विभेदक दबाव सेंसर: सर्किट, इंटरफेसिंग, प्रकार, परीक्षण, लक्षण और इसके उपयोग

कभी-कभी किसी तरल (या) गैस के कुल दबाव की पहचान करना महत्वपूर्ण नहीं होता है, लेकिन एक विकल्प के रूप में, सिस्टम के भीतर देखे जा रहे दो बिंदुओं के बीच भिन्नता को पहचानने की आवश्यकता होती है। तो ऐसी स्थिति में डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर का उपयोग किया जाता है। यह सेंसर पाइपलाइन के भीतर वाल्व के पहले और बाद के दो बिंदुओं के बीच तुलनात्मक माप प्रदान करता है। यदि वाल्व पूरी तरह से खुला है, तो दोनों तरफ दबाव समान होना चाहिए। यदि दबाव में भिन्नता है, तो हो सकता है कि वाल्व खुला न हो (या) कोई रुकावट हो। यह आलेख संक्षेप में बताता है अंतर दबाव सेंसर , उनकी कार्यप्रणाली और उनके अनुप्रयोग।

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर क्या है?

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर एक प्रकार का सेंसर है जिसका उपयोग दो बिंदुओं पर दबाव के भीतर भिन्नता को मापने के लिए किया जाता है और इन दो बिंदुओं के बीच एक सापेक्ष माप प्रदान करता है। ये दबाव सेंसर अपनी विश्वसनीयता और गुणवत्ता के लिए जाने जाते हैं। विभेदक दबाव सेंसर का कार्य गैसों, तरल पदार्थ और भाप के भीतर दो दबाव श्रेणियों के पारस्परिक संबंध के संबंध में डेटा प्रदान करना है। इनका उपयोग दबाव भिन्नता को सुरक्षित और विश्वसनीय रूप से तय करने के लिए किया जाता है। नियंत्रण और अनुकूलन सहित विभिन्न उद्योगों में इस सेंसर के कई अनुप्रयोग हैं। इन्हें सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणालियों, फ़िल्टर निगरानी और बंद कंटेनरों के भीतर स्तर माप में भी पाया जा सकता है।

ये सेंसर मुख्य रूप से डिज़ाइन किए गए हैं कैपेसिटिव सेंसिंग तकनीकी। इस सेंसर में पतले डायाफ्राम हैं, जो दो समानांतर धातु प्लेटों के बीच व्यवस्थित हैं। जब भी बाहरी बल प्रदान किया जाता है, तो डायाफ्राम थोड़ा मुड़ जाएगा, जिससे कैपेसिटेंस के भीतर परिवर्तन होगा और इस प्रकार सेंसर के संचालन में परिवर्तन होगा।

विभेदक दबाव सेंसर कार्य करना

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर एक पाइप के भीतर दो बिंदुओं के बीच दबाव में गिरावट को मापकर काम करता है। पाइप में एक बिंदु पर, यह कण फिल्टर की चार्ज स्थिति की रिपोर्ट करता है और इसके कार्य की जांच करता है जबकि दूसरे बिंदु पर, यह कम दबाव वाले निकास गैस पुनर्चक्रण को नियंत्रित करता है। आम तौर पर, ये सेंसर दो पोर्ट के साथ पैक किए जाते हैं जहां पाइप कनेक्ट किए जा सकते हैं। उसके बाद, जहां भी माप किया जाना है, वहां पाइपों को सिस्टम से जोड़ दिया जाता है।

विभेदक दबाव सेंसर सर्किट

दो का उपयोग कर अंतर दबाव सेंसर सर्किट स्ट्रेन गेजेस नीचे दिखाया गया है. यह सर्किट सुमेलित जोड़े स्ट्रेन गेज का उपयोग करता है। जब भी अंतर दबाव बढ़ाया जाता है, तो एक स्ट्रेन गेज संपीड़ित हो जाएगा जबकि दूसरा स्ट्रेन गेज खिंच जाएगा। निम्नलिखित सर्किट में, एक वोल्टमीटर ब्रिज सर्किट के असंतुलन को पंजीकृत करेगा और इसे दबाव माप के रूप में प्रदर्शित किया जाएगा:

इस सर्किट का उपयोग करके, हम निम्नलिखित निर्धारित कर सकते हैं:

पहचानें कि सर्किट में कौन सा पोर्ट 'उच्च' दबाव वाला पोर्ट है।

सर्किट में पोर्ट 'बी' 'उच्च' दबाव वाला पोर्ट है।

यदि R1 स्थिर अवरोधक खुलने में विफल रहता है, तो पहचानें कि वोल्टमीटर क्या पंजीकृत करता है।

यदि स्थिर अवरोधक 'R1' खुलने में विफल रहता है तो सर्किट में वोल्टमीटर पूरी तरह से अपस्केल चलता है।

उस दोष घटक की पहचान करें जो वोल्टमीटर को पूरी तरह से अपस्केल चलाता है।

एक दोष घटक जो वाल्टमीटर को पूरी तरह से अपस्केल चलाता है वह इस प्रकार है;

स्ट्रेन गेज1 विफल हो जाता है, इसे छोटा कर दिया जाएगा।
स्ट्रेन गेज 2 विफल हो जाता है तो यह खुल जाएगा।
जब 'R1' विफल हो जाएगा, तो यह खुल जाएगा।
जब 'R2' विफल हो जाता है, तो इसे छोटा कर दिया जाएगा।

Arduino Uno के साथ MPX7002DP डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर इंटरफेसिंग

MPX7002DP डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर इंटरफ़ेसिंग का उपयोग कर रहा है अरुडिनो यूनो नीचे दिखाया गया है. यह इंटरफ़ेस एक ओपन-सोर्स मेडिकल डिवाइस को डिज़ाइन करने में मदद करता है। इस चिकित्सा उपकरण का उपयोग डॉक्टरों के साथ-साथ चिकित्सा पेशेवरों द्वारा विभिन्न प्रकार के श्वसन विकारों के इलाज के लिए किया जाता है। यहां एक डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर ब्रेकआउट बोर्ड का उपयोग किया जाता है जो MPX7002DP डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर का उपयोग करता है।

इस इंटरफेसिंग को बनाने के लिए आवश्यक घटकों में मुख्य रूप से शामिल हैं; एक MPX7002DP डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर और एक Arduino Uno बोर्ड। इस इंटरफ़ेस के कनेक्शन इस प्रकार हैं;

MPX7002DP डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर का GND Arduino Uno बोर्ड के GND पिन से जुड़ा है।

सेंसर का +5V पिन Arduino के +5V से जुड़ा है।

सेंसर का एनालॉग पिन Arduino के A0 पिन से जुड़ा है।

एक बार सभी कनेक्शन बन जाने के बाद, कोड को इसमें अपलोड करें अरुडिनो बोर्ड जो Arduino में प्रेशर सेंसर को पढ़ता है।

// MPX7002DP टेस्ट कोड
// यह कोड MPX7002DP का प्रयोग करता है
// प्रेशर सेंसर A0 से जुड़ा है
इंट सेंसरपिन = A0; // प्रेशर सेंसर के लिए इनपुट पिन चुनें
इंट सेंसरवैल्यू = 0; // सेंसर से आने वाले रॉ डेटा वैल्यू को स्टोर करने के लिए वेरिएबल
फ़्लोट आउटपुटवैल्यू = 0; // परिवर्तित केपीए मान को संग्रहीत करने के लिए चर
व्यर्थ व्यवस्था() {
// 9600 बीपीएस पर सीरियल पोर्ट प्रारंभ करें और पोर्ट खुलने की प्रतीक्षा करें:
सीरियल.शुरू(9600);
जबकि (!सीरियल) {
; // सीरियल पोर्ट के कनेक्ट होने की प्रतीक्षा करें। केवल देशी यूएसबी पोर्ट के लिए आवश्यक है
}
पिनमोड (सेंसरपिन, इनपुट); // प्रेशर सेंसर एनालॉग पिन 0 पर है
}
शून्य लूप() {
// सेंसर से मान पढ़ें:
सेंसरवैल्यू = एनालॉगरीड(सेंसरपिन);
// कच्चे डेटा को kPa पर मैप करें
आउटपुटवैल्यू = मैप(सेंसरवैल्यू, 0, 1023, -2000, 2000);
// परिणाम को सीरियल मॉनिटर पर प्रिंट करें:
सीरियल.प्रिंट ('सेंसर =');
सीरियल.प्रिंट(सेंसरवैल्यू);
सीरियल.प्रिंट(“\toutput =”);
सीरियल.प्रिंटएलएन(आउटपुटवैल्यू);
// अगले लूप से पहले 100 मिलीसेकंड प्रतीक्षा करें
// एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर के लिए और
// अंतिम रीडिंग के बाद व्यवस्थित होने वाला प्रेशर सेंसर:
विलंब(100);
}

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर का आउटपुट A0 एनालॉग पिन से जुड़ा है। तो वास्तविक डेटा सेंसरपिन वैरिएबल के भीतर पूर्णांक मान की तरह संग्रहीत किया जाएगा।

कच्चे रूपांतरित एनालॉग डेटा को एक पूर्णांक चर के भीतर संग्रहीत किया जाता है जिसे सेंसरवैल्यू के रूप में जाना जाता है।

केपीए में बदला गया आउटपुट डेटा एक फ्लोट वेरिएबल के भीतर संग्रहीत किया जाएगा जिसे आउटपुटडेटा के रूप में जाना जाता है।

सेटअप फ़ंक्शन में सीरियल संचार प्रारंभ किया गया है और सेंसरपिन वैरिएबल को इनपुट के रूप में बताया जा सकता है।

लूप फ़ंक्शन में सेंसर डेटा को एनालॉग पिन से पढ़ा जाता है और केपीए मान पर मैप किया जाता है।

उसके बाद डेटा को सीरियल टर्मिनल पर भेजा जाता है, फिर उसकी समीक्षा की जा सकती है।

सिस्टम को समाधान करने की अनुमति देने के लिए, एक सौ मिलीसेकंड की देरी शुरू की गई है

उसके बाद, पूरी प्रक्रिया हमेशा के लिए दोहराई जाती है!

विभेदक दबाव सेंसर प्रकार

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले विभेदक दबाव सेंसर के प्रकार हैं; प्रतिरोधक, पीज़ोइलेक्ट्रिक, कैपेसिटिव, एमईएमएस और ऑप्टिकल।

प्रतिरोधी प्रकार

एक प्रतिरोधक अंतर दबाव सेंसर दबाव भिन्नता को मापने के लिए स्ट्रेन गेज विद्युत प्रतिरोध के भीतर परिवर्तन का उपयोग करता है। यह डायाफ्राम से जुड़ा होता है जो दबाव माध्यम से खुला होता है। स्ट्रेन गेज में एक लचीली बैकिंग पर एक धातु प्रतिरोधी तत्व शामिल होता है और यह सीधे डायाफ्राम से जुड़ा होता है, (या) पतली-फिल्म प्रक्रियाओं के साथ जमा होता है। धातु डायाफ्राम उच्च दबाव और विस्फोट-दबाव क्षमता प्रदान करता है।

ए विकृति प्रमापक एक मोटी-फिल्म जमाव प्रक्रिया के साथ सिरेमिक डायाफ्राम पर जमा किया जाता है। धातु-डायाफ्राम उपकरणों की तुलना में, विस्फोट-दबाव और अति-दबाव सहनशीलता सामान्य रूप से बहुत कम होती है। जब भी डायाफ्राम विक्षेपण के कारण तनाव होता है तो ये सेंसर अर्धचालक सामग्री की प्रतिरोधकता में परिवर्तन का लाभ उठाते हैं। परिवर्तन का परिमाण धातु स्ट्रेन गेज के भीतर उत्पन्न प्रतिरोध परिवर्तन की तुलना में सौ गुना बेहतर होगा। इस प्रकार ये सेंसर सिरेमिक या धातु सेंसर की तुलना में छोटे दबाव परिवर्तन को मापते हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक प्रकार

इस प्रकार का अंतर दबाव सेंसर जब भी दबाव प्रदान किया जाता है तो सतह पर चार्ज उत्पन्न करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री संपत्ति का उपयोग करता है। यहां, लागू बल और आवेश परिमाण एक दूसरे के समानुपाती होते हैं और ध्रुवता इसके पथ को व्यक्त करती है। तेजी से बदलते गतिशील दबाव माप की अनुमति देकर जब दबाव बदलता है तो चार्ज तेजी से बनता है और नष्ट हो जाता है।

ऑप्टिकल प्रकार

इस प्रकार का अंतर दबाव सेंसर ऑप्टिकल फाइबर के भीतर दबाव-प्रेरित परिवर्तन को मापने के लिए इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करता है जो विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के माध्यम से निर्बाध होता है। इसका उपयोग शोर वाले वातावरण में (या) रेडियोग्राफी उपकरण जैसे स्रोतों के पास किया जाता है। इन्हें छोटे घटकों (या) एमईएमएस तकनीक से बनाया जा सकता है जो सामयिक उपयोग के लिए चिकित्सकीय रूप से सुरक्षित है। यह ऑप्टिकल फाइबर के साथ कई बिंदुओं पर दबाव को मापता है।

एमईएमएस प्रौद्योगिकी

शब्द एमईएमएस एमईएमएस सेंसर का मतलब 'माइक्रो-इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम' है जिसमें एक कैपेसिटिव या पीजो प्रेशर-सेंसिंग तंत्र होता है जो माइक्रोन-लेवल रिज़ॉल्यूशन पर सिलिकॉन पर निर्मित होता है। छोटे-परिमाण वाले एमईएमएस के विद्युत आउटपुट को सह-पैकेज्ड सिग्नल-कंडीशनिंग इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा एनालॉग (या) डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जा सकता है। ये छोटे सतह-माउंट डिवाइस हैं जो आम तौर पर प्रत्येक पक्ष के लिए लगभग 2 से 3 मिमी होते हैं।

कृपया इसके चरणों के लिए इस लिंक को देखें एमईएमएस का निर्माण .

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर का परीक्षण कैसे करें?

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर को 20V और प्रेशर गेज पर सेट करके मल्टीमीटर से परीक्षण किया जा सकता है। परीक्षण की चरण-दर-चरण प्रक्रिया पर नीचे चर्चा की गई है।

• सबसे पहले, मल्टीमीटर जीएनडी को बैटरी के नकारात्मक टर्मिनल से कनेक्ट करें और बैटरी वोल्टेज को सत्यापित करके तेजी से व्यवहार्यता चलाएं। बैटरी चालू करने और इंजन बंद करने पर यह लगभग 12.6 V होना चाहिए।
• सिग्नल, जीएनडी, 5वी संदर्भ और तारों की बैक-जांच को पहचानने के लिए निर्माता के सेवा मैनुअल की जांच करें।
• इंजन चालू किए बिना इग्निशन स्विच चालू करें। इसलिए मल्टीमीटर को मुख्य रूप से 5V संदर्भ के लिए 4.5 से 5V की रेंज में वोल्टेज प्रदर्शित करना चाहिए, GND तार के लिए एक स्थिर 0V। सिग्नल तार के लिए, यह 0.5 और 4.5 वोल्ट तक होता है।
• सिग्नल वायर बैक-प्रोब के माध्यम से इंजन चालू करें।
• इंजन को उल्टा करें और देखें कि वोल्टेज रीडिंग में कोई बदलाव है या नहीं। यदि कोई परिवर्तन नहीं है, तो दबाव नापने का यंत्र के माध्यम से कनेक्टिंग होसेस की जांच करें।
• जब इंजन अभी भी चल रहा हो तो प्रेशर सेंसर से होसेस निकाल लें।
• दबाव नापने का यंत्र की सहायता से, दोनों होज़ों के दबाव की गणना करें। पर्याप्त सटीकता के लिए, 0 से 15 पीएसआई मापने के लिए एक एग्जॉस्ट बैक प्रेशर गेज का उपयोग करें।
• सिग्नल वोल्टेज को फिर से सत्यापित करें और वोल्टेज को नली के दबाव मानों के बीच एक संख्या अवश्य पढ़नी चाहिए।
  यदि आपका वोल्टेज अत्यधिक बदलता है या दबाव का मान वोल्टेज रीडिंग के बराबर नहीं है, तो अंतर दबाव सेंसर दोषपूर्ण है और इसे बदलने की आवश्यकता होगी।

लक्षण

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर के खराब लक्षणों में संदूषण, गंभीर इंजन गर्मी से क्षतिग्रस्त इलेक्ट्रॉनिक्स, और इंजन अनुभाग के भीतर लंबे समय तक अनुभव से रुकावट और कंपन की चोटें शामिल हैं।

• इस प्रकार के सेंसर में सबसे आम समस्या डायाफ्राम को नुकसान है। तो इससे अंतर दबाव सेंसर विकृत हो जाता है (या) दबाव के भीतर परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करने और प्रतिक्रिया करने की क्षमता खो देता है।
• एक और मुद्दा ट्यूब के भीतर संदूषण या मलबे के जमा होने और सेंसर में तरल के उचित प्रवाह को प्रतिबंधित करने के कारण सेंसर के पोर्ट क्षेत्र को नुकसान है।
• जब भी डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर पीसीएम को पुनः आरंभ करने का संकेत देता है, तो यह सेंसर प्रदूषकों द्वारा बाधित हो जाता है।
• कुछ संकेत जो सेंसर को निर्दिष्ट करते हैं कि सेंसर की विफलता, खराब ईंधन अर्थव्यवस्था, खराब इंजन प्रदर्शन, उच्च इंजन तापमान, निकास से काले धुएं में वृद्धि, अधिकतम ट्रांसमिशन तापमान आदि के कारण यह सही ढंग से पुनर्जीवित नहीं हो रहा है।
• जब भी सेंसर विफल हो जाता है, तो निकास गैसों को पूरी तरह से शुद्ध नहीं किया जा सकता है जब बैकप्रेशर निकास को दहन कक्ष में वापस भेज देता है जिससे सेंसर इंजन तेल के माध्यम से मिश्रित हो जाता है।
• विभेदक दबाव सेंसर विफलता के मुख्य लक्षणों में शामिल हैं; मिसफायर/विस्फोट, इंजन की शक्ति में कमी, जांचें कि इंजन की लाइट चालू है, अत्यधिक ईंधन का उपयोग, और इंजन खराब तरीके से शुरू होगा।
• इंजन सेंसर की समस्या का निवारण करते समय, पहले दृश्य क्षति के किसी भी संकेत को देखने की सिफारिश की जाती है। सेंसर इलेक्ट्रिकल कनेक्टर से शुरू करके सभी कनेक्शनों की जाँच करें और टूटने या पिघलने जैसी किसी भी क्षति पर ध्यान दें। किसी भी क्षतिग्रस्त तार को बदलना होगा।
• इसके बाद, सेंसर से जुड़े होसेस का निरीक्षण करें। फिर से, टूटने या पिघलने जैसी किसी भी क्षति पर ध्यान दें।
• यदि होसेस क्षतिग्रस्त हो गए हैं, तो उन्हें बदलने की आवश्यकता होगी और संभवतः उनका मार्ग बदल दिया जाएगा ताकि वे दोबारा उसी तरह क्षतिग्रस्त न हों। यदि होसेस अच्छी भौतिक स्थिति में दिखते हैं, तो किसी रुकावट या रुकावट की जाँच करें। यदि जाम हो गया है, तो होज़ों को साफ करने या बदलने की आवश्यकता होगी।

उपयोग/अनुप्रयोग

अंतर दबाव सेंसर अनुप्रयोगों पर नीचे चर्चा की गई है।

• चिकित्सा क्षेत्र में डीप वेन थ्रोम्बोसिस उपचार के लिए डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर का उपयोग किया जाता है।
• इनका उपयोग इन्फ्यूजन पंप, रेस्पिरेटर और श्वास का पता लगाने वाले उपकरणों में भी किया जाता है।
• ये सेंसर प्रवाह संवेदन, स्तर या गहराई संवेदन और रिसाव परीक्षण के लिए कई स्थानों पर पाए जाते हैं।
• विभेदक दबाव सेंसर अक्सर औद्योगिक वातावरण में पाए जाते हैं जहां दबाव के भीतर भिन्नता का उपयोग तरल पदार्थ या गैसों के प्रवाह को तय करने के लिए किया जा सकता है।
• इनका उपयोग अपशिष्ट उपचार संयंत्रों, समुद्र के भीतर तेल और गैस प्रसंस्करण, और दूरस्थ हीटिंग सिस्टम में किया जाता है जो गर्म पानी (या) भाप का उपयोग करते हैं।
• आम तौर पर, इनका उपयोग पानी, गैसों और तेल के अंतर दबाव की निगरानी और नियंत्रण के लिए किया जाता है।
• ये बंद कंटेनरों के भीतर स्तर माप, फ़िल्टर निगरानी और सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणालियों में भी पाए जाते हैं।
• इन सेंसरों का उपयोग डेटा केंद्रों के भीतर कई अनुप्रयोगों में किया जाता है।
• ये वेंचुरी ट्यूब, पिटोट ट्यूब, छिद्र प्लेटों और अन्य प्रवाह-आधारित अनुप्रयोगों में प्रवाह को मापने में बहुत सहायक हैं।
• अंतर दबाव सेंसर का उपयोग प्रक्रिया प्रवाह की निगरानी करने, तरल टैंक के भीतर सुरक्षित स्तर को मापने और नियंत्रण लूप को प्रबंधित करने के लिए किया जाता है।
• इनका उपयोग साफ-सुथरे कमरों, एचवीएसी और बिल्डिंग ऑटोमेशन, अस्पतालों, आइसोलेशन चैंबरों, प्रयोगशालाओं, फार्मास्युटिकल उद्योग आदि में किया जाता है।
• अत्यंत सटीक उपकरण सभी गैर-आक्रामक और गैर-ज्वलनशील गैसों के लिए इन सेंसर का उपयोग करते हैं।
• इनका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के भीतर फिल्टर की निगरानी के लिए किया जा सकता है
• विभेदक दबाव सेंसर अग्नि रक्षक प्रणालियों में उनकी स्प्रिंकलर इकाई में पाए जा सकते हैं।
• जब भी किसी बंद बर्तन में तरल की मात्रा मापनी हो तो ये बहुत मददगार होते हैं।

इस प्रकार, यह एक अंतर का अवलोकन है प्रेशर सेंसर, यह काम कर रहा है , और इसके अनुप्रयोग। यह सेंसर विभिन्न उद्योगों में विभिन्न अनुप्रयोगों में एक आवश्यक घटक है। यह सेंसर उच्च सटीकता के साथ दबाव भिन्नता को माप सकता है जो कई प्रणालियों की सुरक्षित और कुशल प्रक्रिया की अनुमति देता है।

मापने वाले उपकरणों को थर्मल, रासायनिक या यांत्रिक तनाव की एक विस्तृत श्रृंखला के संपर्क में लाया जाता है, जिससे मापे गए मान बदलते रहते हैं और समय के साथ सटीकता खो देते हैं। उदाहरण के लिए, हिस्टैरिसीस या शून्य ऑफसेट से सुरक्षा जोखिम और प्रक्रिया दक्षता में कमी हो सकती है। इसलिए बार-बार अंशांकन ऐसे परिवर्तनों से बच नहीं सकता है, हालांकि समय के भीतर उनका पता लगा लेता है। इस प्रकार, विद्युत और यांत्रिक दबाव मापने वाले उपकरणों के लिए सालाना एक बार अंशांकन करने का सुझाव दिया जाता है। यहां आपके लिए एक प्रश्न है कि प्रेशर सेंसर क्या है?