বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর

আজ, শিল্পের বিভিন্ন ক্ষেত্রে চাপ পরিমাপ করার জন্য, শুধুমাত্র পারদ ব্যারোমিটার এবং অ্যানারয়েড ব্যবহার করা হয় না, তবে বিভিন্ন সেন্সরও ব্যবহার করা হয় যা অপারেশনের নীতি এবং প্রতিটি ধরণের সেন্সরের অন্তর্নিহিত সুবিধা এবং অসুবিধা উভয় ক্ষেত্রেই আলাদা। আধুনিক ইলেকট্রনিক্স সরাসরি বৈদ্যুতিক, ইলেকট্রনিক ভিত্তিতে চাপ সেন্সর বাস্তবায়নের অনুমতি দেয়।

তাহলে "বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর" শব্দটি দ্বারা আমরা কী বুঝি? বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর কি? তারা কিভাবে সাজানো হয় এবং তারা কি ফাংশন আছে? অবশেষে, কোন চাপ সেন্সরটি আপনার চয়ন করা উচিত যাতে এটি একটি নির্দিষ্ট উদ্দেশ্যে সবচেয়ে উপযুক্ত? আমরা এই নিবন্ধের কোর্সে খুঁজে বের করা হবে.

প্রথমে, আসুন শব্দটি নিজেই সংজ্ঞায়িত করি। একটি চাপ সেন্সর একটি ডিভাইস যার আউটপুট পরামিতি পরিমাপ করা চাপের উপর নির্ভর করে। একটি নির্দিষ্ট সেন্সরের প্রয়োগের উপর নির্ভর করে পরীক্ষার মাধ্যমটি একটি বাষ্প, একটি তরল বা কিছু গ্যাস হতে পারে।

বিদ্যুৎ, তেল, গ্যাস, খাদ্য এবং অন্যান্য অনেক শিল্পের জন্য অটোমেশন সিস্টেমের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসাবে আধুনিক সিস্টেমগুলির জন্য এই ধরণের নির্ভুল সরঞ্জামগুলির প্রয়োজন।মিনিয়েচার প্রেসার ট্রান্সডুসার ওষুধে অত্যাবশ্যক।

প্রতিটি বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর অন্তর্ভুক্ত: একটি সংবেদনশীল উপাদান যা প্রাথমিক ট্রান্সডুসারে শক প্রেরণ করতে কাজ করে, একটি সংকেত প্রক্রিয়াকরণ সার্কিট এবং একটি আবাসন। প্রধানত বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর বিভক্ত করা হয়:

• প্রতিরোধক (টেনসোরেসিটিভ);

• পাইজোইলেকট্রিক;

• পাইজো অনুরণন;

• ক্যাপাসিটিভ;

• প্রবর্তক (চৌম্বকীয়);

• অপটোইলেক্ট্রনিক।

প্রতিরোধক বা স্ট্রেন গেজ চাপ সেন্সর এটি এমন একটি ডিভাইস যার সংবেদনশীল উপাদান একটি বিকৃত লোডের ক্রিয়াকলাপের অধীনে তার বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তন করে। স্ট্রেন গেজগুলি একটি সংবেদনশীল ঝিল্লির উপর মাউন্ট করা হয় যা চাপে বাঁকানো হয় এবং এর সাথে সংযুক্ত স্ট্রেন গেজগুলিকে বাঁকিয়ে দেয়। স্ট্রেন গেজের প্রতিরোধের পরিবর্তন হয় এবং কনভার্টারের প্রাথমিক সার্কিটে কারেন্টের মাত্রা সেই অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়।

প্রতিটি স্ট্রেন গেজের পরিবাহী উপাদানগুলিকে প্রসারিত করার ফলে দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি পায় এবং ক্রস-সেকশন হ্রাস পায়, যার ফলে প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। সংকোচনে এটি বিপরীত। প্রতিরোধের আপেক্ষিক পরিবর্তন সহস্রাধিক পরিমাপ করা হয়, তাই ADC সহ নির্ভুল পরিবর্ধক সংকেত প্রক্রিয়াকরণ সার্কিটে ব্যবহার করা হয়। এইভাবে, স্ট্রেনটি একটি অর্ধপরিবাহী বা পরিবাহীর বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তনে এবং তারপর একটি ভোল্টেজ সংকেতে রূপান্তরিত হয়।

স্ট্রেন গেজগুলি সাধারণত একটি জিগজ্যাগ পরিবাহী বা অর্ধপরিবাহী উপাদান যা একটি নমনীয় বেসে প্রয়োগ করা হয় যা ঝিল্লির সাথে লেগে থাকে। সাবস্ট্রেটটি সাধারণত মাইকা, কাগজ বা পলিমার ফিল্ম দিয়ে তৈরি হয় এবং পরিবাহী উপাদান হল একটি ফয়েল, পাতলা তার বা অর্ধপরিবাহী ভ্যাকুয়াম-ধাতুতে স্প্রে করা।পরিমাপ সার্কিটের সাথে স্ট্রেন গেজের সংবেদনশীল উপাদানটির সংযোগটি যোগাযোগ প্যাড বা তারের সাহায্যে সঞ্চালিত হয়। স্ট্রেন গেজের নিজেরাই সাধারণত 2 থেকে 10 বর্গ মিমি ক্ষেত্রফল থাকে।

সেল সেন্সর লোড করুন চাপের মাত্রা, কম্প্রেসিভ শক্তি এবং ওজন পরিমাপের জন্য দুর্দান্ত।

পরের ধরনের বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর হল পাইজোইলেকট্রিক... এখানে, পাইজোইলেকট্রিক উপাদানটি একটি সংবেদনশীল উপাদান হিসাবে কাজ করে। একটি পাইজোইলেক্ট্রিকের উপর ভিত্তি করে একটি পাইজোইলেকট্রিক উপাদান যখন এটি বিকৃত হয় তখন এটি একটি বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করে, এটি তথাকথিত সরাসরি পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব। পাইজোইলেক্ট্রিক উপাদানটি পরিমাপ করা মাধ্যমের মধ্যে স্থাপন করা হয় এবং তারপরে ট্রান্সডুসার সার্কিটে কারেন্ট সেই মাধ্যমের চাপ পরিবর্তনের মাত্রার সমানুপাতিক হবে।

যেহেতু পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাবের উপস্থিতির জন্য একটি ধ্রুবক চাপের পরিবর্তে চাপের একটি সুনির্দিষ্ট পরিবর্তন প্রয়োজন, এই ধরনের চাপ ট্রান্সডুসার শুধুমাত্র গতিশীল চাপ পরিমাপের জন্য উপযুক্ত। যদি চাপ স্থির থাকে, তাহলে পাইজোইলেকট্রিক উপাদানের বিকৃতি প্রক্রিয়া ঘটবে না এবং পাইজোইলেকট্রিক দ্বারা কারেন্ট উৎপন্ন হবে না।

পাইজোইলেকট্রিক চাপ সেন্সর ব্যবহার করা হয়, উদাহরণস্বরূপ, জল, বাষ্প, গ্যাস এবং অন্যান্য সমজাতীয় মিডিয়ার জন্য ঘূর্ণি মিটারের প্রাথমিক প্রবাহ ট্রান্সডুসারগুলিতে। এই ধরনের সেন্সরগুলি প্রবাহের মূল অংশের পিছনে দশ থেকে শত মিলিমিটারের নামমাত্র খোলার সাথে একটি পাইপলাইনে জোড়ায় জোড়ায় ইনস্টল করা হয় এবং এইভাবে ঘূর্ণি রেজিস্টার করে যার ফ্রিকোয়েন্সি এবং সংখ্যা ভলিউমেট্রিক প্রবাহ হার এবং প্রবাহের হারের সমানুপাতিক।

আরও পাইজো-অনুনাদিত চাপ সেন্সরগুলি বিবেচনা করুন... পাইজো-অনুনাদিত চাপ সেন্সরগুলিতে, বিপরীত পিজোইলেকট্রিক প্রভাব কাজ করে, যেখানে পিজোইলেকট্রিক প্রয়োগ করা ভোল্টেজের ক্রিয়ায় বিকৃত হয় এবং ভোল্টেজ যত বেশি হয়, বিকৃতি তত শক্তিশালী হয়। সেন্সরটি একটি পাইজোইলেকট্রিক প্লেটের আকারে একটি অনুরণন যন্ত্রের উপর ভিত্তি করে, যার উভয় পাশে ইলেক্ট্রোড সংযুক্ত থাকে।

যখন একটি বিকল্প ভোল্টেজ ইলেক্ট্রোডগুলিতে প্রয়োগ করা হয়, তখন প্লেট উপাদানটি কম্পন করে, এক দিক বা অন্য দিকে বাঁকে এবং কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি প্রয়োগ করা ভোল্টেজের কম্পাঙ্কের সমান। যাইহোক, যদি প্লেটটি এখন একটি বাহ্যিক শক্তি প্রয়োগ করে বিকৃত হয়, উদাহরণস্বরূপ, একটি চাপ-সংবেদনশীল ঝিল্লির মাধ্যমে, তাহলে অনুরণকের মুক্ত দোলনের ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তিত হবে।

সুতরাং, রেজোনেটরের প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি ঝিল্লির উপর চাপের পরিমাণ প্রতিফলিত করবে যা রেজোনেটরের উপর চাপ দেয়, ফলে ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন হয়। উদাহরণ হিসাবে, পাইজো অনুরণনের উপর ভিত্তি করে একটি পরম চাপ সেন্সর বিবেচনা করুন।

মাপা চাপ 12 সংযোগের মাধ্যমে চেম্বার 1 এ প্রেরণ করা হয়। চেম্বার 1 ডিভাইসের সংবেদনশীল পরিমাপ অংশ থেকে একটি ঝিল্লি দ্বারা পৃথক করা হয়। বডি 2, বেস 6 এবং মেমব্রেন 10 একসাথে সিল করা হয় যাতে একটি দ্বিতীয় সিল করা চেম্বার তৈরি করা হয়। বেস 6 এর দ্বিতীয় সিল করা চেম্বারে, 9 এবং 4 হোল্ডারগুলি স্থির করা হয়েছে, যার দ্বিতীয়টি একটি সেতুর মাধ্যমে 6 এর সাথে সংযুক্ত করা হয়েছে 3। হোল্ডার 4 সংবেদনশীল অনুরণন যন্ত্রটি ঠিক করতে কাজ করে 5। সাপোর্টিং রেজোনেটর 8 হল ধারক দ্বারা নির্ধারিত 9.

পরিমাপ করা চাপের কর্মের অধীনে, ঝিল্লি 10 হাতা 13 এর মাধ্যমে 14 বলের উপর চাপ দেয়, যা ধারক 4-এও স্থির থাকে।বল 14, পালাক্রমে, সংবেদনশীল অনুরণনকারী 5 টিপে। তার 7, বেস 6 এ স্থির, অনুরণন 8 এবং 5কে যথাক্রমে 16 এবং 17 জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত করে। পরম চাপের মাত্রার সমানুপাতিক একটি সংকেত তৈরি করতে, সার্কিট 15 ব্যবহার করা হয়, যা রেজোনেটরের ফ্রিকোয়েন্সিগুলির পার্থক্য থেকে একটি আউটপুট সংকেত তৈরি করে। সেন্সরটি নিজেই একটি সক্রিয় থার্মোস্ট্যাট 18 এ স্থাপন করা হয়েছে, যা 40 ডিগ্রি সেলসিয়াসের একটি ধ্রুবক তাপমাত্রা বজায় রাখে।

কিছু সহজ ক্যাপাসিটিভ প্রেসার সেন্সর... দুটি সমতল ইলেক্ট্রোড এবং তাদের মধ্যকার ফাঁক একটি ক্যাপাসিটর গঠন করে। ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে একটি হল একটি ঝিল্লি যার উপর পরিমাপ করা চাপ কাজ করে, যা প্রকৃতপক্ষে ক্যাপাসিটর প্লেটের মধ্যে ফাঁকের পুরুত্বের পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে। এটি সুপরিচিত যে প্লেটগুলির একটি ধ্রুবক এলাকার জন্য ফাঁকের আকারের পরিবর্তনের সাথে একটি ফ্ল্যাট ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তিত হয়, তাই, চাপের খুব ছোট পরিবর্তনগুলি সনাক্ত করতে, ক্যাপাসিটিভ সেন্সরগুলি খুব, খুব কার্যকর।

ছোট মাত্রা সহ ক্যাপাসিটিভ চাপ সেন্সর তরল, গ্যাস, বাষ্পে অতিরিক্ত চাপ পরিমাপের অনুমতি দেয়। ক্যাপাসিটিভ চাপ সেন্সরগুলি বিভিন্ন শিল্প প্রক্রিয়ায় হাইড্রোলিক এবং বায়ুসংক্রান্ত সিস্টেম ব্যবহার করে, কম্প্রেসারে, পাম্পে, মেশিন টুলগুলিতে কার্যকর। সেন্সরের নকশা তাপমাত্রার চরম এবং কম্পন প্রতিরোধী, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ এবং আক্রমনাত্মক পরিবেশগত অবস্থা থেকে প্রতিরোধী।

অন্য ধরনের বৈদ্যুতিক চাপ সেন্সর, দূরবর্তীভাবে ক্যাপাসিটিভের অনুরূপ - প্রবর্তক বা চৌম্বক সেন্সর... চাপ-সংবেদনশীল পরিবাহী ঝিল্লি পাতলা W- আকৃতির চৌম্বকীয় সার্কিট থেকে কিছু দূরত্বে অবস্থিত, যার মধ্যম কোরে কুণ্ডলীটি ক্ষতবিক্ষত।ঝিল্লি এবং চৌম্বকীয় সার্কিটের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট বায়ু ফাঁক সেট করা হয়।

যখন একটি ভোল্টেজ কুণ্ডলীতে প্রয়োগ করা হয়, তখন এর মধ্যেকার কারেন্ট একটি চৌম্বকীয় প্রবাহ তৈরি করে যা চৌম্বকীয় সার্কিটের মাধ্যমে এবং বায়ু ফাঁক এবং ঝিল্লির মধ্য দিয়ে, বন্ধ হয়ে যায়। যেহেতু ব্যবধানে চৌম্বকীয় ব্যাপ্তিযোগ্যতা চৌম্বকীয় সার্কিট এবং ঝিল্লির তুলনায় প্রায় 1000 গুণ ছোট, এমনকি ফাঁকের পুরুত্বের একটি ছোট পরিবর্তন সার্কিটের প্রবর্তনে একটি লক্ষণীয় পরিবর্তনের দিকে নিয়ে যায়।

পরিমাপ করা চাপের প্রভাবে সেন্সর ডায়াফ্রাম বেঁকে যায় এবং কয়েলের জটিল প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিবর্তিত হয়। ট্রান্সডিউসার এই পরিবর্তনকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে। কনভার্টারটির পরিমাপকারী অংশটি ব্রিজ সার্কিট অনুসারে তৈরি করা হয়, যেখানে সেন্সরের কুণ্ডলীটি একটি বাহুতে অন্তর্ভুক্ত থাকে। একটি ADC ব্যবহার করে, পরিমাপ অংশ থেকে সংকেত পরিমাপ করা চাপের সমানুপাতিক একটি বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত হয়।

আমরা যে শেষ ধরনের প্রেসার সেন্সর দেখব তা হল অপটোইলেক্ট্রনিক সেন্সর... এগুলি চাপ শনাক্ত করা বেশ সহজ, উচ্চ রেজোলিউশন, উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং তাপগতভাবে স্থিতিশীল। হালকা হস্তক্ষেপের ভিত্তিতে কাজ করা, ছোট স্থানচ্যুতি পরিমাপ করার জন্য একটি ফ্যাব্রি-পেরট ইন্টারফেরোমিটার ব্যবহার করে, এই সেন্সরগুলি বিশেষভাবে প্রতিশ্রুতিশীল। একটি অ্যাপারচার সহ একটি অপটিক্যাল কনভার্টার ক্রিস্টাল, একটি এলইডি এবং তিনটি ফটোডিওড সমন্বিত একটি ডিটেক্টর এই ধরনের সেন্সরের প্রধান অংশ।

একটি ছোট বেধ পার্থক্য সঙ্গে Fabi-Perot অপটিক্যাল ফিল্টার দুটি photodiodes সংযুক্ত করা হয়. এই ফিল্টারগুলি সিলিকন অক্সাইডের একটি স্তর দিয়ে আবৃত সামনের পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত সিলিকন আয়না, যার পৃষ্ঠে অ্যালুমিনিয়ামের একটি পাতলা স্তর জমা হয়।

অপটিক্যাল ট্রান্সডুসার একটি ক্যাপাসিটিভ প্রেসার সেন্সরের অনুরূপ, একটি মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সাবস্ট্রেটে এচিং দ্বারা গঠিত ডায়াফ্রামটি ধাতুর একটি পাতলা স্তর দিয়ে আবৃত থাকে। গ্লাস প্লেটের নিচের দিকেও একটি ধাতব আবরণ রয়েছে। দুটি স্পেসার ব্যবহার করে প্রাপ্ত গ্লাস প্লেট এবং সিলিকন সাবস্ট্রেটের মধ্যে w প্রস্থের একটি ফাঁক রয়েছে।

ধাতুর দুটি স্তর একটি পরিবর্তনশীল বায়ু ব্যবধান সহ একটি ফ্যাবিয়া-পেরোট ইন্টারফেরোমিটার তৈরি করে, যার মধ্যে রয়েছে: ঝিল্লির উপর অবস্থিত একটি চলমান আয়না, যা চাপ পরিবর্তন হলে তার অবস্থান পরিবর্তন করে এবং একটি কাচের প্লেটে এর সমান্তরাল একটি স্থির স্বচ্ছ আয়না।

এই ভিত্তিতে, FISO টেকনোলজিস শুধুমাত্র 0.55 মিমি ব্যাস সহ মাইক্রোস্কোপিক সংবেদনশীল চাপ ট্রান্সডুসার তৈরি করে যা সহজেই সুচের চোখের মধ্য দিয়ে যায়। একটি ক্যাথেটারের সাহায্যে, একটি মিনি-সেন্সর অধ্যয়নকৃত ভলিউমে ঢোকানো হয়, যার ভিতরে চাপ পরিমাপ করা হয়।

অপটিক্যাল ফাইবার একটি বুদ্ধিমান সেন্সরের সাথে সংযুক্ত থাকে, যেখানে, একটি মাইক্রোপ্রসেসরের নিয়ন্ত্রণে, ফাইবারে প্রবর্তিত একরঙা আলোর একটি উত্স চালু করা হয়, পিছনের প্রতিফলিত আলোর প্রবাহের তীব্রতা পরিমাপ করা হয়, বাহ্যিক চাপ সেন্সরটি ক্রমাঙ্কন ডেটা থেকে গণনা করা হয় এবং ডিসপ্লেতে প্রদর্শিত হয়। মেডিসিনে, উদাহরণস্বরূপ, এই ধরনের সেন্সরগুলি ইন্ট্রাক্রানিয়াল চাপ নিরীক্ষণ করতে, পালমোনারি ধমনীতে রক্তচাপ পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়, যা অন্য কোনও উপায়ে পৌঁছানো যায় না।