کد خبر: ۳۹۷۴۳
تاریخ انتشار : ۱۵:۳۹ - ۲۶ آبان ۱۳۹۸
کی از مهم‌ترین مشخصه‌های الکتریکی که متناسب با فشار تغییر می‌کند مقاومت الکتریکی است. ادواتی که خروجی آن‌ها براساس این مشخصه الکتریکی است شامل:مقاومت‌های پیزو ،گیج‌های نیمه هادی ،گیج‌های مقاومت کربنی،سیم در هم پیچیده فلزی ،گیج‌های مقاومتی فویلی.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های الکتریکی که متناسب با فشار تغییر می‌کند مقاومت الکتریکی است. ادواتی که خروجی آن‌ها براساس این مشخصه الکتریکی است شامل:

مقاومت‌های پیزو Piezoresistive
گیج‌های نیمه هادی Semiconductor Gage
گیج‌های مقاومت کربنی Carbon – Resistor Gage
سیم در هم پیچیده فلزی Bonded Metallic Wire Gage
گیج‌های مقاومتی فویلی Bonded Foil Resistance

گیج‌های کربنی، گیج‌های سیم پیچی شده مقاومتی می‌باشند که کم قیمت و بسیار حساس به فشار هستند. اما شدیداً حساس به دما و رطوبت محیط هستند، که این موضوع از معایب گیج‌های کربنی و مقاومتی می‌باشد. گیج‌های نیمه هادی بر اساس اثر پیزو در برخی مواد نیمه هادی مثل سیلیکون و ژرمانیوم هستند.

این گیج‌ها دارای خاصیت الاستیکی هستند و می‌توانند بگونه‌ای ساخته شوند که وقتی تحت فشار قرار گیرند، تغییرات مثبت و منفی در مقاومت آن ایجاد شود. آن‌ها می‌توانند در ابعاد بسیار کوچک ساخته شوند در حالیکه مقاومت نامی بالایی داشته باشند.

حساسیت این نوع گیج‌ها در مقابل فشار بسیار زیاد است، اما غیرخطی می‌باشند و در مقابل دمای محیط حساس می‌باشند.

خروجی بالای این نوع گیج‌ها در اثر تغییرات بالای مقاومت، در حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد وقتی که در یک پل مقاومتی مورد استفاده قرار گیرند، باعث ایجاد مشکل می‌گردند.

فشارسنج‌های مقاومت نواری از عمده‌ترین نوع و رایج‌ترین نوع فشارسنج‌ها می‌باشند، که امروزه در کاربرد‌های عملی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فشارسنج‌ها شامل یک شبکه از سیم‌های خیلی ظریف و یا ورقه‌های فویل که به یک ورقه نازک عایق بنام ماتریس حمل کننده (Carrier Matrix) متصل شده است، می‌باشند. مقاومت الکتریکی این نوع فشارسنج بطور خطی با فشار تغییر می‌کند.

هنگام استفاده از فشارسنج، ماتریس حمل کننده توسط چسب به بدنه مورد آزمایش متصل می‌گردد. وقتیکه بدنه مورد آزمایش تحت بار قرار می‌گیرد، فشار در سطح آن از طریق چسب به ماتریس حمل کننده منتقل می‌گردد. این فشار با استفاده از تغییر مقاومت الکتریکی در مواد بکار رفته اندازه گیری می‌شود.

نحوه اندازه گیری دما از طریق فشارسنج
شکل (۱) فشارسنج مقاومت نواری


مشخصات فشارسنج‌های مقاومت نواری

فشارسنج‌های مقاومت نواری دارای مشخصات زیر می‌باشند:

قیمت ارزان -طول کوتاه گیج نسبت به دما حساسیت کمی دارند ابعاد کوچک-جرم کم نسبت به فشار حساسیت بالایی دارند مناسب برای اندازه گیری فشار‌های استاتیک و دینامیک.

زمانی که یک هادی فلزی تحت فشار قرار گیرد، مقاومت آن تغییر می‌کند و این تغییر مقاومت است که در فشار سنج مورد استفاده قرار می‌گیرد. اندازه گیری این تغییر مقاومت با فشار، ضریب نمایش (Gage Factor) نامیده می‌شود.

GF عبارت است از نسبت تغییرات جزئی مقاومت به تغییرات جزئی طول در راستای محور فشارسنج. یک کمیت بدون دیمانسیون می‌باشد و هر مقدار بزرگتر باشد، نشان دهنده حساسیت بیشتر فشارسنج می‌باشد.



شما به طور ایده آل ترجیح می‌دهید که مقاومت فشارسنج‌ها تنها در پاسخ به تنشی که باعث کشش در جسم مورد آزمایش می‌شود، تغییر نماید. اما مقاومت و حساسیت کشش تمام موادی که به کشش حساس هستند، با تغییر دما نیز تغییر می‌کنند.

اندازه گیر‌های دما از طریق فشار گاز

در اندازه گیر‌های دما از طریق فشار گاز، از قانون گاز‌های ایده آل (کامل) استفاده می‌شود

بر اساس قانون گاز‌های ایده آل (کامل) در صورت ثابت بودن حجم، افزایش دما موجب افزایش فشار می‌گردد. این اندازه گیر از یک مخزن و یک لوله مسدود (لوله بوردن) که با یک گاز کامل (معمولا نیتروژن) پر شده، تشکیل شده است.

با توجه به ثابت بودن حجم، در اثر افزایش دما، فشار گاز افزایش یافته و موجب جابه جایی انتهای لوله می‌گردد. جابه جایی انتهای لوله را می‌توان توسط مبدل‌های مخصوص، به هر کمیت دلخواه دیگر تبدیل نمود. این اثر به پدیده لوله بوردن مشهور است.

جابه جایی در لوله بوردن می‌تواند بعنوان دمای اندازه گیری شده مقیاس گردد. در عمل برای افزایش جابه جایی، لوله بوردن را به صورت مارپیچ و یا به شکل‌های دیگر می‌سازند.

مدل‌های مختلف لوله بوردن

نحوه اندازه گیری دما از طریق فشارسنج





شکل (۲) مدل‌های مختلف لوله بوردون


اندازه گیری‌های دما از طریق فشار بخار

اندازه گیر‌های دما از طریق فشار بخار از لحاظ ساختمان و قطعات، شبیه اندازه گیر دما از طریق فشار گاز است، با این تفاوت که اولاً به جای گاز از مایع فرار مانند اتر استفاده می‌شود، ثانیاً تمام حجم مخزن از مایع پر نمی‌شود بلکه در شرایط عادی در بالای مخزن و در لوله‌ها بخار وجود دارد و در واقع فشار توسط بخار به قسمت انتهایی لوله بوردن منتقل می‌گردد.



برای انتخاب نوع مایع اینگونه اندازه گیر‌ها باید به نکات زیر توجه نمایید:

نقطه جوش مایع می‌بایستی کمتر از کمترین دمایی باشد که می‌خواهید اندازه گیری نمایید.
مایع مورد استفاده می‌بایستی از لحاظ شیمیایی بی اثر باشد تا موجب خوردگی مخزن و لوله‌ها نگردد.
برای اندازه گیری دما‌های نزدیک به دمای محیط باید از این نوع اندازه گیری اجتناب کرد.



اندازه گیر‌های دو فلزی دما (Bimetal)

اندازه گیر‌های دما توسط دو فلز، بر اساس خاصیت متفاوت بودن ضریب انبساط اجسام ساخته می‌شوند. ضریب انبساط یک جسم به گونه‌ای بیانگر افزایش طول جسم، ناشی از افزایش دما است. در اندازه گیر‌های دو فلزی دما دو فلز مختلف که در دمای محیط هم طول هستند، به یکدیگر متصل می‌نمایند. فرض کنید انبساط فلز A بیشتر از ضریب انبساط فلز B باشد.

با افزایش دما، طول هر دو فلز افزایش می‌یابد، اما، چون ضریب انبساط فلز A بیشتر از فلز B است، بنابراین تغییر طول فلز A بیشتر بوده از این پدیده در ساخت اندازه گیر‌های دمای بی متال استفاده می‌شود.

در عمل برای افزایش تغییرات طول در اثر تغییرات دما، بی متال را به صورت حلزونی و یا مارپیچ می‌سازند. تغییرات طول را می‌توان مستقیم بعنوان دمای اندازه گیری شده مقیاس نمود و یا آن را به سیگنال‌های الکتریکی و ... تبدیل کرد. فلز‌های مورد استفاده معمولاً از آلیاژ‌های آهن – نیکل می‌باشند.

اندازه گیر‌های بی متال ارزان، ساده، محکم و بادوام می‌باشند و معمولاً برای کنترل‌های خاموش-روشن، حفاظت و هشدار دهنده‌ها در ترموستات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اندازه گیری دما توسط سنسور پلاتین-شیشه

پلاتین به عنوان ماده ثابت جهت ساخت مقاومت‌های متغیر با دما در ابزار دقیق صنعتی استفاده می‌شود. مقاومت زیاد در مقابل زنگ زدگی و ساده بودن کار با آن، از مزایای این فلز می‌باشد.

این نوع سنسور از پیچیدن سیم پلاتینی روی محفظه شیشه‌ای تشکیل می‌شود و دو سیم جهت ارتباط با بیرون تعبیه شده است. پس از این که سیم پیچی پلاتینی کالیبره و تنظیم شد، روکشی روی آن کشیده می‌شود و گرم می‌شود تا سیم پیچی ثبات پیدا کرده و محکم گردد.

سیم پلاتینی که استفاده می‌شود، قطری در حدود ۱۷ تا ۳۰ میکرومتر دارد که بستگی به نوع سنسور دارد. طول سنسور می‌تواند بین ۸ تا ۵۵ میلیمتر و قطر آن بین ۰٫۹ تا ۴٫۹ میلیمتر باشد. سنسور‌های دمایی که این نوع ساختار را دارند در برابر شوک و لرزش استحکام زیادی دارند و مقاومت شیمیایی آن‌ها بسیار بالاست و همچنین می‌توانند با ماده‌ای که می‌خواهید دمای آنرا اندازه گیری نمایید در تماس باشند.

اندازه گیری دما توسط سنسور پلاتین -سرامیک

در این نوع سنسور سیم پیچ کالیبره شده پلاتینی داخل محفظه سرامیکی قرار می‌گیرد و داخل محفظه برای ثابت نگهداشتن سیم پیچ و هم برای اینکه حرارت بهتر منتقل شود، با پودر آلومینا پر می‌شود.

پس از کالیبره کردن، سر و ته محفظه با درپوش‌های شیشه‌ای بسته می‌شود که وظیفه محکم نگاه داشتن سیم‌های ارتباطی را نیز دارد. قطر این سنسور دما بین ۰٫۹ تا ۴٫۹ میلیمتر است و طول نهایی سنسور بین ۶ تا ۳۰ میلیمتر است.

ساختمان داخلی این نوع سنسور از تغییر پایدار در مقاومت سنسور، به علت شوک‌های حرارتی جلوگیری می‌کند. رنج دمایی این سنسور از ۲۰۰- درجه تا ۸۰۰ درجه است.

مثالی از کنترل دمای کابین مسافر

شکل (۳) نمودار بلوکی کنترل دمای کابین مسافر را نشان می‌دهد. دمای مطلوب به یک ولتاژ تبدیل شده، به عنوان ورودی کنترل کننده بکار می‌رود. دمای واقعی کابین توسط حس کننده به ولتاژ تبدیل شده، برای مقایسه به کنترل کننده داده می‌شود. دمای محیط و حرارت تابشی خورشید، که طی حرکت وسیله نقلیه مقادیری ثابت نیستند، ورودی اغتشاش این سیستم محسوب می‌شود.

درجه حرارت کابین از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر تفاوت زیادی دارد، لذا چند حس کننده در نقاط مختلف گذاشته می‌شود و مقادیر اندازه گیری شده، متوسط گیری می‌گردد. یک پنکه کوچک در محلی که مسافر دمایش را حس می‌کند قرار داده می‌شود.

کنترل کننده، سیگنال ورودی، سیگنال خروجی و سیگنال‌های اغتشاشی را از طریق حس کننده‌ها دریافت می‌کند. کنترل کننده یک سیگنال کنترل بهینه به بخاری یا سرما ساز می‌فرستد تا درجه حرارت کابین در حدود دمای مطلوب بماند.
نحوه اندازه گیری دما از طریق فشارسنج
شکل (۳) سیستم کنترل دمای کابین مسافر
ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نام:
ایمیل:
* نظر:
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار
پرطرفدارترین عناوین