговые (механические) и цифровые, в которые встроена плата.

Возможные симптомы неисправности датчика ДАД:

• Повышенный расход топлива.
• Потеря мощности.
• Затруднённый запуск.
• Запах не сгоревшего бензина из выхлопной трубы.

В случае полного отказа работы ДАД, блок управления переходит в аварийный режим, и зажигает лампу check. В этом режиме ЭБУ работает по определённой программе, и не учитывает показания определённых датчиков.

Но так как датчик довольно надёжный, то он может работать скорее некорректно, нежели вообще не работать. Чаще всего он просто забивается нагаром, грязью. И его просто нужно помыть. Так же на показания датчика сильно влияет подсос воздуха. Точность его показаний напрямую зависит от физического состояния двигателя. Существует даже методика определения механических неисправностей ДВС, по давлению во впускном коллекторе.

Об этом поговорим в другой статье. Для диагностики данного устройства самый надёжный способ, это конечно заменить на заведомо рабочий. И в любом случае понадобится сканер. Так что рекомендуется обратится к специалистам, чтобы не тратить время и деньги впустую.

Датчик абсолютного давления принцип работы

Содержание

• Датчик абсолютного давления воздуха — назначение и его место в двигателе
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos АВТОТРЕЙД
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 АЭНК-К
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos (ОАО ГАЗ)
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 АВТОТРЕЙД
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 (аналог 0 261 230 004) BOSCH
  • Датчик абсолютного давления воздуха SSANGYONG Kyron,Actyon,Actyon Sport,Rexton OE
  • Датчик ВАЗ-1118,2170,2190 дв.21127 абсолютного давления и температуры воздуха на впуске CARTRONIC
  • Датчик абсолютного давления воздуха ЯМЗ ЕВРО-3 АЭНК-К
  • Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 (ОАО ГАЗ)
• Конструкция и принцип работы датчиков абсолютного давления воздуха
• Типы современных ДАД
• Как выбрать и заменить датчик абсолютного давления воздуха
• Для чего нужен датчик абсолютного давления
• Как работает датчик абсолютного давления
• Где находится ДАД
• Признаки неисправности датчика абсолютного давления воздуха
• Как проверить датчик абсолютного давления
• Видео на тему
• Принцип действия датчика даления.
• Типовые неисправности датчика абсолютного давления во впускном коллекторе.
• Дифференциальный датчик давления.

Контроль количества поступающего в цилиндры воздуха — одна из основ нормальной работы современного двигателя. Для измерения количества воздуха используются датчики абсолютного давления — все об этих устройствах, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе и замене читайте в данной статье.

Датчик абсолютного давления воздуха — назначение и его место в двигателе

Датчик абсолютного давления воздуха (ДАД, MAP — Manifold absolute pressure sensor) — один из основных датчиков системы управления инжекторным и дизельным двигателем внутреннего сгорания; датчик для измерения текущего давления воздуха, поступающего во впускной коллектор мотора.

ДАД является составной частью системы контроля и управления силовым агрегатом, обеспечивая его нормальное функционирование в зависимости от текущего режима и нагрузок. Посредством данного прибора измеряется давление воздуха во впускном коллекторе двигателя — на основе этой информации электронный блок управления (ЭБУ) выполняет расчет количества воздуха, поступающего в цилиндры во время такта впуска, и в соответствии с алгоритмами изменяет работу силового агрегата (меняет пропорции воздуха и топлива в горючей смеси, момент впрыска и т.д.).

Следует отметить, что датчики абсолютного давления — это альтернатива датчикам массового расхода воздуха, на одном двигателе эти датчики и не устанавливаются.

От функционирования ДАД зависит функционирование мотора и возможность нормальной эксплуатации всего транспортного средства, поэтому в случае поломки или некорректной работы датчик должен быть как можно скорее заменен. Но прежде, чем покупать новый датчик, следует разобраться в типах и принципе работы этих устройств.

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos АВТОТРЕЙД

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 АЭНК-К

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos (ОАО ГАЗ)

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 АВТОТРЕЙД

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 (аналог 0 261 230 004) BOSCH

Датчик абсолютного давления воздуха SSANGYONG Kyron,Actyon,Actyon Sport,Rexton OE

Датчик ВАЗ-1118,2170,2190 дв.21127 абсолютного давления и температуры воздуха на впуске CARTRONIC

Датчик абсолютного давления воздуха ЯМЗ ЕВРО-3 АЭНК-К

Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 (ОАО ГАЗ)

Конструкция и принцип работы датчиков абсолютного давления воздуха

Датчик абсолютного давления воздуха, как можно понять по названию, измеряет абсолютное давление воздуха во впускном коллекторе относительно вакуума (точнее — некоторого низкого давления, которое можно условно считать вакуумом). Также существуют датчики относительного и дифференциального давлений (измеряют и сравнивают давление воздуха относительно атмосферного), однако они в данной статье не рассматриваются.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили ДАД на основе микромеханических пьезорезистивных чувствительных устройствах (MEMS-сенсорах, от англ. Microelectromechanical systems — микроэлектромеханические системы, МЭМС). В данных датчиках используется чувствительный элемент, в котором сочетается микроэлектронная чувствительная часть, помещенная на подвижную мембрану (она выступает в роли механической части) — за счет их взаимодействия осуществляется измерение давления.

Существует несколько разновидностей микромеханических ДАД, но все они основаны на едином физическом принципе. В датчике присутствует герметичный объем воздуха, в котором поддерживается так называемое опорное давление — низкое давление (раз в 5-10 ниже нормального атмосферного), на основе которого осуществляется отсчет давления воздуха во впускном коллекторе. Данный объем воздуха закрыт диафрагмой (мембраной), на которой тем или иным способом выполнены полупроводниковые пьезорезисторы (тензорезисторы) — элементы, электрическое сопротивление которых зависит от деформации (растягивания или сжатия). Обычно на мембране располагается четыре пьезорезистора, включенных по мостовой схеме.

Работа такого датчика сводится к измерению электрического сопротивления пьезорезисторов при деформации диафрагмы, возникающей вследствие разности давлений между замкнутым объемом с опорным давлением и объемом с измеряемым давлением. Чем значительнее разница давлений, тем сильнее деформируются мембрана и расположенные на ней пьезорезисторы — в результате изменяется протекающий по пьезорезисторам ток, что и измеряется интегрированной в датчик оценочной схемой или электронным блоком. Зависимость тока и давления заранее устанавливается для каждого конкретного устройства, она входит в алгоритмы управления двигателем, записанные в электронном блоке (контроллере).

Конструктивно ДАД на основе MEMS-сенсоров могут отличаться. В частности, чувствительный элемент может выполняться на толстопленочной кремниевой подложке, в которой формируется замкнутый пузырек воздуха и тензорезисторы. Также существуют конструкции с большой по площади мембраной с пьезорезисторами, за которой располагается закрытый объем с опорным давлением.

Независимо от используемого чувствительного элемента, ДАД помещается в пластиковый корпус, с одной стороны которого выполнен патрубок с уплотнительным кольцом для подключения к впускному коллектору (напрямую или через трубопровод небольшой длины), а с другой — электрический разъем для подключения к ЭБУ.

Типы современных ДАД

ДАД отличаются типом выходного сигнала и назначением (применимостью).

По типу выходного сигнала приборы делятся на две группы:

В первом случае датчик формирует аналоговый сигнал (он берется непосредственно от тензорезисторов), который поступает на электронный блок, где и подвергается обработке. Это наиболее простые по конструкции датчики, которые в новых автомобилях практически не используются, так как для работы с ними подходят только определенные электронные блоки управления двигателем.

Конструкция датчика абсолютного давления воздуха с интегрированной схемой оценки

Во втором случае в сам датчик интегрирована оценочная схема, которая измеряет и преобразует аналоговый сигнал от пьезорезисторов в цифровую форму — этот сигнал и поступает на электронный блок. Основу ДАД данного типа составляют специальные микросхемы, которые содержат в себе как сенсорный элемент, так и оценочную схему. На новые автомобили наиболее часто ставится именно этот тип датчика, так как он подходит для большинства контроллеров с соответствующим входом.

Отдельную группу составляют так называемые T-MAP-датчики — интегрированные датчики температуры и ДАД. В них помимо MEMS-сенсора помещен датчик температуры на основе обычного терморезистора, такой прибор измеряет давление и температуру, что позволяет точнее определять количество поступающего в цилиндры воздуха и вносить коррективы в работу многих вспомогательных систем (в том числе интеркулера для двигателей, оборудованных турбокомпрессором, и других).

По применимости ДАД делятся на две больших группы:

• Для атмосферных двигателей — измеряют давление в пределах 0-1 атмосферы;
• Для двигателей с турбонаддувом — измеряют давление в пределах 0-2 атмосферы и более.

Существуют и датчики для измерения давлений вплоть до 5-6 атмосфер, они чаще всего используются не во впускном коллекторе (так как в моторах такое давление встречается нечасто), а в пневматической системе автомобилей.

Также датчики имеют исполнение на напряжение питания 12 и 24 В, а для их подключения могут использоваться электрические разъемы различных типов (обычно — с ножевыми контактами под отдельные разъемы или групповые колодки, но существуют варианты и под штыревые колодки).

Как выбрать и заменить датчик абсолютного давления воздуха

ДАД играет одну из ключевых ролей в нормальной работе двигателя, при его неисправности нарушается работа мотора на всех режимах (повышенные обороты на холостых, «плавающие» обороты — все это в целом ухудшает динамику автомобиля), повышается дымность выхлопа, увеличивается шум и уровень вибраций, появляется запах бензина в выхлопе, а также наблюдается перерасход топлива. При появлении этих признаков следует провести диагностику устройства, и при его неисправности — произвести замену.

На замену следует выбирать ДАД только того типа и модели, что был установлен ранее, лучше всего это делать по каталожному номеру. Использование датчиков других типов в большинстве случаев просто невозможно вследствие разницы в установочных размерах и электрических характеристиках. Также можно выбирать и универсальные модели, используемые на определенных линейках двигателей, однако следует учитывать, что один и тот же датчик для разных двигателей может иметь разные каталожные номера и на гарантийных автомобилях их менять нельзя.

Особое внимание выбору нового датчика следует уделять в случае турбированного двигателя. Для таких моторов следует использовать специальные ДАД, рассчитанные на более высокие давления. Установка обычного датчика в этом случае нарушит работу силового агрегата.

Замена датчика абсолютного давления, как правило, довольно проста и не требует специального инструмента. Эта работа в общем случае выполняется в несколько шагов:

1. Снять электрический разъем с датчика;
2. Демонтировать датчик, выкрутив удерживающие его винты или болты;
3. Отсоединить датчик от коллектора или патрубка;
4. Установить новый датчик в обратном порядке (при этом не забыв установить новое уплотнительное кольцо или хомут).

Ремонт должен выполняться на остановленном двигателе и только после снятия клеммы с аккумулятора. После установки новый ДАД не требует калибровки или каких-либо настроек (хотя в определенных случаях это придется выполнить) и вся система сразу начинает работать.

Верный выбор и правильная замена датчика абсолютного давления воздуха — гарантия надежной работы силового агрегата на всех режимах.

Теплое время года, особенно весна и лето — это сезон велосипедов, прогулок на природе и семейного отдыха. В интернет-магазине AvtoALL.RU вы найдете всё, чтобы сделать свой отдых приятным и полезным.

Майские праздники — это первые по-настоящему теплые выходные, которые можно с пользой провести на природе в кругу семьи и близких друзей! Сделать досуг на свежем воздухе максимально комфортным поможет ассортимент продукции интернет-магазина AvtoALL.

Трудно найти ребенка, которому не нравились бы активные игры на улице, и каждый ребенок с самого мечтает об одной вещи — велосипеде. Выбор детских велосипедов — ответственная задача, от решения которой зависит радость и здоровье ребенка. Типы, особенности и выбор детского велосипеда — тема этой статьи.

Теплое время года, особенно весна и лето — это сезон велосипедов, прогулок на природе и семейного отдыха. Но велосипед будет комфортным и принесет удовольствие только в том случае, если он подобран правильно. О выборе и особенностях покупки велосипеда для взрослых (мужчин и женщин) читайте в статье.

Шведский инструмент Husqvarna известен во всем мире, он является символом настоящего качества и надежности. Среди прочего под этим брендом выпускаются и бензопилы — все о пилах Husqvarna, их актуальном модельном ряду, особенностях и характеристиках, а также о вопросе выбора читайте в данной статье.

Отопители и предпусковые подогреватели немецкой компании Eberspächer — известные во всем мире устройства, повышающие комфорт и безопасность зимней эксплуатации техники. О продукции данного бренда, ее типах и основных характеристиках, а также о подборе отопителей и подогревателей — читайте в статье.

Многие взрослые не любят зиму, считая ее холодным, депрессивным временем года. Однако дети совсем другого мнения. Для них зима — это возможность поваляться в снегу, покататься на горках, т.е. весело провести время. И одним из лучших помощников для детей в их нескучном времяпровождении — это, например, всевозможные санки. Ассортимент рынка детских санок очень обширен. Рассмотрим некоторые виды из них.

Электронный блок управления стал неотъемлемой частью современного двигателя и без его помощи обеспечить нормальную работу всех систем и уследить за их исправностью невозможно. Датчик абсолютного давления, также известный как ДАД, лишь одно из многих регулирующих устройств, влияющих на стабильность работы двигателя и передающее информацию на ЭБУ.

Во многих автомобилях он расположен на впускном коллекторе двигателя и регистрирует колебания уровня давления в тракте впуска. В дальнейшем на основании данных ДАД электронный блок оптимизирует состав горючей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Теперь рассмотрим детальнее, что такое датчик абсолютного давления, как он работает и почему без него не обойтись?

Для чего нужен датчик абсолютного давления

Как может выглядеть датчик абсолютного давления.

Это небольшое устройство отвечает за замеры абсолютного давления. Понятие «абсолютное давление» используется не случайно, ведь исходным ориентиром для проведения измерений является состояние вакуума, который принимается за абсолют.

После поступления данных в ЭБУ электроника, учитывая давление и температуру во впускном коллекторе, определяет наиболее подходящую плотность воздуха и предполагаемый его расход, что необходимо для подготовки топливно-воздушной смеси соответствующего качества. Блок управления согласно рассчитанной массе потребляемого воздуха отдает управляющие команды необходимой продолжительности, благодаря чему и выполняется регулировка форсунок впрыска. Хотя датчик давления – очень достойная замена расходомеру, иногда они устанавливаются на агрегат совместно.

Как работает датчик абсолютного давления

Благодаря ДАД удается проконтролировать, какой объем воздуха поступает сквозь дроссельную заслонку. Опираясь на этот показатель, формируется команда-импульс, определяющая количество топлива, необходимого для образования сбалансированной по составу топливо-воздушной смеси. Внутри датчика есть вакуумная камера, воздух из которой удален изначально. Она соотносит показатель давления во входном штуцере с давлением в вакуумной камере и согласно полученной разнице создает исходящий сигнал. Чтобы датчик определил давление, необходима целая цепочка действий:

• Высокочувствительная диафрагма ДАД деформируется под воздействием давления во впускном коллекторе.
• Растяжение диафрагмы обуславливает изменение сопротивления на тензорезисторах поверхностного положения, другими словами имеет место так называемый пьезорезисторный эффект.
• Пропорционально динамике сопротивления тензорезисторов наблюдаются колебания напряжения.
• Способ соединения тензорезисторов обеспечивает высокую чувствительность, которая благодаря чипу ДАД повышается еще больше, в итоге чего выходное напряжение варьируется в интервале 1-5 В.
• Согласно поступающему на вход ЭБУ напряжению формируется импульс, уходящий на форсунки. Он и определяет давление на впускном клапане. При этом напряжение и давление связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью.

Читайте также: Что такое датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) и для чего он нужен.

Где находится ДАД

Крепление ДАД на кузове.

Уже упоминалось, что датчик нужно искать на коллекторе. Подчеркнем только то, что применяется он только на инжекторных двигателях. В особенности это верно, когда автомобиль оснащен силовым агрегатом с турбонаддувом и компрессором.

Однако во многих моделях место его расположения несколько иное – в кузовной части моторного отсека и крепится он прямо к кузову. В этом случае входной штуцер и входной коллектор соединяются посредством гибкого шланга. Следует учесть, что ДАД устанавливается и тогда, когда на автомобиле отсутствует датчик массового расхода воздуха (ДМРВ).

Признаки неисправности датчика абсолютного давления воздуха

О поломке ДАД может говорить целая группа «симптомов»:

• Заметно повышается потребление топлива, что происходит по причине поступления сигнала от датчика в ЭБУ о высоком давлении, уровень которого в действительности ниже. При этом электронный блок отдает команду о подаче смеси обогащенной больше необходимого.
• Ухудшается динамика двигателя, которая и после прогрева не приходит в норму.
• Даже в летний сезон появляются белоцветные выхлопы.
• Из выхлопной возможно появление запаха бензина.
• Продолжительное время не снижаются обороты на холостом ходу.
• Переключение сопровождается резкими рывками или провалами.
• Непонятного рода шумы, нередко перерастающие в гул.

Как проверить датчик абсолютного давления

Методика диагностики ДАД зависит от спецификации сенсорного устройства, которое бывает аналоговым либо цифровым. Для подтверждения работоспособности аналогового датчика абсолютного давления необходим следующий алгоритм действий:

• К вакуумному шлангу, соединяющему ДАД и входной коллектор, присоединяется переходник датчика, а к нему подключается манометр.
• Запускается мотор и несколько минут работает на холостых. В случае разрежения в коллекторе ниже 529 мм, стоит посмотреть, не пропускает ли воздух сам шланг. Не лишним будет взглянуть на диафрагму датчика и убедиться, что на ней нет изъянов.
• Сняв показания манометра, необходимо его отсоединить и поставить вместо него вакуумный насос. Далее следует создать разрежение 55-56 мм рт.ст. и остановить откачивание. Можно считать, что ДАД не поврежден, когда разрежение останется неизменным в течение около 30 сек, в ином случае устройству потребуется замена.

Когда имеем дело с цифровым датчиком, можно поступать так:

• Переводим тестер в режим вольтметра.
• Заводим двигатель и определяем положение контактов питания и заземления. К тестеру подсоединяем провод, подключенный к выходному контакту датчика. О его исправности говорит напряжение 2,5 В или около того. Если разница с указанным напряжением в сторону повышения или понижения существенная – устройство вышло из строя.
• Тестер переключается в режим тахометра и отсоединяется вакуумный шланг.
• Щуп «+» нужно подключить к сигнальному выводу, а «-» – к заземлению. В норме прибор должен показывать 4400-4900 об/мин.
• Теперь требуется подсоединить вакуумный насос т к датчику абсолютного давления. По результатам многократных изменений разрежения скачков в показаниях тахометра и давления быть не должно.
• Когда вакуумный насос будет отключен, тахометр должен показывать 4400-4900 об./мин, что говорит об исправности ДАД. В ином случае устройство неисправно.

Видео на тему

Почти все системы управления двигателем, в которых не применяется датчик расхода воздуха, оборудованы датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе (датчик разрежения).

Внешний вид датчиков абсолютного давления

В таких системах, на основании данных о давлении и температуре воздуха во впускном коллекторе, блок управления двигателем рассчитывает массу воздуха, содержащуюся в каждом сантиметре кубическом внутреннего объёма впускного коллектора. При каждом такте впуска, цилиндр «всасывает» разрежённый воздух из впускного коллектора, объём которого приблизительно равен внутреннему объёму цилиндра двигателя. Зная внутренний объём цилиндра двигателя (в cm 3 ) и предварительно рассчитав плотность всасываемого цилиндром воздуха (в g/cm 3 ), блок управления двигателем рассчитывает массу воздуха (в граммах), попадающего в цилиндр во время такта впуска. В соответствии с рассчитанной массой потребляемого двигателем воздуха, блок управления двигателем формирует импульсы управления топливными форсунками соответствующей длительности, достигая приготовления топливовоздушной смеси с составом, близким к заданному.

Точность расчёта массы потребляемого двигателем воздуха по его давлению и температуре невысока, так как объём потребляемого воздуха в значительной мере зависит от состояния цилиндропоршневой группы и газораспределительного механизма. Поэтому, в подобных системах управления двигателем для обеспечения приготовления топливовоздушной смеси с точно заданным составом, очень важным фактором является исправность функционирования датчика кислорода.

На многих автомобилях, датчик разрежения крепится к кузову автомобиля в моторном отсеке, а его входной штуцер соединяется с внутренним объёмом впускного коллектора посредством гибкого трубопровода.

Независимо от наличия в системе управления двигателем датчика расхода воздуха, на двигателях оборудованных турбонаддувом и / или компрессором датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (датчик давления / разрежения) применяется всегда. Здесь, кроме прочего, показания датчика используются для измерения и регулирования величины избыточного давления, нагнетаемого турбокомпрессором и / или механическим компрессором. Такой датчик обычно крепится непосредственно к впускному коллектору. В корпус датчика часто бывает встроен датчик температуры воздуха во впускном коллекторе. Датчики давления могут быть штатно установлены на автомобиле для измерения давления в топливном баке, давлений в системе EGR, давления в системе кондиционирования воздуха в салоне, в тормозной системе, в шинах автомобиля.

Прграмма TECHSTREAM 7.20.041 и Русификатор Для подключения сканера к компьютеру

Принцип действия датчика даления.

Большинство автомобильных датчиков давления преобразовывают значение давления на входном штуцере датчика в соответствующую ему величину выходного напряжения. Встречаются датчики, где в зависимости от входного давления изменяется частота выходного переменного напряжения (например, датчик абсолютного давления во впускном коллекторе производства FORD). В качестве датчиков давления во впускном коллекторе применяются датчики абсолютного давления. Внутри датчика абсолютного давления имеется вакуумная камера, из которой на этапе изготовления датчика был откачан воздух. Такой датчик «сравнивает» давление на входном штуцере с давлением в вакуумной камере — от этой разницы давлений и зависит выходной сигнал датчика.

Схема включения датчика абсолютного давления. ECU Блок управления двигателем.

1. Точка подключения зажима типа «крокодил» осциллографического щупа.
2. Точка подключения пробника осциллографического щупа для получения осциллограммы выходного напряжения датчика.
3. Датчик абсолютного давления.
4. Выключатель зажигания.
5. Аккумуляторная батарея.

Обычно, с уменьшением величины абсолютного давления во впускном коллекторе (или, другими словами, с увеличением величины разрежения во впускном коллекторе) выходное напряжение датчика уменьшается. Но встречаются датчики, где зависимость выходного напряжения от входного давления обратно-пропорциональна. В качестве датчиков атмосферного давления применяются датчики абсолютного давления. Датчик атмосферного давления может быть выполнен как отдельный элемент системы управления двигателем, или может быть размещён непосредственно внутри корпуса блока управления двигателем. На некоторых автомобилях применяется датчик давления топлива в топливной рейке.

Типовые неисправности датчика абсолютного давления во впускном коллекторе.

В зависимости от устройства системы управления двигателем (наличие или отсутствие датчика расхода воздуха), неполадки в работе датчика могут привести как к переключению блока управления на аварийный режим работы, так и вовсе к невозможности запуска и работы двигателя. Применяемые в современных системах управления двигателем датчики давления обладают очень высокой надёжностью. В большинстве случаев, причиной неправильной работы датчика абсолютного давления во впускном коллекторе является неисправность соединения входного штуцера датчика с внутренним объёмом впускного коллектора. Часто соединяющий гибкий трубопровод разрывается, реже «закоксовывается» (либо сам трубопровод, либо штуцер во впускном коллекторе). Поэтому, при проведении проверки датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, необходимо обязательно проверить исправность трубопровода. Необходимость замены датчика иногда возникает по причине неисправности датчика температуры воздуха, который может быть конструктивно объединён с датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе. Тем не менее, встречаются и случаи выхода из строя самого датчика абсолютного давления. При необходимости, можно провести проверку датчика. Для этого необходимо обеспечить подвод к штуцеру датчика различных значений давления / разрежения в допустимых для данного датчика пределах (путём запуска двигателя, если это возможно, или другими вспомогательными средствами), контролируя при этом выходной сигнал датчика.

Осциллограмма выходного напряжения исправного датчика абсолютного давления впускном коллекторе. Пуск двигателя и работа на холостом ходу без нагрузки.

Выходное напряжение датчика изменяется пропорционально величине давления во впускном коллекторе. В данном случае, с увеличением разрежения во впускном коллекторе, выходное напряжение датчика уменьшается. <> Характеристика датчика абсолютного давления во впускном коллекторе производства FORD имеет следующую зависимость: — при включенном зажигании и остановленном двигателе (разрежение во впускном коллекторе при этом отсутствует) частота выходного напряжения датчика составляет около 160 Hz; — при работе прогретого до рабочей температуры двигателя на холостом ходу без нагрузки (величина разрежения во впускном коллекторе составляет

0,65 Bar), частота выходного напряжения датчика составляет около 105 Hz; — при увеличенной до 3-х тысяч оборотов в минуту частоте вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу (величина разрежения во впускном коллекторе составляет

0,7 Bar), частота выходного напряжения датчика составляет около 100 Hz.

Осциллограмма выходного напряжения исправного датчика абсолютного давления во впускном коллекторе производства FORD. Зажигание включено, двигатель остановлен.

Дифференциальный датчик давления.

В некоторых системах управления двигателем, для измерения величины расходуемых системой EGR (Exhaust Gas Recirculation) отработавших газов, применяется дифференциальный датчик давления. Дифференциальный датчик давления отличается от датчика абсолютного давления наличием двух штуцеров — внутренняя камера датчика не загерметизирована, а соединена с дополнительным, вторым штуцером. За счёт этого, дифференциальный датчик давления сравнивает между собой давления на входных штуцерах; выходной сигнал датчика пропорционален этой разнице давлений. Система EGR служит для уменьшения количества выбрасываемых двигателем в атмосферу вредных окислов азота. Система EGR подводит часть отработавших газов к впускному коллектору, размешивая топливовоздушную смесь отработавшими газами. За счёт этого уменьшается температура сгорания топливовоздушной смеси и как следствие, уменьшается количество выбрасываемых двигателем в атмосферу окислов азота. Измерение величины потока отработавших газов от клапана EGR к впускному коллектору при помощи дифференциального датчика давления осуществляется следующим образом. В патрубке, соединяющем выход клапана EGR с впускным коллектором, имеется калиброванное сужение. Это сужение создаёт незначительное препятствие протекающим по патрубку отработавшим газам, вследствие чего, давление газов перед сужением оказывается несколько выше давления газов за сужением. Чем больше величина потока отработавших газов, протекающих через сужение, тем большая возникает разница давлений газов перед сужением и за ним. Входные штуцеры дифференциального датчика давления соединены с патрубком клапана EGR — один штуцер соединён с полостью до калиброванного сужения, а второй штуцер соединён с полостью за калиброванным сужением. С увеличением потока отработавших газов от клапана EGR к впускному коллектору, увеличивается разница давлений подводимых к входным штуцерам дифференциального датчика давления, датчик преобразовывает эту разницу давлений в напряжение. Таким образом, выходное напряжение дифференциального датчика давления оказывается пропорциональным величине потока отработавших газов от клапана EGR к впускному коллектору двигателя.

Приложение 1

Характеристики некоторых датчиков абсолютного давления

Датчик абсолютного давления: проверка, признаки неисправности

Все современные автомобили оснащены электронной системой управления двигателем, которая регулирует работу силового агрегата при помощи информации, снимаемой со специальных датчиков. Одним их таких устройств выступает датчик давления воздуха или МАР-сенсор, установленный во впускном коллекторе. Он реагирует на все изменения давления во впускном такте, а ЭБУ двигателя, в зависимости от показаний прибора, обеспечивает приготовление оптимальной горючей смеси.

Назначение и принцип работы датчика абсолютного давления

Датчик давления предназначен для измерения абсолютного давления, то есть давления воздуха относительно вакуума. Полученные данные используются системой управления двигателем для вычисления плотности воздуха и его расхода при оптимизации приготовления воздушно-топливной смеси. Прибор выступает альтернативой расходомера воздуха, а в некоторых моделях авто работает совместно с расходомером.

В современных датчиках применяют две технологии измерения: микромеханическую и тонкопленочную. Первая – более прогрессивная, так как производит более точные измерения, и большинство датчиков изготовлены именно по ней. При наличии в двигателе турбонаддува, между компрессором и коллектором ставят дополнительный датчик, регулирующий давление наддува в зависимости от потребности двигателя, который конструктивно идентичен ДАД.

В конструкции датчика давления воздуха присутствует 2 камеры – атмосферная, связанная со впускным коллектором, и вакуумная. Там же расположены 4 тензорезистора, прикрепленных к диафрагме, и электронный чип. Давление воздуха действует на диафрагму, и она перемещает тензорезисторы, которые в зависимости от положения меняют сопротивление, что в итоге влияет на величину импульса от чипа к блоку управления.

Чувствительные полупроводники для повышения импульса соединены по схеме моста, а исходящее напряжение изменяется от 1 до 5 В. Полученное напряжение позволяет ЭБУ определить давление во впускном коллекторе – чем оно больше, тем показатель считается выше. Исходя из типа датчика, он выдает различный тип сигнала – цифровой или аналоговый. В аналоговом приборе дополнительно устанавливают аналогово-цифровой преобразователь.

Датчик получает результаты о давлении воздуха следующим образом:

1. Воздушный поток в коллекторе давит на диафрагму прибора, и она изгибается.
2. При механическом растяжении диафрагмы на тензорезисторах меняется сопротивление, то есть наблюдается пьезорезистивный эффект.
3. Пропорционально сопротивлению тензорезисторов, меняется напряжение.
4. Полупроводники в датчике соединены по мостовой схеме и очень чувствительны. Электрическая схема, расположенная в приборе, мостовое напряжение усиливает, в итоге на выходе оно изменяется в пределах 1-5 В.
5. Исходя из того, какое выходное напряжение поступает в блок управления, рассчитывается уровень давления на впускном клапане. Более высокое напряжение соответствует более высокому давлению.

Признаки неисправности датчика абсолютного давления

О возникшей неисправности ДАД свидетельствуют следующие признаки:

1. Увеличение расхода топлива. Прибор подает в блок управления данные о высоком давлении воздуха, которое фактически гораздо ниже. По этой причине БУ подает в цилиндры богатую смесь.
2. Падает динамика двигателя, не улучшающаяся при прогреве.
3. При работе мотора из выхлопной трубы ощущается запах топлива.
4. Работающий двигатель даже в теплое время года выдает белый выхлоп.
5. Двигатель в холостом режиме работы долго не сбрасывает обороты.
6. При переключении передач заметны рывки машины.
7. Нестабильная работа двигателя во всех режимах работы, наличие посторонних шумов, зачастую переходящих в гул.

Возможные причины неисправности

Датчик абсолютного давления – достаточно надежное устройство, но иногда он выходит из строя, вызывая переключение работы двигателя в аварийный режим, и даже препятствуя запуску мотора. Причин неполадок в работе ДАД существует несколько:

1. Плохое соединение датчика и входного штуцера.
2. Закоксованный трубопровод, который имеет достаточно гибкую конструкцию.
3. Поломка датчика температуры воздуха, который связан с ДАД, а иногда объединен с ним в одном корпусе.
4. Разгерметизация вакуумного шланга по причине повреждения или отключения от датчика.
5. Обрыв контакта «масса».
6. Неисправность внутри датчика.

Проверка датчика абсолютного давления

В различных моделях авто конструкция датчика может отличаться, и, следовательно, алгоритм проверки тоже. Следующая обобщенная инструкция позволит исследовать большинство типов приборов. Для этого понадобятся:

1. Простой вакуумный манометр.
2. Тестер или вольтметр.
3. Вакуумный насос.
4. Тахометр.

Проверка датчика давления воздуха состоит из следующих этапов:

1. Для проверки аналогового датчика, его переходник подключается к вакуумному шлангу между датчиком давления и впускным коллектором. К переходнику также подсоединяют манометр.
2. Двигатель запускают и дают ему некоторое время поработать на холостых оборотах. При показателе разрежения в коллекторе менее 529 мм рт. ст., проверяют целостность вакуумного шланга, так как через повреждения на нем утрачивается часть воздуха. Также следует обратить внимание на состояние диафрагмы датчика, на которой могут присутствовать как заводские, так и приобретенные при эксплуатации дефекты.
3. После снятия показаний манометра, его заменяют на вакуумный насос, после чего создают разрежение 55-56 мм рт. ст. и прекращают откачку. При исправном датчике разрежение будет сохраняться 25-30 сек. Если требование не выполняется – датчик подлежит замене.
4. При проверке цифрового датчика пользуются тестером в режиме вольтметра.
5. Включают зажигание, находят контакты заземления и питания. К вольтметру подключают провод, соединенный с сигнальным контактом тестируемого датчика. При его нормальной работе напряжение будет составлять около 2,5 В. При наличии неисправностей – отличаться в большую или меньшую сторону.
6. Тестер переключают в режим работы тахометра и отсоединяют от ДАД вакуумный шланг. Положительный ввод подключают к сигнальному проводу, а минус – к заземлению. При исправном датчике тахометр выдаст результат – 4400-4850 об/мин.
7. Снова используется вакуумный насос, который подключается к датчику давления. Насосом постоянно меняют разрежение в приборе и следят за показаниями тахометра. При исправном датчике разрежение и показатели тахометра будут стабильными.
8. При отключении вакуумного насоса, тахометр останавливается на показателе 4400-4900 об/мин. Если показания отличаются от указанных в ту или иную сторону – датчик неисправен.

Ремонт

После диагностики неисправности ДАД, приступают к ее устранению. При мелкой поломке, поддающейся ремонту, прибор оставляют. Если прибор выдает неправильные показания – необходима его полная замена. Конструкция датчика на проведение ремонта не рассчитана, и все действия, направленные мастером на устранение неисправностей, проводятся на его страх и риск. Но стоимость нового прибора достаточно высока, и все манипуляции в случае успеха становятся оправданными.

Ремонт датчика осуществляют в определенной последовательности:

1. Ножом или другим острым инструментом снимают крышку прибора, после чего выявляют местонахождение неисправности.
2. Контакты чистят от загрязнений и ржавчины, проверяют надежность их соединения, а после чистки просушивают, заливают силиконовым герметиком, и снова сушат. На собранном приборе герметиком заделывают все стыки.
3. Прибор устанавливают на автомобиль и проверяют его исправность. Быстрый запуск двигателя и его ровная работа означают исправность прибора. Если ремонт не принес ожидаемых результатов – датчик меняют на новый.

датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, датчик температуры отработавших газов.

Рассмотрим, для чего важны данные устройства и элементы. Подробно остановимся на учебном содержании каждого модуля.

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе

Датчик абсолютного давления — это специальный датчик, который оповещает о давлении воздуха в коллекторе.;

Причём, анализируя данные датчика, автомобильный диагност видит не просто давление, а соотношение его характеристик непосредственно в коллекторе и в вакууме (то есть в абсолюте).

Конструктивно датчики могут отличаться, но чувствительный к давлению элемент расположен непосредственно в корпусе датчика. Един и физический принцип работы датчика: 

В датчике присутствует герметичный объем воздуха. Именно он поддерживает опорное давление (может быть в 10 раз ниже, нежели атмосферное).

Объём воздуха заслоняет мембрана – диафрагма. На ней стоят пьезорезисторы (подключаются по мостовой схеме). Их сопротивление зависит от сжатия, растягивания мембраны.

Когда мембрана сжимается, растягивается, измеряется электрическое сопротивление. 

Чем больше деформирование мембраны, тем больше разница давлений.
Зависимость тока и давления заранее устанавливается производителем для каждого конкретного устройства. Она учтена в алгоритмах управления двигателем (запись делается в электронном блоке).

Важно! Именно датчик абсолютного давления во многих критических ситуациях позволяет определить истинную проблему, связанную с необъяснимо резким повышением расхода топлива. 

Чем опасны поломки датчика абсолютного давления?

Что произойдёт, если датчик абсолютного давления во впускном коллекторе выйдет из строя? Возможна реализация нескольких сценариев:

• Датчик начнёт показывать неправильные данные о давлении, а блок управления подаст неправильную команду на подачу топлива (как правило, запросит его большее количество).
• У двигателя снизится мощность. Это приведёт к проблемам при подъеме машины вверх, особенно, если в ней большой груз.
• Поломка чревата постоянным переливом бензина и, как следствие, появляется стойкий запах от дроссельной заслонки.
• Обороты холостого хода станут крайне нестабильными.
• В переходных режимах  двигателя начнутся «провалы» (чаще всего при переключении передач).

Для грамотного обслуживания, диагностики авто важно понимать, что конкретно измеряет датчик, как работает устройство. Именно эти аспекты пошагово и рассматриваются в модулях ELECTUDE.

Содержание модуля

Система управления бензиновым двигателем должна знать количество поступаемого воздуха, чтобы впрыснуть нужное количество бензина. Если известны температура, объём и давление воздуха, блок управления может рассчитать его массу. Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (ДАД) нужен для измерения одной из этих величин: давления воздуха.

Устройство

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе состоит из измерительного элемента и усилителя. Давление во впускном коллекторе проходит к измерительному элементу через измерительную ячейку. Измерительный элемент состоит из мембраны, которая перекрывает эталонную камеру. Мембрана – это четыре резистора, объединенных мостовой схемой.

Когда мембрана деформируется под давлением, одно из этих четырёх сопротивлений измеряет своё значение. Это приводит к образованию дифференциалов напряжения, которые увеличиваются контуром усилителя.

Принцип работы

Измерительный элемент расположен между контрольной камерой, в которой создан постоянный вакуум, и измерительной камерой. Давление воздуха через отверстие во впускном коллекторе достигает измерительного элемента в измерительной камере.

Поскольку давление во впускном коллекторе выше давления в контрольной камере, измерительный элемент изгибается.

Чем выше давление во впускном коллекторе, тем сильнее изгибается измерительный элемент. Таким образом, увеличивается дифференциальное напряжение в параллели резисторов. Усилитель преобразует это напряжение в напряжение сигнала значением от 0 до 5 Вольт.

Далее учащимся, которые проходят обучение в программе на базе платформы ELECTUDE, предлагается практическое решение проверки датчика давления во впускном коллекторе.

Датчик давления может выйти из строя. Для проверки датчика давления потребуется вакуумный зажим. С помощью зажима можно изменять давление по всему диапазону измерений, проверяя напряжение сигнала с помощью мультиметра. 

Сначала проверяются характеристики датчика. Затем – питание и заземление. В случае использования шланга рекомендуется проверять его на наличие утечек.

Датчик  температур отработавших газов

Следующий важный датчик автомобиля – это датчик температуры отработавших газов. Он отвечает за контроль температуры выхлопных газов. 

Такой контроль важен для того, чтобы компоненты для очистки создавали благоприятные условия работы. Установка таких датчиков важна для решения следующих задач: 

• снижения уровня вредных выбросов авто;
• оценки качества топливно-воздушной смеси. Например, растущая температура топливовоздушной смеси может свидетельствовать о признаках детонации;
• определения степени исправности системы управления двигателем, системы зажигания. Если датчик отсутствует, некорректно работает, существенно возрастает риск повреждения деталей этих систем.

Содержание модуля «Датчик  температур отработавших газов»

Датчик температуры выхлопных газов – это датчик, с помощью которого блок управления измеряет температуру выхлопных газов. Датчик температуры используется для преобразования оксида азота и предотвращения повреждения компонентов выхлопной системы.

 
Датчик температуры отработавших газов ввинчивается в выхлопную трубу таким образом, чтобы металлическая измерительная часть попадала в поток выхлопных газов. Разъём датчика часто подключается к датчику с помощью термостойкого измерительного привода.

В датчике установлен транзистор особого типа: температурный резистор или термистор. В зависимости от модели датчика это может быть PTC или NTC-термистор (терморезистор с положительным температурным коэффициентом или с отрицательным температурным коэффициентом).

В течение долгого времени для измерения более высоких температур использовался только PTC-термистор.

 
Датчик преобразует температуру отработавших газов в сопротивление. Блок управления не может напрямую считать показания сопротивления датчика температуры отработавших газов.

Эта проблема решается путём последовательного подключения к датчику резистора с фиксированным значением. На оба резистора подаётся напряжение от 5 В. Если температура изменяется, распределение напряжения меняется. Таким образом, блок управления определяет температуру отработавших газов.

 

Трубы, шланги и муфты для систем кондиционирования

Еще один важный модуль системы — «Трубы, шланги и муфты». Трубки, шланги и муфты в системах кондиционирования интенсивно ощущают факторы внешнего воздействия. Среди неполадок системы кондиционирования именно поломки, деформации этих элементов, по наблюдениям диагностов CТО, — на одних из лидирующих мест. Это связано со многими факторами: от огромной нагрузки на систему охлаждения до езды по плохим дорогам, в результате чего трубки, шланги, муфты подвергаются механическим повреждениям.

 

Содержимое модуля  «Трубы, шланги и муфты»

Трубы, шланги и муфты — компоненты соединяющие систему кондиционирования. Они соединены друг с другом с помощью шлангов и труб, по которым хладагент протекает через  систему кондиционирования.

Муфты на конце труб и шлангов системы кондиционирования позволяют соединить компоненты от системы кондиционирования.

Таким образом, выполнение сервисного обслуживания и ремонта облегчается.

Некоторые компоненты в системе кондиционирования движутся относительно друг друга. Для того, чтобы обеспечить передвижение механизмов, они соединяются друг с другом с помощью гибких шлангов. 

Шланг состоит из нескольких слоёв. Благодаря этим слоям шланг достаточно прочный, износостойкий и устойчив к воздействию хладагента и растворенного в нём масла.

Масло в хладагенте может поглощать воду. Специальный состав шланга препятствует попаданию воды в хладагент.

Муфты позволяют отсоединять детали и заменять их при необходимости. В зависимости от типа муфты отсоединение происходит либо с помощью стандартных или  с помощью специальных инструментов.

Для прочности на муфту прикрепляют одно или два уплотнительных кольца, которые предотвращают утечку хладагента. Другой тип муфты – компрессионный. В такой муфте металлические поверхности плотно прижаты друг к другу.

Внимание. Ремонт систем кондиционирования может выполнять только сертифицированный специалист!

Для проверки знаний по теме «Трубы, шланги и муфты» предлагается короткий, но важный для закрепления материала и понимания пройденного, тест.

Пропускное отверстие системы кондиционирования

Важный элемент автомобильных систем кондиционирования воздуха – это и пропускное отверстие переменного сечения.

Непосредственно в  то пропускное отверстие стекает хладагент.

Содержимое  модуля  «Пропускное отверстие переменного сечения»

Пропускное отверстие переменного сечения расположено за поперечной перегородкой (внутри автомобиля).

Хладагент течёт из конденсатора, через фильтр-осушитель, в пропускное отверстие переменного сечения. Затем хладагент поступает в испаритель. Когда хладагент выходит из испарителя, он течёт через измерительную сторону пропускного отверстия переменного сечения в компрессор.

Функция пропускного отверстия переменного сечения

Пропускное отверстие переменного сечения позволяет хладагенту достигать испаритель в необходимом агрегатном состоянии. Поскольку отверстие имеет переменное сечение, то регулируется не только агрегатное состояние, но и количество хладагента.

Когда хладагент течёт через пропускное отверстие переменного сечения, уменьшается давление, температура и точка кипения. В результате хладагент изменяет агрегатное состояние. Как только он поступает в испаритель, хладагент испаряется из-за тепла и потока воздуха. При удалении этого тепла температура потока воздуха падает.

Температура наружного воздуха не всегда одинакова. Если холодный воздух протекает через испаритель, меньшее количество хладагента может изменять агрегатное состояние, по сравнению с тем, когда он нагревается снаружи. Пропускное отверстие переменного сечения пропускает максимальное количество хладагента, которое может испаряться, что предотвращает выход жидкого хладагента из испарителя.

Структура пропускного отверстия переменного сечения

Блок клапанов является широко используемой реализацией пропускного отверстия переменного сечения. Нижняя половина блока клапана обеспечивает снижение давления и температуры. Верхняя половина является измерительной стороной блока клапанов.

На верхней части блока клапанов имеется металлический корпус, содержащий чувствительный к температуре элемент и диафрагму. Диафрагма соединена со штифтом управления. Этот  штифт управления опирается на шарик, который прижимается пружиной возврата к седлу. Пространство между шариком и седлом называется отверстием.

Принцип действия пропускного отверстия переменного сечения

Когда хладагент выходит из отверстия в нижней половине блока клапанов, увеличивается доступное пространство. Хладагент получает гораздо больше места, поэтому давление резко падает. При понижении давления также уменьшается  температура и точка кипения хладагента.

Точка кипения хладагента не должна быть слишком высокой. Тепла и потока воздуха должно быть достаточно для достижения точки кипения хладагента, чтобы хладагент испарился. Во время испарения  хладагент извлекает большое количество  тепла от потока воздуха.

Измерительный элемент

Хладагент изменяет состояние, когда он протекает через испаритель. В дополнение к изменению состояния немного увеличивается температура. Это увеличение температуры расширяет измерительный элемент, благодаря чему диафрагма движется вниз. Шрифт управления следует за движением диафрагмы и толкает шарик вниз против усиления пружины.

Когда отверстие открывается дальше, в испаритель поступает больше жидкого хладагента. В результате температура газообразного хладагента, выходящего из испарителя, падает. Измерительный элемент снова охлаждается. Диафрагма перемещается вверх и отверстие становится меньше. После этого температура газообразного хладагента снова повышается, и цикл повторяется до тех пор, пока не будет достигнут баланс.

Ретро-отражение

Еще один переведённый на русский язык модуль в LMS ELECTUDE посвящён ретро-отражению.

Феномен ретро-отражения (обратного отражения, световозвращающего отражения) связан с изменением направления распространения волны при попадании на образованную границу между двумя средами. Физически всё достаточно просто: волна снова возвращается в среду, откуда изначально пришла.

Светоотражающая маркировка в виде лент, наклеек на  грузовых автомобилях, полуприцепах, прицепах важна для обеспечения безопасности движения, идентификации габаритов транспорта в свете фар других авто.

С момента использования светоотражающей маркировки существенно сократилось как число столкновений с боковыми частями грузовиков, так число наездов попутных машин на грузовики сзади.

Особенно роль ретро-отражателей ценна в условиях плохой инфраструктуры: узком дорожном полотне, узких обочинах.

Содержание модуля «Ретро-отражение»

Как правило, когда грузовик стоит на стоянке, фары выключены. Для того, чтобы другие участники дорожного движения видели автомобиль, его кузов покрыт светоотражающим материалом.

Если во время движения происходят неполадки с освещением, грузовой автомобиль виден водителям других транспортных средств. 

На грузовиках устанавливают различные типы отражающих материалов, в частности:

• Пластиковые отражатели,
• Светоотражающая лента,
• Светоотражающие наклейки.

Светоотражающий материал может быть следующих цветов:

• Белый. Этот цвет используется спереди, а иногда и на боковой стороне грузовика.
• Красный. Этот цвет используется на задней части грузовика.
• Оранжевый. Этот цвет используется на боковой стороне грузовика.

Таким образом, новые переведённые модули позволяют получить структурированную информацию и проверить знания по ряду важных тем, которые касаются обслуживания, диагностики легкового и коммерческого транспорта.

Датчики давления компании Smartec

Датчики давления компании Smartec

Принцип работы

 

Датчики давления основаны на принципе изгиба мембраны, вызванном давлением жидкости или газа. На мембрану нанесен очень тонкий проводящий экранированный слой, который повторяет изгибы мембраны. Этот прогиб можно измерить двумя разными способами:

• Проводящий (и резистивный) слой на мембране и опорный слой в корпусе датчика образуют конденсатор, деформация его обкладок вызывает изменение  емкости, которое может быть измерено
• Сопротивление проводящих слоев изменяется при изгибе мембраны. Специальная механическая компоновка из четырех резистивных структур образовывает устойчивый мост Уитстона, сопоставимый с классическими тензометрическими датчиками

На практике широко используются оба способа измерения давления. Линейка датчиков давления Smartec основана на резистивной структуре, экранированной на мембране.

 

Принцип действия датчика давления	Емкостное измерение на основе тензометрического резистора на изгибающейся мембране

 

Изгиб мембраны (а также слоя) очень мал (

В общем случае экранированные резисторы также чувствительны к температуре, что приводит к необходимости компенсации температурных эффектов.

 

Типы датчиков давления

 

Мембрана изогнется, если есть разница давления с обеих её сторон. Существует три типа датчиков: относительного давления, абсолютного давления и дифференциального давления. У каждого типа есть конкретная областью применения.

Вкратце:

• Датчик относительного давления измеряет разность давления среды и атмосферного давления, поэтому одна сторона мембраны всегда сообщается с атмосферой
• Датчик абсолютного давления измеряет разность давления среды и вакуума, поэтому в подмембранном объеме создается вакуум
• Дифференциальный датчик давления измеряет разность между двумя приложенными давлениями

 

 

Датчик относительного давления

 

На рисунке показана схема датчика относительного давления. С одной стороны  мембраны находятся жидкость или газ под давлением, которое должно быть измерено, а с другой давление на мембрану равно атмосферному. Это означает, что измеренное давление соотносится с атмосферным. Такое отверстие, соединяющее подмембранный объем с атмосферой, обычно называют вентиляционным.

 

Принцип работы датчика относительного давления

 

Единственным интерфейсом между «внешним миром» и находящейся под давлением средой является мембрана. Если эта мембрана повреждена (например, из-за ударного давления), сторона под давлением непосредственно соединяется с вентиляционным отверстием, начинается выброс газа или жидкости, что может привести к опасной ситуации. Для измерения давления опасных газов этот тип датчика не используется, вместо этого применяют датчики абсолютного типа.

Все датчики относительного давления имеют вентиляционное отверстие, которое соединяет одну сторону мембраны с атмосферой. Если это отверстие закрыто или забито из-за загрязнения, могут возникнуть ошибки считывания. Если этот тип датчиков установлен в прочный корпус, вентиляционное отверстие должно всегда оставаться открытым.

Типичное применение датчиков такого типа – измерение давления в шинах.

 

Датчики абсолютного давления

 

Данный тип не имеет вентиляционного отверстия, а в подмембранном объеме создан вакуум. На рисунке показан принцип датчика абсолютного давления.

 

Принцип работы датчика абсолютного давления

 

Очень сложно создать такую «камеру» с абсолютным вакуумом (фактически она и не существует). Однако давление в вакуумной контрольной камере датчиков Smartec очень низкое (25.10^-3 торр или 5.10^-4 PSI).

Для предотвращения возмущающих эффектов от различий в температурах в «почти» вакуумной камере, вакуум должен быть высоким. При нагревании давление в вакуумной камере будет увеличиваться.

Такие датчики подходят для использования во взрывоопасных зонах. Корпус может быть полностью закрыт и установлен, например, в резервуар под давлением. На случай образования трещин в мембране (например, из-за ударного давления), к среде подключена только вакуумная камера. При повреждении датчика не возникнет опасной ситуации. Особым типом датчика абсолютного давления является барометрический датчик. Этот датчик можно рассматривать как абсолютный с ограниченным диапазоном. В принципе, этот диапазон составляет от примерно 1 до 0 Бар. Но для большего разрешения барометрические датчики рассчитаны на диапазон 1 — 0.8 Бар и обычно используются для измерения атмосферного давления.

Данный тип датчиков используется, например, для измерения давления в газобаллонном оборудовании топливных систем автомобилей.

 

Датчики дифференциального давления

 

Дифференциальный датчик имеет входы на каждую сторону мембраны, один для положительного давления, а другой для отрицательного. Изгиб мембраны связан с разницей давлений на каждой стороне. На рисунке показан принцип работы датчика дифференциального давления.

 

Принцип работы датчика дифференциального давления.

 

 

Типы выходного сигнала

 

Только датчики Smartec с мостовым выходом необходимо компенсировать пользователю. В другие версии с аналоговым и цифровым выходом компенсация встраивается на производстве. Температурная компенсация управляется с помощью встроенного сигнального процессора, поэтому нет необходимости встраивать в решение внешнюю компенсацию.

 

Мостовой выходной сигнал

 

Выход моста Уитстона имеет определенное значение в случае отсутствия давления или в случае отсутствия разницы в давлении по обеим сторонам мембраны. Это значение называется смещением (offset). Диапазон давлений (от минимального до максимального), который может использоваться датчиком, называется рабочим.

Мост Уитстона не только чувствителен к изгибу мембраны, но и к изменениям температуры. Это означает, что для точного измерения необходимо компенсировать температурные эффекты для смещения и сдвига рабочего диапазона (при наличии давления). Поэтому указывается изменение смещения на изменение температуры, а также температурные коэффициенты рабочего диапазона. Если требуется более низкая точность, выходное напряжение моста может использоваться без компенсации.

 

Аналоговый выходной сигнал

 

Датчики давления Smartec с аналоговым выходом имеют встроенную термокомпенсацию. Это означает, что датчики с аналоговым выходом очень точны и  имеют стабильное смещение. Из-за обработки сигнала внутри устройства происходит некоторая задержка между физическим изменением давления и изменением выходного сигнала. Обычно эта задержка находится в диапазоне от 1 до 2 мс.

В аналоговой версии датчика дифференциального давления требуется дополнительное определение в месте, где давление на оба порта одинаковое. Разность давлений равна нулю. В этом конкретном случае выходное напряжение (смещение) может находиться в «среднем» (halfway Gnd и Vcc), или выходное напряжение смещения может быть равно нулю (уровень GND). Первая вариант называется дифференциальным, а второй называется единичным. Это означает, что дифференциальное давление может быть измерено только в одном направлении.

 

Цифровой выходной сигнал

 

Разрешение датчиков данного типа – 14 бит. В терминах передачи данных это означает, что есть два слова по 8 бит каждое. Верхние два бита наивысшего байта данных не используются и всегда равны нулю. Необходимо помнить, что точность датчиков ограничена физической структурой элемента и оцифровка (14 бит), никогда не сможет улучшить аналоговую точность датчика.

 

Важные понятия

 

Абсолютное давление — это давление относительно вакуума.

Атмосферное давление – это внешнее давление относительно абсолютного вакуума. Такое давление зависит от географического положения, высоты и погодных условий. Также называется барометрическим давлением.

Относительное давление – это давление относительно атмосферного давления.

Дифференциальное давление – разность давлений между двумя точками.

Смещение – разница между выходным сигналом при текущем и нулевом значении давления.

Линия наилучшего соответствия – математически полученная прямая линия лучше всего подходящая для мультиизмерения определенных уровней давления. Из каждой точки давления выходное значение усредняется. Прямая берется по минимальной квадратичной ошибке.

Нулевое смещение (рабочая точка) – это выходное значение при давлении 0 psi (вакуум) для датчика абсолютного давления, для относительных нулевое смещение – это выходное значение, когда измеряемое давление равно атмосферному, а для дифференциальных датчиков, когда давления с обоих портов равны между собой.

Рабочий диапазон – это разность между максимальным и минимальным значением давления.

Точность — отклонение между лучшей прямой линией и кривой полученной на основе реальных тестов. В точность также включены все погрешности. Выражается в процентах от полной шкалы (FSO).

Ратиометрический сигнал —  означает, что выход датчика (аналог) связан с напряжением питания. Это означает, что если Vcc падает на 10% выходное напряжение также падает на 10%.

Время отклика – время необходимое для установления величины равной 95% от реальной.

 

Датчики абсолютного давления: как они работают и зачем они нужны

Датчики и манометры абсолютного давления выдают показания, на которые не влияет атмосферное давление. Такие инструменты, как высотомеры и барометры, отображают измерения абсолютного давления с привязкой к вакууму. В этой статье объясняется, что такое абсолютное давление и как его измерять.

Атмосфера Земли имеет вес и создает давление. Величина этого атмосферного давления, также называемого атмосферным давлением, зависит от высоты.Чем выше местоположение, тем меньше атмосферного давления на поверхность. Атмосферное давление также меняется в зависимости от погодных условий.

Манометрическое давление (атмосферное давление + измеренное давление) подходит для большинства задач измерения давления, но атмосферное давление, изменяющееся в зависимости от высоты и погоды, может повлиять на точность в определенных приложениях.

Производители приборов разработали манометры и датчики абсолютного давления для приложений, где требуются показания, не зависящие от изменений высоты или погоды, например, в метеорологических и авиационных приложениях.Датчик абсолютного давления — это герметичная система, функционирующая путем определения идеального вакуума, поэтому он выдает показания давления, не учитывающие влияние атмосферного давления.

Абсолютное давление

Большинство электронных датчиков давления измеряют манометрическое давление на основе деформации диафрагмы. Если мембрана подвергается технологическому давлению с одной стороны и вентилируется с другой стороны (подвергается воздействию давления окружающей среды), деформация уменьшается на величину давления окружающей среды.Это означает, что показание манометрического давления на самом деле является разницей между давлением процесса и атмосферным давлением.

В датчиках абсолютного давления сторона датчика, не контактирующая со средой под давлением, находится в камере абсолютного вакуума, которая постоянно герметична. На деформацию диафрагмы не влияет атмосферное давление, поскольку она использует герметичный вакуум в качестве опорной и нулевой точки.

Приложения для датчиков абсолютного давления

Датчики абсолютного давления и манометры обычно используются в приложениях, где требуется мониторинг промышленных высокопроизводительных вакуумных насосов.Например, промышленные упаковочные машины используются для вакуумной упаковки медицинских продуктов в чистой среде, чтобы обеспечить доставку в больницы и врачей в санитарных условиях и без бактерий.

В пищевой промышленности вакуумная упаковка используется, когда требуется максимально возможный уровень вакуума для предотвращения разложения кислородом скоропортящихся пищевых продуктов, тем самым значительно продлевая вкус продукта и срок его хранения.

Обычные манометры и датчики, на которые влияют атмосферные воздействия, не могут контролировать верхний предел вакуума.

Приложения, требующие истинных датчиков и манометров абсолютного давления, также можно найти в научных лабораториях, университетах, военной и авиационной промышленности.

WIKA предлагает высокоточные датчики и преобразователи абсолютного давления для ряда применений, включая преобразователи давления модели P-30 (стандартная версия) и модель P-31 (версия для заподлицо), идеально подходящие для использования в лабораториях, машиностроении и калибровка.

Эта справочная страница WIKA предлагает более подробную информацию о манометрическом и абсолютном давлении, а также объясняет основные концепции, лежащие в основе измерения дифференциального давления.

Датчики абсолютного давления | Руководство инженера-проектировщика

Что такое датчики абсолютного давления?

Имеется широкий выбор датчиков давления, поэтому бывает сложно определить, какой из них лучше всего подходит для конкретной задачи. Когда дело доходит до измерения давления воздуха, особенно для таких приложений, как барометрические измерения погоды или высотомеры, предпочтительным устройством является датчик абсолютного давления. Однако ваше возможное использование приложения не ограничивается только воздухом или газом.

Абсолютное измерение стало возможным благодаря измерению целевого давления относительно известного давления абсолютного вакуума (см. Диаграмму ниже). Это можно сравнить с измерением температуры в Кельвинах, где минимально возможная температура составляет 0 ° K.

При использовании вакуума в качестве эталона, относительно которого все измеряется, все измерения будут давать значение, превышающее абсолютный минимум, определенный эталоном. Это важно для точного измерения, поскольку закон Бойля гласит, что давление газа обратно пропорционально его объему при постоянной температуре.Таким образом, все, кроме идеального вакуума, приведет к созданию датчика абсолютного давления, измерение которого зависит от температуры.

Датчик абсолютного давления измеряет давление относительно герметичного эталонного вакуума в герметичной камере

Однако достичь идеального вакуума очень сложно, особенно если датчик должен оставаться в приемлемом ценовом диапазоне. Таким образом, абсолютные датчики обычно работают с приблизительным вакуумом, обычно в диапазоне 35 микробар (0.0005 фунтов на квадратный дюйм).

Как работают датчики абсолютного давления?

При использовании герметичного сосуда в качестве контрольной точки к поверхности сосуда применяется сенсорная технология, электрические характеристики которой изменяются с изменением деформации. Есть много разных подходов к этому.

Одним из распространенных методов является пьезорезистивный тензодатчик. Они включают резистор (значение которого изменяется в зависимости от механической деформации) в материале, таком как кремний, поликремний, металлическую фольгу, или в виде напыленного металла на тонкую пленку.Чтобы максимизировать выходной сигнал и уменьшить ошибки, датчик обычно использует четыре резистора в конфигурации моста Уитстона.

Структура моста Уитстона датчика абсолютного давления

При сегодняшнем высоком уровне интеграции ваш пьезорезистивный датчик нередко включает в себя схемы компенсации, такие как резисторы, все на одной подложке (см. Справа).

Другие сенсорные технологии также используют изменение значения компонента при деформации.Например, конденсаторы различаются по емкости при нагрузке. Иногда изменение индуктивности индуктора может быть вызвано расположенной локально диафрагмой, которая перемещается в ответ на изменение давления.

Пьезоэлектрический эффект также является распространенной технологией измерения давления. Это использует тот факт, что некоторые материалы, такие как кварц, генерируют напряжение, зависящее от приложенного давления.

В результате значительного прогресса в технологии производства кремния в последние годы некоторые механические элементы превращаются в кремниевые чипы, известные как микроэлектромеханические системы или устройства MEMS.

Они в основном используют те же физические свойства уже упомянутых электронных компонентов, но используют некоторые движущиеся части, обработанные механической обработкой в ​​полупроводниковом материале. Такие устройства редко выдают выходной сигнал чувствительного элемента; вместо этого они предварительно обрабатывают сигнал перед тем, как вывести его через вывод корпуса.

Как мне интегрировать датчик абсолютного давления в мою схему?

Имеется так много различных технологий измерения давления, что нет единого способа интегрировать датчик в вашу схему.В большинстве случаев вам нужно подключить датчик абсолютного давления к микроконтроллеру.

Некоторые датчики настолько просты, что требуют значительного количества схем для обработки сигнала для использования с микроконтроллером. Датчик, который просто обеспечивает доступ к схеме моста Уитстона, потребует значительного усиления для обеспечения выхода, достаточно большого для измерения с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) типичного микроконтроллера.

Один метод генерации аналогового выходного сигнала от датчика моста Уитстона с настройками как для смещения, так и для диапазона

Конфигурация с четырьмя операционными усилителями, показанная на диаграмме выше, представляет собой пример такой схемы усиления.Такая схема должна быть тщательно спроектирована и может также потребовать надлежащего экранирования и методов проектирования с низким уровнем шума, чтобы гарантировать надежный выходной сигнал.

Из-за вариаций процесса и допусков компонентов, ваша схема может также нуждаться в индивидуальной калибровке для каждой печатной платы, которую вы производите. Также может потребоваться компенсация температуры.

Датчики с цифровыми выходами намного проще подключить к микроконтроллеру. Они будут включать в себя всю обработку сигнала, усиление и температурную компенсацию.Затем измерения преобразуются в цифровое значение и сохраняются во внутреннем регистре.

Интерфейсы, предлагаемые микроконтроллеру, обычно являются I2C или SPI. Некоторые датчики могут поддерживать и то, и другое, что позволяет вам выбирать между тем, который лучше всего подходит для вашего приложения. Так обстоит дело с примером, показанным ниже.

Интегральная схема внутри датчика может выполнять усиление, согласование и оцифровку результатов измерения датчика

Датчик с цифровым интерфейсом может не соответствовать вашим потребностям, если вам нужно измерять быстрые изменения давления.Интерфейс SPI или I2C поддерживает только определенное количество передач данных в секунду. Если на шине установлено более одного устройства, доступная пропускная способность падает с увеличением количества устройств, висящих на шине.

Для измерения давления, которое быстро меняется, вам, вероятно, придется потратить время на разработку собственного аналогового интерфейса в сочетании с АЦП с подходящим временем преобразования.

Могу ли я использовать в своей конструкции датчик абсолютного давления?

Многие датчики абсолютного давления поставляются в небольшом корпусе, подходящем для крепления в сквозном отверстии или поверхностного монтажа на печатной плате (PCB).Они известны как датчики уровня платы. Это делает их идеальными для потребительского применения, где измерения могут выполняться на печатной плате, например в высотомере или спортивных часах.

Однако такие датчики не подходят для высоких температур жидкостей или газов. Также они не защищены должным образом от пыли, влаги или химикатов, которые часто используются для очистки в промышленных условиях.

Промышленные датчики обычно имеют прочную упаковку. Скорее всего, они будут изготовлены из некорродирующего материала, такого как нержавеющая сталь, и имеют резьбу, позволяющую устанавливать их на трубы и резервуары для хранения.

Промышленные инженеры обычно хотят выбрать свое оборудование и связать его вместе. Они не очень заинтересованы в создании специальной схемы для обработки выходного сигнала датчика. В результате промышленные датчики делятся на три основных типа: датчики, преобразователи и преобразователи. Мы кратко коснемся их ниже, но для получения дополнительной информации об этих типах датчиков прочтите главу 5.

Термин «датчик» обычно обозначает устройство, которое генерирует логометрический выходной сигнал. Это означает, что выходной сигнал вашего датчика будет зависеть от напряжения питания датчика.Таким образом, датчик с выходным сигналом 10 мВ / В будет генерировать выходной сигнал 0–50 мВ для источника питания 5,0 В постоянного тока. Такие устройства могут быть довольно сырыми по упаковке, с контактными площадками или ножками, подходящими для пайки к печатной плате или кабелям.

«Преобразователь» — это законченный датчик, включая устройство преобразования сигнала, разработанный для того, чтобы вы могли вписаться непосредственно в промышленную среду. Ваш выходной сигнал обычно представляет собой напряжение, относящееся к давлению, обычно находящееся в диапазоне 0–10 В. Однако некоторые преобразователи генерируют переменный сигнал в диапазоне 1–6 кГц.

Некоторые старые преобразователи не имеют «живого нуля», когда датчик находится в самой низкой точке измерения. Это делает невозможным определение разницы между измерением минимального давления и неисправным датчиком или соединительным кабелем. Это следует учитывать для систем с высокими требованиями к безопасности.

«Датчик» давления обычно указывает на датчик, который использует выходной сигнал 4–20 мА, а не выходное напряжение. Эти устройства часто требуют только двухпроводного интерфейса (питание и заземление) и обладают хорошей устойчивостью к электрическим помехам (EMI / RFI).Напряжение питания для таких датчиков находится в диапазоне 8 — 24 В постоянного тока.

Такие датчики предназначены для использования с другим промышленным оборудованием, например, с программируемым логическим контроллером (ПЛК). Затем они обмениваются данными по цифровым шинам друг с другом и с другими промышленными системами. Шины включают полевую шину, стандартизированную как IEC 61158, IO-Link, PROFIBUS и CANopen. По мере того, как в промышленные датчики встраивается больше интеллектуальных функций, становится все более распространенным тот факт, что они готовы к непосредственному подключению к таким промышленным сетям.

В каких приложениях используются датчики абсолютного давления?

С появлением умных часов и навигационных систем датчики абсолютного давления находят дома везде, где требуется высота над уровнем моря (измерение высотомера). Метеостанции также используют их для измерения атмосферного давления.

Бензиновые и дизельные автомобили также используют их для измерения давления в коллекторе двигателя. Такие датчики известны как датчики абсолютного давления коллектора, или для краткости датчики MAP.Электронный блок управления двигателем (ЭБУ) использует эту информацию для определения оптимального сгорания топливовоздушной смеси и момента зажигания.

В промышленных приложениях часто бывает необходимо создать частичный вакуум. Так обстоит дело с упаковкой пищевых продуктов, где остаточное давление определяет срок годности продукта. Датчик абсолютного давления может гарантировать, что давление в каждой упаковке одинаковое.

С другой стороны, доступны промышленные датчики абсолютного давления, которые поддерживают измерения более 300 бар (4400 фунтов на квадратный дюйм).

Если вы хотите узнать больше о других типах измерения давления, нажмите на следующие ссылки:

Хотите узнать больше о технологии датчиков давления? Ознакомьтесь с дальнейшими главами этого руководства ниже или, если у вас мало времени, вы можете загрузить его в формате PDF здесь.

Датчики избыточного и абсолютного давления

Принцип

Датчики избыточного и абсолютного давления:

Конструкция датчика для измерения избыточного давления

Входное давление (pe) передается на датчик избыточного давления (6) через разделительную диафрагму (4) и заполняющую жидкость (5), смещая его измерительную диафрагму.

Смещение изменяет значение сопротивления четырех пьезорезисторов в измерительной диафрагме по мостовой схеме.

Изменение сопротивления вызывает выходное напряжение моста, пропорциональное входному давлению.

Датчики с диапазоном измерения ≤ 63 бар измеряют входное давление по отношению к атмосферному, а преобразователи с диапазоном ≥ 160 бар — по вакууму.

Конструкция датчика для измерения абсолютного давления

Входное давление (pe) передается на датчик абсолютного давления (5) через разделительную диафрагму (3) и заполняющую жидкость (4), смещая его измерительную диафрагму.

Смещение изменяет значение сопротивления четырех пьезорезисторов в измерительной диафрагме по мостовой схеме.

Изменение сопротивления вызывает выходное напряжение моста, пропорциональное входному давлению.

Блок-схема датчика давления

:

Входное давление преобразуется датчиком (1) в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается измерительным усилителем (2) и оцифровывается аналого-цифровым преобразователем (3).Цифровой сигнал анализируется микроконтроллером (4) и корректируется с учетом линейности и тепловых характеристик.

Затем в цифроаналоговом преобразователе (5) он преобразуется в выходной ток от 4 до 20 мА. Диодная схема обеспечивает защиту от обратного напряжения. Вы можете произвести непрерывное измерение тока с помощью низкоомного амперметра на соединении (10).

Данные, относящиеся к измерительной ячейке, электронные данные и настройки параметров хранятся в двух энергонезависимых запоминающих устройствах (6).Первая память связана с измерительной ячейкой, вторая — с электроникой.

Кнопки (8) могут использоваться для вызова отдельных функций, так называемых режимов. Если у вас есть устройство с цифровым дисплеем (9), вы можете использовать его для отслеживания настроек режима и других сообщений. Настройки базового режима можно изменить с помощью компьютера через модем HART (7).

Ссылка: Руководство Siemens, кредиты изображений: Siemens

Принципы работы и применение датчиков давления

Датчик давления — это устройство, которое может воспринимать сигнал давления и преобразовывать сигнал давления в полезный выходной электрический сигнал в соответствии с определенными правилами.Датчик давления обычно состоит из чувствительного к давлению элемента и блока обработки сигналов. По разным типам испытательного давления датчики давления можно разделить на датчики избыточного давления, датчики дифференциального давления и датчики абсолютного давления.

Датчик давления — наиболее часто используемый датчик в промышленном строительстве. Он используется в различных промышленных средах автоматического управления, включая водное хозяйство и гидроэнергетику, железнодорожный транспорт, интеллектуальные здания, автоматическое управление производством, аэрокосмическую, военную промышленность, нефтехимию, нефтяные скважины, энергетику, корабли, станки, трубопроводы и многие другие отрасли.

Каталог

I Принцип работы различных датчиков давления

1. Пьезоэлектрические датчики давления

Основным принципом работы пьезоэлектрического датчика давления является пьезоэлектрический эффект . Пьезоэлектрические материалы, в основном используемые в пьезоэлектрических датчиках, включают кварц, тартрат калия-натрия и дигидрофосфат. Среди них кварц / кремнезем — природный кристалл. В этом кристалле обнаружен пьезоэлектрический эффект.В определенном диапазоне температур пьезоэлектрические свойства существуют всегда. После того, как температура превышает этот диапазон, пьезоэлектрические свойства полностью исчезают. Высокая температура — это так называемая точка Кюри. Поскольку изменение электрического поля не очевидно при изменении напряжения, кварц постепенно заменяется другими пьезоэлектрическими кристаллами. Пьезоэлектрический эффект применяется к поликристаллам, например к пьезокерамике. К ним относятся пьезокерамика из титаната бария, PZT, пьезокерамика из ниобата, пьезокерамика из ниобата свинца и т. Д.Пьезоэлектрические датчики в основном используются для измерения ускорения, давления и силы. Пьезоэлектрический датчик ускорения — это широко используемый акселерометр. Он отличается простой структурой, небольшими размерами, легкостью и длительным сроком службы. Пьезоэлектрические датчики ускорения широко используются для измерения вибрации и ударов в самолетах, автомобилях, кораблях, мостах и ​​зданиях, особенно в авиационной и космической сферах.

пьезоэлектрический эффект

Пьезоэлектрический эффект : Когда определенные диэлектрики деформируются внешними силами в определенном направлении, внутри них возникает поляризация. Положительный и отрицательный заряды появятся на двух противоположных поверхностях. Когда внешняя сила будет снята, он вернется в незаряженное состояние. Это явление называется положительным пьезоэлектрическим эффектом. Когда направление приложенной силы изменяется, соответственно изменяется и полярность заряда. И наоборот, когда электрическое поле приложено в направлении поляризации диэлектрика, эти диэлектрики также будут деформироваться. После снятия электрического поля деформация диэлектрика исчезнет.Это явление называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. Тип датчика, разработанный на основе диэлектрического пьезоэлектрического эффекта, называется пьезоэлектрическим датчиком.

2. Тензометрические датчики давления

Принцип работы тензометрического датчика заключается в том, что сопротивление деформационному сопротивлению, адсорбируемому на основном материале, изменяется с механической деформацией. Этот эффект широко известен как эффект деформации сопротивления. Тензорезистор — это чувствительное устройство, которое преобразует изменение деформации испытательного образца в электрический сигнал.Это один из основных компонентов пьезорезистивного датчика деформации.

Тензодатчик сопротивления металла

Чаще всего используются тензодатчики сопротивления металла , тензодатчики сопротивления металла и полупроводниковые тензодатчики . Существует два типа тензодатчиков сопротивления металла: тензодатчики с нитью и тензодатчики из металлической фольги. Обычно тензодатчики плотно приклеиваются к основанию, которое создает механическую нагрузку, с помощью специального клея.Когда напряжение основы изменяется, тензодатчики сопротивления также деформируются вместе. Затем сопротивление тензодатчиков изменяется так, что напряжение, подаваемое на резистор, изменяется. Изменение сопротивления таких тензодатчиков при напряжении обычно невелико. Обычно эти тензодатчики образуют тензодатчик. И они усиливаются последующими инструментальными усилителями, а затем передаются в схему обработки (обычно аналого-цифровое преобразование и ЦП), дисплей или привод.

Внутренняя структура металлического тензодатчика сопротивления: тензодатчик состоит из основного материала, металлического тензодатчика или тензопленки, изоляционного защитного листа и выводного провода.В соответствии с различными вариантами использования значение сопротивления тензодатчика может быть спроектировано проектировщиком. Однако следует учитывать диапазон значений сопротивления: значение сопротивления слишком мало, требуемый ток возбуждения слишком велик. В этом случае сопротивление тензодатчика слишком сильно меняется в разных средах; происходит дрейф выходного нуля и слишком сложная схема настройки нуля. Если сопротивление слишком велико, импеданс слишком высок и способность противостоять внешним электромагнитным помехам плохая.Как правило, оно составляет от десятков до десятков тысяч Ом.

3. Керамические датчики давления

Давление действует на переднюю поверхность керамической диафрагмы, вызывая небольшую деформацию диафрагмы. Толстопленочный резистор напечатан на задней части керамической диафрагмы и подключен к мосту Уитстона. Благодаря пьезорезистивному эффекту варистора мост генерирует высоколинейный сигнал напряжения, пропорциональный давлению и напряжению возбуждения.Стандартный сигнал откалиброван до 2,0 / 3,0 / 3,3 мВ / В в соответствии с совместимостью диапазона давления. Благодаря лазерной калибровке датчик имеет стабильность при высоких температурах и во времени. Датчик имеет температурную компенсацию 0 ~ 70 ℃ и может напрямую контактировать с большинством сред.

Керамический датчик давления

Керамика — признанный материал с высокой эластичностью, коррозионной стойкостью, износостойкостью, ударопрочностью и вибростойкостью.Термостойкость керамики и ее толстопленочный резистор обеспечивают диапазон рабочих температур до -40 ~ 135 ℃ с высокой точностью и стабильностью измерений. Степень электрической изоляции составляет 2 кВ, выходной сигнал сильный, долговременная стабильность хорошая. Керамические датчики с высокими характеристиками и невысокой ценой будут направлением развития датчиков давления. В Европе и США наблюдается тенденция к замене датчиков других типов. В Китае все больше и больше пользователей используют керамические датчики для замены диффузных кремниевых датчиков давления.

4. Сапфировые датчики давления

Первоначально работая с сопротивлением деформации , используя кремний-сапфировый в качестве полупроводникового чувствительного элемента, сапфировый датчик давления обладает непревзойденными измерительными характеристиками. Схема датчика может обеспечить питание цепи тензометрического моста. Он также может преобразовывать несимметричный сигнал тензометрического моста в унифицированный выходной электрический сигнал. В датчике и преобразователе абсолютного давления сапфировый лист соединен с припоем керамической основы для стекла, который действует как эластичный элемент.Он преобразует измеренное давление в деформацию тензодатчика, чтобы достичь цели измерения давления. Таким образом, полупроводниковые компоненты из кремний-сапфира нечувствительны к температурным изменениям. Обладают очень хорошей работоспособностью даже в условиях высоких температур; сапфир обладает высокой радиационной стойкостью. Кроме того, кремний-сапфировые полупроводниковые компоненты не имеют дрейфа PN.

Конструкция сапфирового датчика давления

5.Диффузные кремниевые датчики давления

Принцип работы диффузионных кремниевых датчиков давления также основан на пьезорезистивном эффекте. Используя принцип пьезорезистивного эффекта, давление измеряемой среды непосредственно воздействует на диафрагму датчика (из нержавеющей стали или керамики). Таким образом, диафрагма производит микроперемещение, пропорциональное давлению среды. И значение сопротивления датчика тоже меняется. В диффузных кремниевых датчиках давления для обнаружения этого изменения используется электронная схема.Они преобразуют и выдают стандартный измерительный сигнал, соответствующий этому давлению.

II Применение датчиков давления

1. Датчики давления в системе взвешивания

В коммерческих системах взвешивания промышленных систем управления все чаще используется технология измерения давления. Во многих процессах управления давлением часто необходимо собирать сигналы давления и преобразовывать их в электрические сигналы, которыми можно управлять автоматически.

Устройства контроля давления с датчиками давления обычно называются электронными системами взвешивания.Электронные системы взвешивания становятся все более и более важными как инструменты онлайн-контроля за потоком материалов в различных промышленных процессах. Электронная система взвешивания может не только оптимизировать производство в процессе производства продукта и улучшить качество продукта, но также собирать и передавать данные о материальных потоках во время производственного процесса в центр обработки данных для онлайн-контроля запасов и финансовых расчетов.

При автоматическом управлении процессом взвешивания датчик давления необходим для правильного определения сигнала силы тяжести.А также его динамический отклик должен быть хорошим, а характеристики защиты от помех должны быть лучше. Сигнал, выдаваемый датчиком давления, может быть непосредственно отображен, записан, распечатан и сохранен системой обнаружения или использован для управления регулировкой обратной связи.

Интеграция датчика давления и измерительной цепи значительно уменьшает объем всего устройства. Кроме того, разработка технологии экранирования также улучшит помехоустойчивость датчика давления при взвешивании и степень автоматического управления.

2. Датчики давления в нефтехимической промышленности

Датчик давления является одним из наиболее часто используемых измерительных устройств в автоматическом управлении в нефтехимической промышленности. В крупномасштабные химические проекты включены почти все применения датчиков давления: дифференциальное давление, абсолютное давление, манометрическое давление, высокое давление, микродифференциальное давление, высокая температура, низкая температура и датчики давления с выносным фланцем трансмиссии из различных материалов и специальной обработки. .

Спрос на датчики давления в нефтехимической промышленности в основном сосредоточен в трех аспектах: надежность, стабильность и высокая точность. Среди них надежность и множество дополнительных требований, таких как коэффициент дальности, тип шины и т. Д., В зависимости от конструкции передатчика, уровня технологии механической обработки и конструкционных материалов. Стабильность и высокая точность датчика давления в основном гарантируются стабильностью и точностью измерения датчика давления.

Точность измерения и скорость отклика датчика давления соответствуют точности измерения датчика давления. Характеристики температуры и статического давления, а также долговременная стабильность датчика давления соответствуют стабильности датчика давления. Спрос на датчики давления в нефтехимической промышленности отражается в четырех аспектах: точность измерения, быстрая реакция, температурные характеристики и характеристики статического давления, а также долговременная стабильность.

Микродатчик давления — это новый тип датчика давления, изготовленный с использованием полупроводниковых материалов и технологии MEMS. Его преимущества заключаются в высокой точности, высокой чувствительности, хороших динамических характеристиках, небольших размерах, коррозионной стойкости и невысокой стоимости. Материал из чистого монокристаллического кремния имеет небольшую усталость. Микродатчик давления из этого материала имеет хорошую долговременную стабильность. В то же время микродатчик давления легко интегрируется с микродатчиком температуры.Таким образом, это может улучшить точность температурной компенсации, температурные характеристики и точность измерения датчика.

Если два микродатчика давления интегрированы, можно реализовать компенсацию статического давления, тем самым улучшая характеристики статического давления датчика давления. Сегодня микродатчики давления имеют много преимуществ, которых нет у традиционных датчиков давления. Микродатчики давления вполне могут удовлетворить потребности в датчиках давления в нефтехимической промышленности.

3. Датчики давления при очистке воды

Отрасль водоочистки, обеспечивающая защиту окружающей среды, в последние годы быстро развивалась и имеет светлое будущее. При водоснабжении и очистке сточных вод датчики давления обеспечивают важный контроль и мониторинг для защиты системы и обеспечения качества.

Датчик давления преобразует давление (обычно относится к давлению жидкости или газа) в выходной электрический сигнал. Электрический сигнал давления также может использоваться для измерения уровня статической жидкости, поэтому его можно использовать для измерения уровня жидкости.Чувствительные компоненты датчика давления в основном состоят из чувствительного элемента с силиконовым колпачком, силиконового масла, изолирующей диафрагмы и воздуховода. Давление измеряемой среды передается на сторону силиконового чашечного элемента через изолирующую диафрагму и силиконовое масло. Атмосферное эталонное давление действует на другую сторону кремниевого колпачкового элемента через воздуховод. Силиконовая чашка — это монокристаллическая кремниевая пластина чашеобразной формы с тонким дном. Под давлением нижняя мембрана чашки производит упругую деформацию с минимальным смещением.Монокристаллический кремний — идеальный эластомер. Его деформация строго пропорциональна давлению, и его характеристики восстановления превосходны.

4. Датчики давления в смартфоне

Датчики давления используются для измерения атмосферного давления на смартфонах, но какую роль измерение атмосферного давления имеет для обычных пользователей мобильных телефонов?

(1) Измерение высоты

Любители альпинизма очень озабочены своим ростом.Существует два широко используемых метода измерения высоты: один — это глобальная система определения местоположения GPS, а другой — измерение атмосферного давления с последующим вычислением высоты на основе значения давления. Из-за технических и других ограничений общая ошибка при расчете высоты с помощью GPS составляет около десяти метров, и, если он находится в лесу или под обрывом, иногда спутниковые сигналы GPS не принимаются. Метод давления воздуха может быть выбран в более широком диапазоне, а стоимость может контролироваться на относительно низком уровне.Кроме того, датчик давления в мобильном телефоне, таком как Galaxy Nexus, также включает датчик температуры, который может регистрировать температуру, корректировать результат и повышать точность результата измерения. Поэтому добавление функции датчика давления на основе оригинального GPS смартфона может сделать трехмерное позиционирование более точным.

(2) Вспомогательная навигация

Многие автомобилисты теперь используют мобильные телефоны для навигации, но при навигации по виадукам часто возникают ошибки.Например, когда вы находитесь на виадуке, GPS не может определить, находитесь ли вы на мосту или под мостом, из-за неправильной навигации. Однако, если к мобильному телефону добавлен датчик давления, его точность может составлять 1 метр, так что он может помочь GPS в измерении высоты.

(3) Позиционирование в помещении

Сигналы GPS не могут быть хорошо приняты в помещении. Когда пользователь входит в очень толстое здание, встроенный датчик может потерять спутниковый сигнал, поэтому географическое положение пользователя не может быть распознано, а высота по вертикали не может быть определена.Если мобильный телефон оснащен датчиком давления, а затем совмещен с акселерометром, гироскопом и другими технологиями, можно достичь точного позиционирования в помещении.

5. Датчики давления в медицинской промышленности

С развитием рынка медицинского оборудования к использованию датчиков давления в медицинской промышленности предъявляются более высокие требования, такие как точность, надежность, стабильность, объем и т. Д. , которые необходимо улучшить. Датчики давления находят хорошее применение при минимально инвазивной катетерной абляции и измерениях датчиков температуры.

Минимально инвазивная хирургия может не только уменьшить травму операционного поля, но и значительно уменьшить боль пациента. Чтобы соответствовать таким требованиям, помимо опыта хирургической операции у врача, а также с использованием различного медицинского оборудования для наблюдения. Многие медицинские устройства, используемые для этой операции, теперь крошечные, например, различные катетеры и устройства для абляции. Катетеры включают термодилюционные катетеры, уретральные катетеры, пищеводные катетеры, центральные венозные катетеры, сосуды для внутричерепного давления и т. Д.

Возможность разместить датчик близко к пациенту имеет решающее значение для многих приложений, например, для диализа. важно точно измерить диализат и венозное давление. Датчик давления должен иметь возможность точно контролировать давление диализата и крови, чтобы поддерживать его в заданном диапазоне. Для этого типа применения требуется, чтобы датчик был компактным и мог выдерживать жидкие среды. Во многих случаях датчики, несовместимые с жидкими средами, требуют дополнительных установочных компонентов для их защиты.Переносимость жидкой среды особенно важна при мониторинге дыхания пациента, поскольку датчик здесь должен выдерживать кашель пациента и выдыхаемый влажный воздух.

6. Датчики давления MEMS

Датчик давления MEMS представляет собой тонкопленочный элемент , который деформируется под действием давления. Датчик деформации (пьезорезистивный датчик) можно использовать для измерения этой деформации, или ее можно измерить по изменению расстояния между двумя поверхностями путем измерения емкости.

Датчик давления MEMS

Автомобильная промышленность остается крупнейшей областью применения датчиков давления MEMS, на которую приходится 72% ее продаж, за ней следует медицинская электроника (12%), промышленные секторы (10%). Потребительская электроника и военная авиация — оставшиеся 6% рынка.

В автомобильной области управление двигателем является его основным приложением, включая датчики давления воздуха в коллекторе в бензиновых двигателях и датчики давления Common Rail в транспортных средствах с дизельным двигателем.Чтобы улучшить ситуацию сгорания, некоторые организации также изучают датчики давления. Они могут работать в цилиндре, чтобы лучше измерять точное соотношение различных веществ, участвующих в химической реакции, и передавать данные обратно в систему управления двигателем.

Из-за суровых условий труда цена автомобильных датчиков намного выше, чем потребительских датчиков. Кроме того, автомобильным датчикам требуется много времени для идентификации. Эти датчики должны надежно работать до 15 лет.Некоторые датчики, такие как датчики тормозов или давления в шинах, имеют решающее значение для безопасности автомобиля.

Новое применение датчиков давления MEMS в автомобилях — измерение давления в системе трансмиссии, которое обычно используется в автоматических устройствах, но также используется в новых системах трансмиссии с двойным сцеплением. Немецкий производитель Bosch недавно вышел на рынок и представил решение MEMS, в котором для защиты силиконовой пленки используется масло. Таким образом, он может выдерживать давление до 70 бар. Устройства MEMS из пористого кремния также используются в современных боковых подушках безопасности.

В промышленной сфере, основные области применения датчиков давления MEMS включают отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха (HVAC), измерение уровня воды, а также различные промышленные процессы и приложения управления. Например, в дополнение к точным измерениям высоты и атмосферного давления в самолетах используются датчики для контроля двигателей, закрылков и других компонентов.

За последние несколько лет датчик давления быстро продвинулся вперед, что положительно сказалось на конкурентной среде.Он вывел на рынок новых игроков и расширил круг существующих на рынке игроков.

Датчик MAP

: работа, конструкция и типы

Датчик абсолютного давления в коллекторе

, называемый датчиком MAP. Датчик MAP представляет собой косвенный расходомер воздуха, и его сигнал является одним из важных сигналов для основного управления впрыском топлива в двигатель.

Каталог

Ⅰ Введение

Датчик абсолютного давления в коллекторе, называемый датчиком MAP.Датчик MAP является косвенным измерителем расхода воздуха, и его сигнал является одним из важных сигналов для базового управления впрыском топлива в двигатель. Он соединен с впускным коллектором с помощью вакуумной трубки. При разных оборотах двигателя он определяет изменение вакуума во впускном коллекторе и затем преобразует изменение внутреннего сопротивления датчика в сигнал напряжения для ЭБУ, чтобы скорректировать объем впрыска топлива.

В двигателе с электронным впрыском топлива датчик MAP, используемый для определения объема всасываемого воздуха, называется системой впрыска D-типа (тип плотности скорости).Датчик MAP определяет объем всасываемого воздуха не напрямую, как датчик потока всасываемого воздуха, а использует косвенное определение. В то же время на него также влияет множество факторов, поэтому существует много различий в обнаружении и поддержании потока всасываемого воздуха от датчика объема.

Ⅱ Принцип работы

Датчик MAP определяет абсолютное давление во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой. Он определяет изменение абсолютного давления в коллекторе в соответствии с частотой вращения двигателя и нагрузкой, а затем преобразует его в напряжение сигнала и отправляет его в блок управления двигателем (ЭБУ).ЭБУ регулирует основной объем впрыска топлива в соответствии с напряжением сигнала.

Существует много типов датчиков MAP, включая варисторные и емкостные. Поскольку варисторный тип имеет преимущества, заключающиеся в быстром времени отклика, высокой точности обнаружения, небольшом размере и гибкости в установке, он широко используется в системах впрыска D.

Рисунок 1

Рисунок 2

На рисунке 1 показано соединение между датчиком MAP варисторного типа и компьютером.На рис. 2 показан принцип работы датчика MAP варисторного типа. R на рисунке 1 — это сопротивление деформации R1, R2, R3, R4 на рисунке 2. Они образуют мост Уитстона и вместе связаны с кремниевой диафрагмой. Кремниевая диафрагма может деформироваться под действием абсолютного давления в коллекторе, что приводит к изменению значения сопротивления тензорезистора R. Чем выше абсолютное давление в коллекторе, тем больше деформация кремниевой диафрагмы и больше изменение сопротивления сопротивления R.То есть механическое изменение кремниевой диафрагмы преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается интегральной схемой и выводится на ЭБУ.

Ⅲ Внутренняя структура

В датчике давления используется датчик давления для измерения давления, а в датчике давления встроен мост Уитстона на силиконовой диафрагме, которая может подвергаться деформации под давлением. Чип давления — это ядро ​​датчика давления. У всех основных производителей датчиков давления есть свои чипы давления.Некоторые из них производятся непосредственно производителями датчиков, некоторые представляют собой специализированные микросхемы (ASC), производимые на аутсорсинге, а третьи предназначены для непосредственной закупки микросхем общего назначения у профессиональных производителей микросхем. Микросхемы, производимые непосредственно производителями датчиков, или индивидуализированные микросхемы ASC, как правило, используются только в их собственных продуктах. Такие микросхемы имеют высокую степень интеграции, часто в них используются микросхемы давления, схемы усиления, микросхемы обработки сигналов, схемы защиты от ЭМС и схемы, используемые для калибровки выходных кривых датчиков.ПЗУ интегрировано в микросхему, весь датчик представляет собой микросхему, и микросхема соединена с контактом PIN разъема через провод.

Рис. 3. Внутренняя структура датчика давления на основе технологии MEMS

Датчик давления, показанный на Рис. 3, объединяет другие схемы обработки, за исключением микросхемы датчика, в микросхему схемы, а некоторые производители датчиков давления полностью интегрируют два в один.

Этот процесс разработки и производства датчиков давления фактически является практическим применением технологии MEMS (сокращение от микроэлектромеханических систем).МЭМС основан на передовых технологиях 21 века, основанных на микро / нанотехнологиях. Это технология проектирования, обработки, производства и контроля микро / наноматериалов. Он может объединять механические компоненты, оптические системы, компоненты привода, электрические системы управления и системы цифровой обработки в микросистему, которая является единым целым. Такая микроэлектронная механическая система может не только собирать, обрабатывать и отправлять информацию или инструкции, но также выполнять действия в соответствии с полученной информацией автономно или в соответствии с внешними инструкциями.В нем используется сочетание технологии микроэлектроники и технологии микрообработки (включая микрообработку кремниевого корпуса, микрообработку поверхности кремния, LIGA и соединение пластин и т. Д.) Для получения множества превосходных характеристик, низкой цены, миниатюрных датчиков, исполнительных устройств, приводов и микросистем. МЭМС подчеркивает использование передовых технологий для реализации микросистем и подчеркивает возможности интегрированных систем.

Датчик давления является типичным представителем технологии МЭМС, а другой широко используемой технологией МЭМС является микроэлектромеханический гироскоп.Некоторые крупные поставщики систем EMS, такие как BOSCH, DENSO, CONTI и другие компании, имеют свои собственные специализированные микросхемы, разработанные с аналогичной структурой. Преимущества: высокая степень интеграции, малый размер сенсора, маленький размер сенсора с небольшими разъемами, простота сборки и установки. Чип давления внутри датчика полностью заключен в силикагель, который играет роль устойчивости к коррозии и вибрации, что значительно увеличивает срок службы датчика. Крупномасштабное массовое производство отличается низкой стоимостью, высоким выходом и отличными характеристиками.

Некоторые другие производители датчиков MAP используют микросхемы давления общего назначения, а затем интегрируют микросхему давления, схему защиты от электромагнитной совместимости и другие периферийные схемы и штырьки контактов разъема через плату PCR. Как показано на рисунке 4, микросхема давления установлена ​​на задней стороне печатной платы. Печатная плата представляет собой двухстороннюю печатную плату.

Рис. 4. Использование печатной платы для интеграции микросхем и схем

Из-за низкого уровня интеграции этого типа датчика давления стоимость материалов для изготовления высока.Плата печатной платы не имеет полностью герметичного корпуса, и детали интегрируются на плату печатной платы посредством традиционного процесса пайки, и существует риск виртуальной пайки. В среде с высокой вибрацией, высокой температурой и высокой влажностью печатную плату следует защищать.

Ⅳ Типы датчиков MAP

Датчик MAP преобразует давление во впускной трубе двигателя в соответствующий электрический сигнал. Электронный контроллер двигателя рассчитывает базовое время впрыска топлива и на основе этого сигнала определяет базовый угол опережения зажигания.Датчики давления бывают разных видов. По принципу генерации сигналов их можно разделить на пьезоэлектрические, полупроводниковые варисторные, емкостные, дифференциальные трансформаторные и типы поверхностных упругих волн.

1. Полупроводниковый варисторный датчик MAP

(1) Принцип измерения полупроводникового варисторного датчика давления

Полупроводниковый варисторный датчик давления использует пьезорезистивный эффект полупроводников для преобразования давления в соответствующий сигнал напряжения, и его принцип заключается в показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Принцип измерения полупроводникового варисторного датчика давления

Полупроводниковый тензодатчик — это чувствительный элемент, значение сопротивления которого изменяется соответственно под действием напряжения или давления. Присоедините тензодатчики к силиконовой диафрагме и подключите их к мосту Уитстона. Когда кремниевая диафрагма деформируется под действием силы, каждый тензодатчик вытягивается или сжимается, и его сопротивление изменяется, и мост будет иметь соответствующее выходное напряжение.

(2) Структура варисторного датчика MAP

Состав полупроводникового варисторного датчика MAP показан на рисунке 6. В элементе преобразования давления датчика есть кремниевая диафрагма, а также давление и деформация кремния. диафрагма будет генерировать соответствующий сигнал напряжения. Одна сторона кремниевой диафрагмы является вакуумом, а другая сторона вводит давление во впускной трубе. Когда давление во впускном трубопроводе изменяется, деформация кремниевой диафрагмы соответственно изменяется, и генерируется сигнал напряжения, соответствующий давлению на впуске.Чем больше давление на впуске, тем больше деформация кремниевой диафрагмы и тем больше давление на выходе датчика.

Рисунок 6. Структура варисторного датчика MAP

Полупроводниковый варисторный датчик MAP имеет хорошую линейность и преимущества небольшого размера структуры, высокой точности и хороших характеристик отклика.

2. Емкостной датчик MAP

(1) Принцип измерения емкостного датчика MAP

В емкостном датчике давления используется диафрагма, образующая чувствительный к давлению элемент с переменной емкостью.Когда диафрагма деформируется под действием силы, ее емкость соответственно изменяется. Схема измерения датчика преобразует изменение емкости, соответствующее давлению, в соответствующий электрический сигнал. Цепи измерения емкостного датчика давления в основном бывают двух типов: обнаружение частоты и обнаружение напряжения, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Принцип измерения емкостного датчика MAP

1) Тип обнаружения частоты: частота колебаний колебательного Схема изменяется с изменением значения емкости чувствительного к давлению элемента, и импульсный сигнал, частота которого соответствует давлению, выводится после выпрямления и усиления.

2) Тип обнаружения напряжения: изменение значения емкости чувствительного к давлению элемента модулируется несущей и схемой усилителя переменного тока, демодулируется схемой детектора и фильтруется схемой фильтра для вывода сигнала напряжения, соответствующего давлению. изменение.

(2) Структура емкостного датчика MAP

Принципиальная схема емкостного датчика MAP показана на рисунке 8. Диафрагма из оксида алюминия и полая изолирующая среда образуют емкостной чувствительный к давлению элемент с вакуумом внутри. который подключен к гибридной интегральной схеме датчика.После того, как датчик вводит давление во впускной трубе, диафрагма из оксида алюминия деформируется под действием давления на впуске, что приводит к изменению значения ее емкости. После обработки гибридной интегральной схемой он выдает электрический сигнал, соответствующий изменению давления на впуске.

Рис. 8. Структура емкостного датчика MAP

По сравнению с датчиком расхода воздуха на впуске, который играет ту же роль, датчик MAP не влияет на воздухозаборник, и его монтажное положение является гибким (датчик MAP может быть установлен далеко от впускной трубы двигателя с помощью направляющей вакуумной трубки).Поэтому использование датчиков MAP в современных электронных системах управления двигателем расширяется.

Ⅴ Выходные характеристики

Когда двигатель работает, при изменении открытия дроссельной заслонки изменяется разрежение, абсолютное давление и характеристика выходного сигнала во впускном коллекторе.

Рисунок 9. Датчик MAP

Система впрыска D-типа определяет абсолютное давление во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой. Задняя часть дроссельной заслонки отражает как степень разрежения, так и абсолютное давление.Поэтому некоторые люди думают, что степень вакуума и абсолютное давление — это одно и то же, но это понимание односторонне. В условиях постоянного атмосферного давления (стандартное атмосферное давление 101,3 кПа), чем выше вакуум в коллекторе, тем ниже абсолютное давление в коллекторе. Вакуум равен атмосферному давлению минус абсолютное давление в коллекторе. Чем выше абсолютное давление в коллекторе, тем ниже вакуум в коллекторе.Абсолютное давление в коллекторе равно атмосферному давлению вне коллектора за вычетом вакуума. То есть атмосферное давление равно сумме вакуума и абсолютного давления. После понимания взаимосвязи между атмосферным давлением, вакуумом и абсолютным давлением выходные характеристики датчика MAP становятся ясными.

Во время работы двигателя, чем меньше открытие дроссельной заслонки, тем больше разрежение во впускном коллекторе, тем меньше абсолютное давление в коллекторе и меньше напряжение выходного сигнала.Чем больше открытие дроссельной заслонки, тем меньше разрежение во впускном коллекторе, тем выше абсолютное давление в коллекторе и больше напряжение выходного сигнала. Напряжение выходного сигнала обратно пропорционально вакууму в коллекторе и пропорционально абсолютному давлению в коллекторе.

Статьи по теме:

Что такое пьезоэлектрический датчик?

Введение в беспроводные сенсорные сети

Датчик давления Датчик | Как это работает

Что такое датчик давления? Какие существуют типы датчиков давления и датчиков давления и как они работают при измерении давления?

Датчик давления

: определение, принцип работы и типы.Ознакомьтесь с функциями и возможностями различных датчиков измерения давления в этом подробном руководстве.

Преобразователи давления

производятся в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем сенсоров, с использованием одной из самых передовых технологий в сенсорной индустрии: тензометрических датчиков с металлической фольгой. Датчик давления определяется как датчик, который преобразует входное механическое давление в электрический выходной сигнал (определение датчика давления).Существует несколько типов датчиков давления в зависимости от размера, емкости, метода измерения, технологии измерения и требований к выходу.

Посетите наш магазин датчиков давления. Доступно более 60+ типов датчиков!

Что такое датчик давления?

Для чего нужен датчик давления? Датчик давления — это преобразователь или прибор, который преобразует входное механическое давление в газах или жидкостях в электрический выходной сигнал. Датчик давления состоит из чувствительного к давлению элемента, который может измерять, обнаруживать или контролировать прикладываемое давление, и электронных компонентов для преобразования информации в электрический выходной сигнал.

Давление определяется как величина силы (оказываемой жидкостью или газом), приложенной к единице «площади» (P = F / A), и общепринятыми единицами измерения давления являются Паскаль (Па), Бар (бар), Н / мм2 или psi (фунтов на квадратный дюйм). В датчиках давления часто используется пьезорезистивная технология, поскольку пьезорезистивный элемент изменяет свое электрическое сопротивление пропорционально испытываемой деформации (давлению).

Как работает датчик давления?

Чтобы понять, как работает промышленный датчик давления и как измерять давление, во-первых, необходимо понять лежащие в основе физики и материаловедения принцип работы датчика давления и пьезорезистивный эффект , который измеряется тензодатчиком (иногда называемый тензодатчиком ).Тензорезистор из металлической фольги — это датчик, электрическое сопротивление которого зависит от приложенного давления. Другими словами, он преобразует силу, давление, растяжение, сжатие, крутящий момент и вес (также известные как датчики веса) в изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить.

Тензодатчики — это электрические проводники, плотно прикрепленные к пленке зигзагообразно. Когда эту пленку натягивают, она вместе с проводниками растягивается и удлиняется. Когда его толкают, он сокращается и становится короче.Это изменение формы вызывает изменение сопротивления в электрических проводниках. Деформация, приложенная к датчику давления, может быть определена на основе этого принципа, поскольку сопротивление тензодатчика увеличивается с приложенной деформацией и уменьшается с уменьшением.

Рис. 1. Тензорезистор из металлической фольги. Источник: ScienceDirect

.

Посетите наш магазин датчиков давления. Доступно более 60+ типов датчиков!

Конструктивно датчик тензометрического датчика давления состоит из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены тензодатчики из металлической фольги .Корпус этих датчиков давления обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает датчику две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, чтобы выдерживать высокие давления, и (2) обладает эластичностью, позволяющей минимально деформироваться и возвращаться к своей исходной форме, когда давление снимается.

Датчик давления преобразует давление в электрический сигнал. В промышленных датчиках давления FUTEK используется пьезорезистивный эффект, который заключается в тензодатчиках из металлической фольги, установленных на диафрагме.При изменении давления диафрагма меняет форму, вызывая изменение сопротивления тензодатчиков, что позволяет измерять изменения давления электрически. Наши датчики давления, естественно, вырабатывают электрический сигнал в милливольтах, который изменяется пропорционально давлению и напряжению возбуждения датчика (мВ / В — милливольт на вольт). Однако мы предлагаем датчики давления с внутренними аналоговыми усилителями. Датчики давления со встроенными усилителями генерируют сигналы либо с переменным напряжением, т.е.е. ± 10 В или переменный ток (т. Е. Выход датчика давления 4-20 мА). Однако, если для вашего приложения требуется усилитель с цифровым датчиком или USB-датчиком давления, см. Наши датчики давления, инструменты и страницу магазина усилителей.

Тензодатчики расположены в так называемой схеме усилителя на мосту Уитстона (см. Анимированную схему ниже). Это означает, что четыре тензодатчика соединены между собой как контурная петля, и измерительная сетка измеряемого давления выровнена соответствующим образом.

Тензометрические мостовые усилители обеспечивают регулируемое напряжение возбуждения и преобразуют выходной сигнал мВ / В в другую форму сигнала, более полезную для пользователя. Сигнал, генерируемый тензометрическим мостом, является сигналом низкой мощности и может не работать с другими компонентами системы, такими как ПЛК, модули сбора данных (DAQ) или компьютеры. Таким образом, функции формирователя сигнала датчика давления включают в себя напряжение возбуждения, фильтрацию или ослабление шума, усиление сигнала и преобразование выходного сигнала.

Кроме того, изменение выходного сигнала усилителя откалибровано так, чтобы быть пропорциональным давлению, приложенному к изгибу, которое можно рассчитать с помощью уравнения цепи датчика давления.

Рис. 2: Цепь датчика измерения давления.

Посетите наш магазин датчиков давления. Поговорите с инженером сегодня!

Как измерить давление? Какие бывают типы датчиков давления и методы измерения?

Датчики давления

можно классифицировать по типу измеряемого ими давления, а также по технологии измерения давления, с которой работает датчик.В связи с этим существует три метода измерения давления: дифференциальное, абсолютное и манометрическое.

Датчик перепада давления : Дифференциальное давление — это измерение разницы давления между двумя значениями давления или двумя точками давления в системе , таким образом, измеряется то, насколько эти две точки отличаются друг от друга, а не их величина относительно атмосферного давления. или другому эталонному давлению, например абсолютному вакууму. Это отличается от датчика статического или абсолютного давления, который будет измерять давление, используя только один порт, и обычно датчики дифференциального давления комплектуются двумя портами, к которым могут быть присоединены трубы и подключены к системе в двух разных точках давления, откуда может возникнуть перепад давления. быть измеренным и рассчитанным.

Этот метод измерения давления обычно используется для измерения расхода жидкости или газа в трубах или каналах.

Рис. 3: Как работает датчик дифференциального давления? Измерение уровня в резервуаре с помощью датчика измерения перепада давления.

Датчик абсолютного или вакуумного давления : Этот датчик измеряет абсолютного давления, , которое определяется как давление, измеренное относительно абсолютного герметичного вакуума .Датчики абсолютного давления используются в приложениях, где требуется постоянное задание . Эти приложения требуют привязки к фиксированному давлению, поскольку их нельзя просто привязать к окружающему давлению окружающей среды. Например, этот метод используется в высокопроизводительных промышленных приложениях, таких как мониторинг вакуумных насосов, измерение давления жидкости, промышленная упаковка, управление производственными процессами, а также аэрокосмический и авиационный контроль. Когда дело доходит до измерения давления воздуха, особенно для таких приложений, как барометрические измерения погоды или высотомеры, предпочтительным устройством является датчик абсолютного давления.

Посетите наш магазин датчиков давления. Обратитесь к нашему специалисту по применению сегодня!

Манометрическое или относительное давление Преобразователь : Манометрическое давление — это просто особый случай перепада давления с давлениями, измеряемыми дифференциально, но всегда относительно местного давления окружающей среды . В этом же отношении абсолютное давление также можно рассматривать как дифференциальное давление, когда измеренное давление сравнивается с абсолютным вакуумом.Изменения атмосферного давления из-за погодных условий или высоты непосредственно влияют на выходной сигнал датчика избыточного давления. Манометрическое давление выше, чем давление окружающей среды, называется положительным давлением. Если измеренное давление ниже атмосферного, оно называется отрицательным или вакуумметрическим давлением.

Рис. 4: Измерение давления с помощью датчика давления в водяной насосной системе

Типы технологий измерения давления или принципы работы

Существует множество технологий измерения давления или принципов измерения, способных преобразовывать давление в измеримый и стандартизованный электрический сигнал.В этой статье основное внимание будет уделено типам коллекторов силы, которые используют датчик силы (то есть диафрагму) для измерения деформации (или отклонения) из-за приложенной силы по площади (давления).

Резистивный или пьезорезистивный эффект: Резистивные датчики измерения давления используют изменение электрического сопротивления тензодатчика, прикрепленного к диафрагме (также известного как элемент изгиба), который подвергается воздействию среды под давлением.

Тензодатчики часто состоят из металлического резистивного элемента на гибкой основе, прикрепленной к диафрагме (т.е.е. тензорезистор из металлической фольги) или нанесенный непосредственно с использованием тонкопленочных технологий.

Обычно тензодатчики подключаются по схеме моста Уитстона, чтобы максимизировать выходной сигнал датчика и снизить чувствительность к ошибкам. Это наиболее часто используемая сенсорная технология для измерения давления общего назначения.

Видео на YouTube: Миниатюрный датчик давления (PFT510) | Преобразователь давления с мембраной, устанавливаемой заподлицо.

Посетите наш магазин датчиков давления.Доступно более 60+ датчиков!

Емкостный: Емкостные датчики давления используют диафрагму, которая отклоняется под действием приложенного давления, чтобы создать переменный конденсатор для определения деформации из-за приложенного давления. При приложении давления внешнее давление сжимает диафрагму, и значение емкости уменьшается. Когда давление сбрасывается, диафрагма возвращается к своей первоначальной форме, и за ней следует емкость. В обычных технологиях используются металлические, керамические и кремниевые диафрагмы.Емкость можно откалибровать для получения точных показаний давления.

Емкостные датчики, которые отображают изменение емкости при отклонении одной пластины под действием приложенного давления, могут быть высокочувствительными и выдерживать большие перегрузки. Однако ограничения на материалы, а также требования к соединению и герметизации могут ограничивать области применения.

Пьезоэлектрический эффект: Пьезоэлектрические датчики давления используют свойство пьезоэлектрических материалов, таких как керамика или металлизированный кварц, генерировать электрический потенциал на поверхности, когда материал подвергается механическому напряжению и создается деформация.Величина заряда пропорциональна приложенному давлению, а полярность определяется направлением давления. Электрический потенциал накапливается и быстро рассеивается при изменении давления, что позволяет измерять быстро изменяющиеся динамические давления.

Каковы основные области применения датчиков давления?

На странице приложений датчиков давления

FUTEK представлено несколько промышленных приложений датчиков давления. Одно из распространенных приложений — измерение давления в гидравлической системе крана.

Стандарты измерения давления

Давление обычно измеряется в единицах силы на единицу площади поверхности (P = F / A). В физической науке символ давления — p, а единица измерения давления в системе СИ — паскаль (символ: Па). Один паскаль — это сила в один Ньютон на квадратный метр, действующая перпендикулярно поверхности. Другими обычно используемыми единицами измерения давления для определения уровня давления являются фунты на квадратный дюйм (фунты на квадратный дюйм) и бар. Использование единиц давления имеет региональные и прикладные предпочтения: фунты на квадратный дюйм обычно используются в Соединенных Штатах, а бар — предпочтительная единица измерения в Европе.

	Паскаль	Бар	Стандартная атмосфера	фунтов на квадратный дюйм
	(Па)	(бар)	(атм)	(фунт / дюйм2 или фунт-сила / дюйм 2 )
1 Па	1	10 −5 бар	9,8692 × 10 −6 атм	1,45 х 10 −4
1 бар	100 000	1	0.98692	14,5038
1 атм	1013,25	1.01325	1	14.6959
1 фунт / дюйм2 или фунт-сила / дюйм 2	6 894,76	0,06894	0,06804	1

Почему так важна калибровка датчика давления?

Калибровка датчика давления

— это регулировка или набор корректировок, которые выполняются на датчике , или приборе (усилителе), чтобы убедиться, что датчик работает как точно или, насколько это возможно, без ошибок.

Каждый датчик подвержен ошибкам измерения . Эти структурные погрешности представляют собой просто алгебраическую разницу между значением, которое отображается на выходе датчика , и фактическим значением измеряемой переменной или известными эталонными давлениями. Ошибки измерения могут быть вызваны многими факторами:

Смещение нуля (или баланс нуля датчика давления): Смещение означает, что выходной сигнал датчика при нулевом давлении (истинный ноль) выше или ниже идеального выходного сигнала.Кроме того, стабильность нуля относится к степени, в которой преобразователь поддерживает баланс нуля при постоянных условиях окружающей среды и других переменных.

Линейность (или нелинейность): Некоторые датчики имеют полностью линейную характеристическую кривую, что означает, что выходная чувствительность (крутизна) изменяется с разной скоростью во всем диапазоне измерения. Некоторые датчики достаточно линейны в желаемом диапазоне и не отклоняются от прямой (теоретически), но некоторые датчики требуют более сложных вычислений для линеаризации выходного сигнала.Таким образом, нелинейность датчика давления — это максимальное отклонение фактической калибровочной кривой от идеальной прямой линии, проведенной между выходами без давления и номинальным давлением, выраженное в процентах от номинального выхода.

Гистерезис: Максимальная разница между показаниями на выходе датчика для одного и того же приложенного давления; одно показание получается путем увеличения давления от нуля, а другое — за счет уменьшения давления от номинального выхода. Обычно он измеряется при половине номинальной мощности и выражается в процентах от номинальной мощности.Чтобы свести к минимуму ползучесть, измерения следует проводить как можно быстрее.

Повторяемость (или неповторяемость): Максимальная разница между показаниями на выходе датчика для повторяющихся входов при одинаковом давлении и условиях окружающей среды. Это означает способность датчика поддерживать постоянный выходной сигнал при многократном приложении одинакового давления.

Диапазон изменения температуры и ноль: Изменение выходного сигнала и нулевого баланса, соответственно, из-за изменения температуры датчика.

Рис. 5: Калибровочная кривая датчика давления.

Каждый датчик давления имеет «характеристическую кривую» или «калибровочную кривую», которая определяет реакцию датчика на входной сигнал. Во время регулярной калибровки с использованием калибровочной машины датчика мы проверяем смещение нуля датчика и линейность, сравнивая выходной сигнал датчика с эталонными весами и регулируя реакцию датчика на идеальный линейный выходной сигнал. Оборудование для калибровки датчика давления также проверяет гистерезис, повторяемость и температурный сдвиг, когда заказчики запрашивают его для некоторых критических приложений измерения давления.

Для получения дополнительной информации о калибровке, пожалуйста, обратитесь к нашей странице часто задаваемых вопросов о калибровке сенсора.

Если у вас есть дополнительные вопросы о терминах и определениях калибровки, обратитесь к нашему Глоссарию терминов калибровки датчиков.

Хотите знать, какие услуги по калибровке мы предлагаем для вашего датчика и / или системы?

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше!

Как часто следует калибровать датчик давления?

Поскольку датчик тензометрического датчика давления подвержен постоянному использованию, старению, дрейфу выходного сигнала, перегрузкам и неправильному обращению, FUTEK настоятельно рекомендует ежегодно проводить повторную калибровку.Частая повторная калибровка помогает подтвердить, сохранял ли датчик свою точность с течением времени, и предоставляет сертификат калибровки весоизмерительного датчика, чтобы показать, что датчик по-прежнему соответствует техническим характеристикам.

Однако, когда датчик используется в критических приложениях и суровых условиях, датчики давления могут потребовать еще более частой калибровки. Проконсультируйтесь о соответствующих интервалах калибровки с нашей группой технической поддержки, которая поможет вам оценить наиболее экономичный интервал обслуживания калибровки для вашего датчика.

Принцип работы датчика давления

Каков принцип работы датчика давления? Датчик давления работает путем преобразования давления в аналоговый электрический сигнал.

Спрос на приборы для измерения давления увеличился в эпоху пара. Когда технологии измерения давления были впервые созданы, они были механическими и использовали манометры с трубкой Бурдона для перемещения иглы и визуальной индикации давления.В настоящее время мы измеряем давление электронным способом с помощью датчиков давления и реле давления.

Статическое давление

Давление можно определить как силу на единицу площади, которую жидкость оказывает на окружающую среду. Основная физика статического давления (P) рассчитывается как сила (F), деленная на площадь (A).

P = F / A

Сила может создаваться жидкостями, газами, парами или твердыми телами.

Наиболее часто используемые единицы давления:

1. Па — [Паскаль] в 1 Па = 1 (Н / м²)
2. бар — [бар] в 1 баре = 105 ‘ƒð‘ Ž
3. psi: (фунт (сила) на квадратный дюйм)

Принцип действия датчика давления

Преобразователи давления

имеют чувствительный элемент постоянной площади и реагируют на силу, приложенную к этой области, давлением жидкости.Приложенная сила будет отклонять диафрагму внутри датчика давления. Прогиб внутренней диафрагмы измеряется и преобразуется в электрический выходной сигнал. Это позволяет контролировать давление с помощью микропроцессоров, программируемых контроллеров и компьютеров вместе с аналогичными электронными приборами.

Большинство датчиков давления предназначены для получения линейного выходного сигнала с приложенным давлением.

Для чего используются датчики давления?

Датчики давления

используются в различных отраслях промышленности, включая автомобильную промышленность, биомедицинское приборостроение, авиацию и морскую промышленность, и это лишь некоторые из них.

Датчики давления от Variohm

Мы можем предложить датчики давления в виде датчиков давления , реле давления, комбинированных датчиков давления и температуры, датчиков давления для монтажа на печатной плате и датчиков давления для опасных зон. Наши комбинированные преобразователи давления и температуры особенно хорошо подходят для приложений, где пространство ограничено.

No related posts.