Basınç vericilerinin türleri

Basınç vericisinin basit kendi kendine tanıtımı

Çıkışı standart bir sinyal olan bir basınç sensörü olan basınç vericisi, bir basınç değişkenini kabul eden ve bunu orantılı olarak standart bir çıkış sinyaline dönüştüren bir cihazdır. Yük hücresi sensörü tarafından algılanan gaz, sıvı vb. fiziksel basınç parametrelerini, ölçüm ve gösterge ile proses düzenlemesi için gösterge alarmları, kayıt cihazları, regülatörler vb. gibi ikincil cihazlar sağlamak üzere standart elektrik sinyallerine (4-20mADC vb.) dönüştürebilir.

Basınç vericilerinin sınıflandırılması

Genellikle bahsettiğimiz basınç vericileri prensibe göre şu şekilde sınıflandırılır:
Kapasitif basınç vericileri, dirençli basınç vericileri, endüktif basınç vericileri, yarı iletken basınç vericileri ve yüksek frekanslı ölçüm için piezoelektrik basınç vericileri. Bunlar arasında en çok kullanılanlar dirençli basınç vericileridir. Kapasitif basınç vericisi, üst düzey ürünlerin temsilcisi olarak Rosemount'un 3051S vericisini örnek almaktadır.

Basınç vericileri basınca duyarlı bileşenlerine göre metal, seramik, difüz silikon, monokristalin silikon, safir, püskürtmeli film vb. olarak sınıflandırılabilir.

• Metal basınç vericisi zayıf bir doğruluğa sahiptir, ancak sıcaklık etkisi çok azdır ve geniş bir sıcaklık aralığına ve düşük doğruluk gereksinimlerine sahip alanlar için uygundur.
• Seramik basınç sensörleri daha iyi hassasiyete sahiptir, ancak sıcaklıktan daha fazla etkilenirler. Seramikler ayrıca tepki alanında kullanılabilen darbe direnci ve korozyon direnci avantajına da sahiptir.
• Dağınık silisyumun basınç iletim hassasiyeti çok yüksektir ve sıcaklık sapması da büyüktür, bu nedenle kullanılmadan önce genellikle sıcaklık dengelemesi gerekir. Ayrıca, sıcaklık dengelemesinden sonra bile 125°C'nin üzerindeki basınç ölçülemez. Ancak oda sıcaklığında, dağınık silisyumun hassasiyet katsayısı seramiğin 5 katıdır, bu nedenle genellikle yüksek hassasiyetli ölçümlerde kullanılır.
• Tek kristal silikon basınç vericisi, endüstriyel uygulamalardaki en hassas sensördür. Dağınık silikonun geliştirilmiş bir versiyonudur. Elbette fiyatı da yükseltilmiştir. Şu anda, Japonya'dan Yokogawa, monokristal silikon basınç alanında temsilci konumundadır.
• Safir basınç vericisi sıcaklık değişimlerine karşı hassas değildir ve yüksek sıcaklık koşullarında bile iyi çalışma özelliklerine sahiptir; safir son derece güçlü radyasyon direncine sahiptir; pn kayması yoktur; en kötü çalışma koşullarında normal şekilde çalışabilir ve güvenilirdir. Yüksek performans, iyi doğruluk, minimum sıcaklık hatası ve yüksek genel maliyet performansı.
• Püskürtme ince film basınç vericisi herhangi bir yapıştırıcı içermez ve yapışkan gerinim ölçer sensörüne göre daha yüksek uzun vadeli kararlılık ve güvenilirlik gösterir; sıcaklıktan daha az etkilenir: sıcaklık 100 ℃ değiştiğinde sıfır kayma sadece %0,5'tir. Sıcaklık performansı, difüzyon silikon basınç sensöründen çok daha üstündür; ayrıca, genel aşındırıcı ortamlarla doğrudan temas edebilir.

Farklı tipteki basınç vericilerinin prensipleri

• Kapasitif basınç vericisinin prensibi.

Basınç doğrudan ölçüm diyaframının yüzeyine etki ettiğinde, diyafram küçük bir deformasyona neden olur. Ölçüm diyaframındaki yüksek hassasiyetli devre, bu küçük deformasyonu basınç ve uyarma voltajıyla orantılı, oldukça doğrusal bir voltaja dönüştürür. Sinyali alın ve ardından bu voltaj sinyalini endüstri standardı 4-20 mA akım sinyaline veya 1-5 V voltaj sinyaline dönüştürmek için özel bir çip kullanın.

• Dağınık silikon basınç vericisinin prensibi

Ölçülen ortamın basıncı, sensörün diyaframına (genellikle 316L diyafram) doğrudan etki ederek, diyaframın ortamın basıncına orantılı bir mikro yer değiştirme üretmesine neden olur, sensörün direnç değerini değiştirir ve bunu bir Wheatstone devresi ile algılar. Bu değişiklik, bu basınca karşılık gelen standart bir ölçüm sinyaline dönüştürülür ve çıkış olarak verilir.

• Monokristalin silikon basınç vericisinin prensibi

Piezorezistif basınç sensörleri, tek kristal silisyumun piezorezistif etkisi kullanılarak üretilir. Elastik eleman olarak tek kristal silisyum plaka kullanılır. Basınç değiştiğinde, tek kristal silisyum gerinim üretir, böylece üzerine doğrudan yayılan gerinim direnci ölçülen basınca orantılı bir değişime neden olur ve ardından köprü devresi tarafından karşılık gelen voltaj çıkış sinyali elde edilir.

• Seramik basınç vericisinin prensibi

Basınç, seramik diyaframın ön yüzeyine doğrudan etki ederek diyaframda hafif bir deformasyona neden olur. Kalın film direnci, seramik diyaframın arkasına basılır ve varistörün piezorezistif etkisi nedeniyle bir Wheatstone köprüsüne (kapalı köprü) bağlanır. Köprü, basınca ve uyarma voltajına orantılı, oldukça doğrusal bir voltaj sinyali üretir. Genellikle hava kompresörlerinin basınç ölçümü için kullanılır, daha çok seramik kullanılır.

• Gerinim ölçer basınç vericisinin prensibi

En sık kullanılan gerinim ölçer basınç vericileri, metal dirençli gerinim ölçerler ve yarı iletken gerinim ölçerlerdir. Metal dirençli gerinim ölçer, test parçasındaki gerinim değişimini elektrik sinyaline dönüştüren hassas bir cihazdır. İki tür tel gerinim ölçer ve metal folyo gerinim ölçer vardır. Genellikle gerinim ölçer, özel bir yapıştırıcıyla mekanik gerinim matrisine sıkıca bağlanır. Matris bir gerilim değişimine maruz kaldığında, direnç gerinim ölçer de deforme olur, böylece gerinim ölçerin direnç değeri değişir ve dirence uygulanan voltaj değişir. Gerinim ölçer basınç vericileri piyasada nispeten nadirdir.

• Safir basınç vericisi

Safir basınç vericisi, gerilim direnci çalışma prensibini kullanır, yüksek hassasiyetli silikon-safir hassas bileşenleri benimser ve basınç sinyalini özel bir amplifikatör devresi aracılığıyla standart bir elektrik sinyaline dönüştürür.

• Püskürtme film basınç vericisi

Püskürtme basınca duyarlı eleman, mikroelektronik teknolojisiyle üretilir ve elastik paslanmaz çelik diyaframın yüzeyinde sağlam ve kararlı bir Wheatstone köprüsü oluşturur. Ölçülen ortamın basıncı elastik paslanmaz çelik diyaframa etki ettiğinde, diğer taraftaki Wheatstone köprüsü basınca orantılı bir elektriksel çıkış sinyali üretir. İyi darbe direnci sayesinde, püskürtme filmler genellikle hidrolik ekipmanlar gibi sık basınç darbelerinin yaşandığı durumlarda kullanılır.

Basınç vericisi seçim önlemleri

• Verici basınç aralığı değer seçimi:

Öncelikle sistemde ölçülen basıncın maksimum değerini belirleyin. Genellikle, maksimum değerden yaklaşık 1,5 kat daha büyük bir basınç aralığına sahip bir verici seçmeniz veya normal basınç aralığının basınç vericisine denk gelmesine izin vermeniz gerekir. Normal aralığın 1/3 ila 2/3'ü de yaygın bir yöntemdir.

• Ne tür bir basınç ortamı:

Viskoz sıvılar ve çamurlar basınç portlarını tıkayabilir. Çözücüler veya aşındırıcı maddeler, vericide bu ortamlarla doğrudan temas halinde olan malzemeleri tahrip edebilir.
Ortamla temas eden genel basınç vericisinin malzemesi 316 paslanmaz çeliktir. Ortam 316 paslanmaz çeliği aşındırmıyorsa, temel olarak tüm basınç vericileri ortamın basıncını ölçmek için uygundur;
Ortam 316 paslanmaz çeliğe aşındırıcı etki gösteriyorsa, kimyasal conta kullanılmalı ve dolaylı ölçüm yapılmalıdır. Basıncı yönlendirmek için silikon yağla doldurulmuş kılcal boru kullanılırsa, basınç vericisinin korozyonu önlenebilir ve basınç vericisinin ömrü uzatılabilir.

• Vericinin ne kadar doğruluğa ihtiyacı var:

Doğruluk, doğrusal olmama, histerezis, tekrarlanamazlık, sıcaklık, sıfır ofset ölçeği ve sıcaklık gibi faktörlere göre belirlenir. Doğruluk ne kadar yüksekse, fiyat da o kadar yüksek olur. Genellikle, dağınık silikon basınç vericisinin doğruluğu 0,5 veya 0,25 iken, kapasitif veya monokristalin silikon basınç vericisinin doğruluğu 0,1 veya hatta 0,075'tir.

• Vericinin proses bağlantısı:

Basınç vericileri genellikle borulara veya tanklara monte edilir. Elbette, bunların küçük bir kısmı akış ölçerlerle birlikte monte edilir ve kullanılır. Basınç vericilerinin genellikle üç montaj şekli vardır: dişli, flanşlı ve kelepçeli. Bu nedenle, basınç vericisini seçmeden önce proses bağlantısı da dikkate alınmalıdır. Dişli ise, diş spesifikasyonunu belirlemek gerekir. Flanşlar için, nominal çapın flanş spesifikasyonlarını göz önünde bulundurmak gerekir.

Basınç vericisi endüstrisine giriş

Dünya genelinde yaklaşık 40 ülke sensör araştırma ve üretimiyle uğraşmaktadır ve bunlar arasında en büyük sensör üretimine sahip bölgeler ABD, Japonya ve Almanya'dır. Bu üç ülke birlikte dünya sensör pazarının %50'sinden fazlasını oluşturmaktadır.

Günümüzde, ülkemizdeki basınç vericisi pazarı, yüksek pazar yoğunluğuna sahip olgun bir pazardır. Ancak, hakim konum Emerson, Yokogawa, Siemens vb. gibi yabancı ülkelerdedir. Markalı ürünler pazar payının yaklaşık %70'ini oluşturmakta ve büyük ve orta ölçekli mühendislik projelerinde mutlak bir avantaja sahiptir.

Bunun nedeni, ülkemin "teknoloji pazarı" stratejisini erken benimsemesinin, ülkemdeki devlet işletmelerini büyük ölçüde etkileyen ve bir dönem iflas noktasına gelen sonuçlarıdır; ancak aynı zamanda, Çin'in özel sektör kuruluşları tarafından temsil edilen bazı üreticiler sessizce ortaya çıkıp güçleniyorlar. Çin'in gelecekteki basınç vericisi pazarı yeni bilinmezliklerle dolu.