Parfois, il n'est pas important d'identifier la pression totale d'un liquide (ou) d'un gaz, mais il suffit simplement d'identifier la variation entre deux points du système observé. Ainsi, dans de telles conditions, un capteur de pression différentielle est utilisé. Ce capteur fournit une mesure comparative entre deux points avant et après une vanne dans un pipeline. Si la vanne est complètement ouverte, la pression des deux côtés doit être similaire. S’il y a une variation de pression, il se peut que la vanne ne soit pas ouverte (ou) qu’il y ait une obstruction. Cet article explique brièvement le capteur de pression différentielle , leur fonctionnement et leurs applications.
Qu'est-ce qu'un capteur de pression différentielle ?
Un capteur de pression différentielle est un type de capteur utilisé pour mesurer la variation de pression en deux points et fournit une mesure relative entre ces deux points. Ces pressions capteurs sont bien connus pour leur fiabilité et leur qualité. La fonction du capteur de pression différentielle est de fournir des données concernant la connexion mutuelle de deux plages de pression dans les gaz, les liquides et la vapeur. Ceux-ci sont utilisés pour décider de la variation de pression de manière sûre et fiable. Ce capteur a de nombreuses applications dans diverses industries, notamment le contrôle et l'optimisation. On les retrouve également dans les systèmes critiques pour la sécurité, la surveillance des filtres et la mesure de niveau dans des conteneurs fermés.
Ces capteurs sont conçus principalement avec détection capacitive technologie. Ce capteur possède de fins diaphragmes, disposés entre deux plaques métalliques parallèles. Chaque fois qu'une force extérieure est fournie, le diaphragme fléchira un peu, provoquant un changement au sein de la capacité et donc un changement au sein de l'o/p du capteur.
Fonctionnement du capteur de pression différentielle
Le capteur de pression différentielle fonctionne en mesurant la chute de pression entre deux points dans un tuyau. À un endroit de la canalisation, il signale l'état de charge du filtre à particules et vérifie son fonctionnement tandis qu'à un autre endroit, il contrôle la recirculation des gaz d'échappement basse pression. Généralement, ces capteurs sont livrés avec deux ports où des tuyaux peuvent être connectés. Ensuite, les tuyaux sont simplement couplés au système là où la mesure doit être effectuée.
Circuit du capteur de pression différentielle
Le circuit du capteur de pression différentielle utilisant deux jauge de déformation est montré ci-dessous. Ce circuit utilise deux jauges de contrainte appariées. Chaque fois que la pression différentielle augmente, une jauge de contrainte sera comprimée tandis que l'autre jauge de contrainte sera étirée. Dans le circuit suivant, un voltmètre enregistrera le déséquilibre du circuit en pont et l'affichera sous forme de mesure de pression :
En utilisant ce circuit, nous pouvons déterminer les éléments suivants :
Identifiez quel port du circuit est le port « haute » pression.
Le port « B » du circuit est le port « haute » pression.
Si la résistance fixe R1 ne parvient pas à s'ouvrir, reconnaissez ce que le voltmètre enregistre.
Si la résistance fixe « R1 » ne parvient pas à s'ouvrir, le voltmètre du circuit monte complètement en gamme.
Identifiez un composant défectueux qui fait monter le voltmètre complètement en gamme.
Un composant défectueux qui entraîne le voltmètre complètement vers le haut est le suivant :
La jauge de contrainte 1 tombe en panne, elle sera court-circuitée.
La jauge de contrainte 2 tombe en panne, puis elle s'ouvrira.
Lorsque « R1 » échoue, il s’ouvrira.
Lorsque « R2 » échoue, il sera court-circuité.
Capteur de pression différentielle MPX7002DP interfacé avec un Arduino Uno
L'interfaçage du capteur de pression différentielle MPX7002DP à l'aide d'un Arduino Uno est montré ci-dessous. Cette interface aide à concevoir un dispositif médical open source. Ce dispositif médical est utilisé par les médecins ainsi que par les professionnels de la santé pour traiter divers troubles respiratoires. Ici, une carte de dérivation de capteur de pression différentielle est utilisée qui utilise le capteur de pression différentielle MPX7002DP.
Les composants requis pour réaliser cette interface comprennent principalement : un capteur de pression différentielle MPX7002DP et une carte Arduino Uno. Les connexions de cette interface sont les suivantes :
Le GND du capteur de pression différentielle MPX7002DP est connecté à la broche GND de la carte Arduino Uno.
La broche +5V du capteur est connectée au +5V de l'Arduino.
La broche analogique du capteur est connectée à la broche A0 de l'Arduino.
Une fois toutes les connexions établies, téléchargez le code dans le Carte Arduino qui lit le capteur de pression dans l'Arduino.
// Code de test MPX7002DP
// Ce code exerce le MPX7002DP
// Capteur de pression connecté à A0
int sensorPin = A0 ; // sélectionne la broche d'entrée pour le capteur de pression
int valeur du capteur = 0 ; // variable pour stocker la valeur des données brutes provenant du capteur
valeur de sortie flottante = 0 ; // variable pour stocker la valeur kPa convertie
void setup() {
//Démarrez le port série à 9600 bps et attendez que le port s'ouvre :
Série.begin(9600);
tandis que (!Série) {
; // attend que le port série se connecte. Nécessaire uniquement pour le port USB natif
}
pinMode(sensorPin, INPUT); // Le capteur de pression est sur la broche analogique 0
}
boucle vide() {
// lit la valeur du capteur :
sensorValue = analogRead (sensorPin);
// mappe les données brutes en kPa
OutputValue = map(sensorValue, 0, 1023, -2000, 2000);
// affiche les résultats sur le moniteur série :
Serial.print('capteur = ' );
Serial.print(sensorValue);
Serial.print('\toutput = ');
Serial.println(outputValue);
// attend 100 millisecondes avant la prochaine boucle
// pour le convertisseur analogique-numérique et
// capteur de pression à stabiliser après la dernière lecture :
retard (100);
}
La sortie du capteur de pression différentielle est connectée à la broche analogique A0. Ainsi, les données réelles seront stockées comme une valeur entière dans une variable sensorPin.
Les données analogiques brutes converties sont stockées dans une variable entière appelée sensorValue.
Les données de sortie modifiées en kPa seront stockées dans une variable flottante appelée outputData.
Les communications série dans la fonction de configuration sont initialisées et la variable sensorPin peut être indiquée comme entrée.
Les données du capteur dans la fonction de boucle sont lues à partir de la broche analogique et mappées à une valeur kPa.
Après cela, les données sont envoyées au terminal série, puis elles peuvent être examinées.
Pour permettre au système de se résoudre, un délai de cent millisecondes est introduit
Après cela, toute la procédure se répète indéfiniment !
Types de capteurs de pression différentielle
Les types de capteurs de pression différentielle couramment utilisés sont : résistif, piézoélectrique, capacitif, MEMS et optique.
Type résistif
Un capteur de pression différentielle résistif utilise la variation de la résistance électrique d'une jauge de contrainte pour mesurer les variations de pression. Il est lié au diaphragme qui est exposé au fluide sous pression. La jauge de contrainte comprend un élément résistif métallique sur un support flexible et est connectée au diaphragme, (ou) déposée directement par des procédés en couches minces. Le diaphragme métallique offre une capacité élevée de surpression et de pression d'éclatement.
UN jauge de contrainte est déposé sur un diaphragme en céramique avec une procédure de dépôt en couche épaisse. Par rapport aux dispositifs à membrane métallique, la pression d'éclatement et la tolérance à la surpression sont normalement beaucoup plus faibles. Ces capteurs profitent du changement de résistivité des matériaux semi-conducteurs lorsqu’ils sont soumis à des contraintes dues à la déflexion du diaphragme. L'ampleur du changement sera cent fois supérieure à celle du changement de résistance généré dans une jauge de contrainte métallique. Ainsi, ces capteurs mesurent des changements de pression plus faibles que les capteurs en céramique ou en métal.
Type piézoélectrique
Ce type de capteur de pression différentielle utilise la propriété des matériaux piézoélectriques pour produire une charge sur la surface chaque fois qu'une pression est fournie. Ici, la force appliquée et l'amplitude de la charge sont proportionnelles l'une à l'autre et la polarité exprime son chemin. La charge s'accumule et se dissipe rapidement lorsque la pression change en permettant une mesure de pression dynamique à évolution rapide.
Type optique
Ce type de capteur de pression différentielle utilise l'interférométrie pour mesurer les changements induits par la pression dans la fibre optique, sans interruption du fait des interférences électromagnétiques. Il est utilisé dans des environnements bruyants (ou) à proximité de sources comme des équipements de radiographie. Ceux-ci peuvent être formés avec de petits composants (ou) la technologie MEMS qui est médicalement sûre pour une utilisation topique. Il mesure la pression en plusieurs points le long de la fibre optique.
Technologie MEMS
Le terme MEMS Le capteur MEMS signifie « système micro-électro-mécanique » qui possède un mécanisme de détection de pression capacitif ou piézoélectrique fabriqué sur du silicium avec une résolution de l'ordre du micron. La sortie électrique des MEMS de petite ampleur peut être convertie en un signal analogique (ou) numérique par une électronique de conditionnement de signal co-packagée. Ce sont de petits appareils à montage en surface, généralement d'environ 2 à 3 mm de chaque côté.
Veuillez vous référer à ce lien pour connaître les étapes à suivre la fabrication de MEMS .
Comment tester le capteur de pression différentielle ?
Le capteur de pression différentielle peut être testé avec un multimètre en le réglant sur 20 V et un manomètre. Le processus de test étape par étape est décrit ci-dessous.
- Tout d'abord, connectez le multimètre GND à la borne négative de la batterie et effectuez une plausibilité rapide en vérifiant la tension de la batterie. Il doit être d'environ 12,6 V en allumant la batterie et en éteignant le moteur.
- Vérifiez auprès du manuel d'entretien du fabricant pour reconnaître le signal, GND, la référence 5 V et sondez les fils.
- Allumez le contacteur d’allumage sans démarrer le moteur. Le multimètre doit donc afficher une tension comprise entre 4,5 et 5V principalement pour la référence 5V, un 0V stable pour le fil GND. Pour le fil de signal, il varie de 0,5 à 4,5 volts.
- Allumez le moteur via le fil de signal rétro-sonde.
- Inversez le moteur et observez s’il y a un changement dans la lecture de tension. S'il n'y a aucun changement, vérifiez les tuyaux de raccordement à l'aide d'un manomètre.
- Retirez les durites du capteur de pression lorsque le moteur tourne encore.
- À l’aide d’un manomètre, calculez la pression des deux tuyaux. Pour une précision adéquate, utilisez un manomètre de contre-pression d'échappement pour mesurer 0 à 15 PSI.
- Vérifiez à nouveau la tension du signal et la tension doit lire un nombre entre les valeurs de pression du tuyau.
Si votre tension change fortement ou si les valeurs de pression ne correspondent pas à la lecture de tension, alors le capteur de pression différentielle est défectueux et devra être changé.
Symptômes
Les mauvais symptômes des capteurs de pression différentielle comprennent la contamination, les composants électroniques endommagés dus à une chaleur intense du moteur, ainsi que les blessures causées par l'encrassement et les vibrations dues à une expérience prolongée dans la section du moteur.
- Le problème le plus souvent causé par ce type de capteur est l’endommagement du diaphragme. Cela entraîne donc une distorsion (ou) une perte du capteur de pression différentielle dans sa capacité à fléchir et à réagir aux changements de pression.
- Un autre problème est l'endommagement de la région du port du capteur en raison de la contamination ou de débris à l'intérieur du tube et de la restriction du flux approprié de liquide dans le capteur.
- Chaque fois que le capteur de pression différentielle finit de signaler au PCM de redémarrer, ce capteur est alors obstrué par des polluants.
- Certains des signes qui indiquent au capteur qu'il ne se régénère pas correctement en raison d'une défaillance du capteur, d'une mauvaise économie de carburant, de mauvaises performances du moteur, de températures élevées du moteur, d'une augmentation de la fumée noire à l'échappement, de températures maximales de transmission, etc.
- Chaque fois que le capteur tombe en panne, les gaz d'échappement ne peuvent pas être complètement purgés lorsque la contre-pression repousse les gaz d'échappement dans la chambre de combustion, provoquant le mélange du capteur avec l'huile moteur.
- Les principaux symptômes d’une défaillance du capteur de pression différentielle comprennent : ratés d'allumage/détonation, manque de puissance du moteur, vérifiez que le voyant du moteur est allumé, consommation extrême de carburant et le moteur démarrera mal.
- Lors du dépannage des capteurs du moteur, il est recommandé de rechercher d’abord tout signe de dommage visible. Vérifiez toutes les connexions, en commençant par le connecteur électrique du capteur, et recherchez tout dommage tel qu'une fissuration ou une fonte. Tous les fils endommagés devront être remplacés.
- Ensuite, inspectez les tuyaux connectés au capteur. Encore une fois, recherchez tout dommage tel que des fissures ou une fonte.
- Si les tuyaux sont endommagés, ils devront être remplacés et très probablement réacheminés afin qu'ils ne soient plus endommagés de la même manière. Si les tuyaux semblent en bon état physique, vérifiez tout blocage ou obstruction. S’ils sont obstrués, les tuyaux devront être nettoyés ou remplacés.
Utilisations/Applications
Les applications des capteurs de pression différentielle sont décrites ci-dessous.
- Les capteurs de pression différentielle sont utilisés dans le domaine médical pour le traitement de la thrombose veineuse profonde.
- Ceux-ci sont également utilisés dans les pompes à perfusion, les respirateurs et les équipements de détection respiratoire.
- Ces capteurs se trouvent à de nombreux endroits pour la détection de débit, la détection de niveau ou de profondeur et les tests de fuite.
- Les capteurs de pression différentielle sont fréquemment trouvés dans les environnements industriels où une variation de pression peut être utilisée pour décider du débit de liquides ou de gaz.
- Ceux-ci sont utilisés dans les usines de traitement des effluents, le traitement sous-marin du pétrole et du gaz et les systèmes de chauffage à distance qui utilisent de l'eau (ou) de la vapeur chauffée.
- Généralement, ceux-ci sont utilisés pour la surveillance et le contrôle de la pression différentielle de l’eau, des gaz et du pétrole.
- On les retrouve également dans la mesure de niveau dans des conteneurs fermés, la surveillance des filtres et les systèmes critiques pour la sécurité.
- Ces capteurs sont utilisés dans de nombreuses applications au sein des centres de données.
- Ceux-ci sont très utiles pour mesurer le débit dans les tubes venturi, les tubes de Pitot, les plaques à orifices et d'autres applications basées sur le débit.
- Le capteur de pression différentielle est utilisé pour surveiller le flux du processus, mesurer les niveaux de sécurité dans les réservoirs de liquide et gérer les boucles de contrôle.
- Ceux-ci sont utilisés dans les salles blanches, la CVC et l'immotique, les hôpitaux, les chambres d'isolement, les laboratoires, l'industrie pharmaceutique, etc.
- Les appareils extrêmement précis utilisent ces capteurs pour tous les gaz non agressifs et ininflammables.
- Ceux-ci peuvent être utilisés pour surveiller les filtres dans différentes applications
- Les capteurs de pression différentielle peuvent être trouvés dans les systèmes de protection incendie dans leur unité de gicleurs.
- Ceux-ci sont très utiles lorsque la quantité d’un liquide dans un récipient fermé doit également être mesurée.
Il s’agit donc d’un aperçu d’un différentiel capteur de pression, il fonctionne , et ses applications. Ce capteur est un composant essentiel dans différentes applications dans diverses industries. Ce capteur peut mesurer les variations de pression avec une grande précision, ce qui permet le processus sécurisé et efficace de nombreux systèmes.
Les appareils de mesure sont simplement exposés à une large gamme de contraintes thermiques, chimiques ou mécaniques, de sorte que les valeurs mesurées varient et perdent en précision avec le temps. Par exemple, l'hystérésis ou les décalages zéro peuvent entraîner des risques de sécurité et une réduction de l'efficacité des processus. Un étalonnage si fréquent ne peut pas éviter de tels changements, bien qu'il les détecte à temps. Ainsi, il est suggéré d'effectuer un étalonnage une fois par an sur les appareils de mesure de pression électriques et mécaniques. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un capteur de pression ?
