berita perusahaan tentang Bagaimana sensor tekanan dan aliran harus dipilih?

Bagaimana sensor tekanan dan aliran harus dipilih?

Baik sensor tekanan maupun sensor aliran dapat digunakan untuk mengukur laju aliran udara.

Dalam banyak aplikasi, kedua jenis sensor biasanya digunakan dalam kombinasi dengan perangkat pembatas aliran untuk menghasilkan perbedaan tekanan. Beberapa sensor "aliran udara" disebut sensor "tekanan diferensial" karena metode kalibrasi mereka daripada berdasarkan teknologi internal mereka. Penjelasan berikut dimaksudkan untuk mengklarifikasi perbedaan antara kedua jenis sensor ini, menjelaskan perbedaan mereka, dan menunjukkan jenis mana yang lebih cocok untuk aplikasi tertentu.

Apa itu sensor aliran udara?

Dalam istilah paling sederhana, sensor aliran udara, lebih akurat dikenal sebagai sensor aliran massa udara, adalah perangkat dengan dua port tekanan, dari mana gas mengalir ke port lainnya (lihat Gambar 1). Di dalam sensor, ada elemen induksi dengan permukaan yang dipanaskan. Ketika gas mengalir melalui elemen sensor, panas dipindahkan dari hulu ke hilir. Hal ini menghasilkan ketidakseimbangan termal yang sebanding dengan massa material yang mengalir, yang dapat diukur oleh rangkaian elektronik.

Penting untuk diingat bahwa sensor mengukur laju aliran massa dalam kondisi standar, bukan volume gas aktual yang melewatinya. Meskipun sebagian besar sensor mengkompensasi pengaruh suhu, perubahan tekanan atmosfer dapat memengaruhi kepadatan gas, sehingga memengaruhi hasil keluaran. Selain itu, sensor aliran massa harus dikalibrasi untuk campuran gas tertentu karena gas yang berbeda memiliki sifat termal yang berbeda.

Kalibrasi sensor aliran massa sehingga keluarannya sebanding dengan penurunan tekanan antara kedua port, karena justru penurunan tekanan inilah yang mendorong aliran melalui sensor. Hal ini mungkin menyebabkan beberapa kebingungan karena sensor ini biasanya dijual sebagai sensor tekanan diferensial, sementara teknologi internalnya sebenarnya mengukur aliran.

Apa itu sensor tekanan diferensial?

Sensor tekanan diferensial tradisional juga memiliki dua port tekanan; Namun, tidak ada aliran gas antara kedua port ini. Sebaliknya, ada diafragma MEMS di antara kedua port untuk mengukur perbedaan tekanan. Defleksi diafragma diukur oleh perangkat piezoresistif yang ditanamkan dalam wafer silikon, dan rangkaian elektronik mengubah ini menjadi sinyal keluaran.

Perbedaan utama antara sensor tekanan dan sensor aliran kualitas udara

Jalur aliran

Perbedaan paling jelas antara sensor aliran tekanan dan sensor aliran massa terletak pada ada atau tidak adanya jalur aliran gas. Agar sensor aliran massa berfungsi dengan baik, harus ada gas yang melewatinya. Setiap batasan dalam saluran aliran, seperti kotoran atau cairan, akan mengubah resistansi aerodinamis, sehingga memengaruhi keluaran. Sebaliknya, sensor tekanan adalah "jalan buntu". Satu-satunya aliran gas dalam sistem pipanya adalah sejumlah kecil gas yang disebabkan oleh kompresi atau ekspansi gas di bawah tekanan tinggi. Kotoran atau cairan dalam sistem pipa hanya akan menyebabkan perbedaan keluaran ketika pipa hampir sepenuhnya tersumbat. Kontaminasi dalam saluran aliran akhirnya menempel pada permukaan dalam sensor aliran massa dan juga dapat memengaruhi perpindahan panas ke elemen sensor, sehingga memengaruhi keluaran.

Sensor aliran udara hanya boleh digunakan jika gas yang melewatinya tidak mengandung polutan.

Kualitas dan resolusi

Karena sensor aliran massa adalah perangkat termosenitif, ia lebih stabil daripada sensor tekanan berbasis tegangan pada aliran nol (atau perbedaan tekanan nol). Namun, mode kegagalan yang disebutkan di atas akan memengaruhi kemiringan keluaran sensor. Semua mode kegagalan sensor tekanan cenderung memengaruhi offset tekanan nol peralatan. Kemiringan sensor tekanan jarang berubah. Selain itu, keluaran elemen sensor sensor aliran massa pada laju aliran rendah lebih tinggi daripada pada laju aliran tinggi. Ini berarti bahwa bahkan jika keluaran telah dikoreksi menjadi sinyal linier, resolusi sensor aliran massa pada laju aliran yang sangat rendah masih akan lebih baik daripada pada laju aliran tinggi. Keluaran sensor tekanan secara alami mendekati linier dalam rentang kerjanya, sehingga resolusi tidak akan berubah.

Dibandingkan dengan sensor tekanan yang setara, sensor aliran massa memiliki resolusi dan stabilitas yang lebih baik pada laju aliran yang sangat rendah.

Properti anti-polusi

Kontaminasi dalam saluran aliran dapat memengaruhi keluaran sensor aliran massa dalam berbagai cara. Bahkan jika lapisan cairan atau kotoran yang sangat tipis terbentuk di permukaan elemen sensor, itu akan mengganggu perpindahan panas dan menyebabkan kesalahan kemiringan. Selain itu, jika sensor digunakan dalam konfigurasi bypass, seperti yang disebutkan sebelumnya, setiap faktor yang meningkatkan resistansi aliran dalam pipa akan memengaruhi hasil pengukuran. Ketika pipa tersumbat, tekanan tambahan diperlukan untuk memungkinkan laju aliran yang sama melewatinya, yang akan mengubah hubungan antara laju aliran dan tekanan. Sebaliknya, hampir tidak ada aliran udara dalam pipa sensor tekanan diferensial. Satu-satunya gerakan adalah sejumlah kecil asupan dan pembuangan udara untuk menghasilkan perubahan tekanan. Pipa yang tersumbat parah dapat menyebabkan masalah respons frekuensi dalam aplikasi frekuensi tinggi; Namun, keluaran sensor akan benar. Dengan secara bersamaan menggunakan sensor tekanan dan sensor aliran udara massa untuk pengukuran yang sama, sistem yang hampir tanpa cela dapat dibuat. Karena sebagian besar mode kegagalan pada sensor tekanan akan memengaruhi offset, sementara sebagian besar mode pada sensor aliran akan memengaruhi kemiringan, kecil kemungkinan kedua perangkat ini akan gagal secara bersamaan dengan cara yang sama.

Kemiringan sensor tekanan akan lebih stabil daripada sensor aliran udara massa dan kecil kemungkinannya dipengaruhi oleh kontaminasi.

Teknologi kalibrasi otomatis titik nol

Penol-nol otomatis adalah teknologi kalibrasi sensor tekanan berdasarkan keluaran pengambilan sampel dalam kondisi referensi yang diketahui, yang memungkinkan koreksi tambahan dari kesalahan keluaran eksternal, termasuk kesalahan offset, offset yang disebabkan oleh efek termal (perubahan offset), dan drift offset. Jika teknologi ini dapat diterapkan dalam aplikasi, itu akan menjadi metode sederhana untuk mendapatkan keuntungan dari sensor tekanan sambil menghindari masalah sensor aliran massa.

Konsumsi daya

Pemanas dalam sensor aliran massa membutuhkan listrik agar berfungsi dengan baik dan membutuhkan waktu singkat untuk memanaskan dan menstabilkan. Sebaliknya, jembatan Wheatstone resistansi sederhana dalam sebagian besar sensor tekanan mengkonsumsi lebih sedikit arus dan dapat stabil dengan cepat. Sensor aliran tipikal mungkin memerlukan arus 10 mA hingga 15 mA, sedangkan sensor tekanan dengan kinerja yang sama hanya membutuhkan 2 mA. Keluaran sensor tekanan biasanya tetap stabil dalam rentang 2 ms atau kurang, sedangkan sensor aliran mungkin memerlukan 35 ms. Hal ini sangat mengurangi efektivitas strategi siklus catu daya yang diadopsi untuk penghematan energi.

Sensor tekanan biasanya lebih disukai dalam aplikasi berdaya rendah.

Respons frekuensi

Elemen sensor sensor tekanan adalah diafragma mekanis. Biasanya memiliki frekuensi lebih tinggi dari 10 kHz. Dalam aplikasi praktis, respons sensor biasanya dibatasi hingga sekitar 1 kHz yang disediakan oleh perangkat elektronik. Sebaliknya, sensor aliran udara merespons lebih lambat terhadap aliran udara yang berubah dengan cepat dan cenderung merata-ratakan perubahan yang cepat - ingat perbedaan waktu pemanasan awal. Agak lebih sulit untuk secara akurat mengukur respons frekuensi sensor aliran massa. Namun, dalam banyak kasus, mungkin lebih rendah dari 100 Hertz. Perbedaan ini dapat memengaruhi kinerja dalam aplikasi.