आज, उद्योग में पारा के साथ बैरोमीटर का उपयोग नहीं किया जाता है, बल्कि काफी आधुनिक और विश्वसनीय सेंसर हैं। उनके संचालन का सिद्धांत डिजाइन सुविधाओं के आधार पर भिन्न होता है। सभी के फायदे और कुछ नुकसान दोनों हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के लिए धन्यवाद, अर्धचालक तत्वों पर दबाव मापने के लिए सेंसर का एहसास करना संभव है।
इलेक्ट्रॉनिक सेंसर क्या हैं?
पानी या किसी अन्य तरल के लिए इलेक्ट्रॉनिक दबाव सेंसर ऐसे उपकरण हैं जो आपको मापदंडों को मापने और उन्हें विशेष नियंत्रण और प्रदर्शन इकाइयों के साथ संसाधित करने की अनुमति देते हैं। एक दबाव संवेदक एक उपकरण है जिसका आउटपुट पैरामीटर सीधे मापा स्थान (टैंक, पाइप, आदि) में दबाव पर निर्भर करता है। इसके अलावा, उनका उपयोग विभिन्न समुच्चय अवस्थाओं में किसी भी पदार्थ को मापने के लिए किया जा सकता है - तरल, वाष्प, गैसीय।
ऐसी की जरूरतडिवाइस इस तथ्य के कारण होता है कि लगभग पूरा उद्योग स्वचालित नियंत्रण प्रणाली पर बनाया गया है। एक व्यक्ति केवल कॉन्फ़िगरेशन, कैलिब्रेशन, रखरखाव और स्टार्ट-अप (स्टॉप) करता है। कोई भी सिस्टम अपने आप काम करता है। लेकिन ऐसे उपकरणों का उपयोग अक्सर दवा में भी किया जाता है।
तत्व डिजाइन सुविधाएँ
किसी भी सेंसर में एक संवेदनशील तत्व होता है - इसकी मदद से कनवर्टर पर प्रभाव प्रसारित होता है। इसके अलावा डिजाइन में सिग्नल प्रोसेसिंग और एक आवास के लिए एक सर्किट है। निम्न प्रकार के दबाव सेंसर को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:
- पीजोइलेक्ट्रिक।
- प्रतिरोधक।
- कैपेसिटिव।
- पीजो रेजोनेंट।
- चुंबकीय (आगमनात्मक)।
- ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक।
और अब आइए प्रत्येक प्रकार के डिवाइस को अधिक विस्तार से देखें।
प्रतिरोधक तत्व
ये ऐसे उपकरण हैं जिनमें संवेदन तत्व भार के प्रभाव में अपने प्रतिरोध को बदल देता है। संवेदनशील झिल्ली पर एक तनाव गेज स्थापित किया गया है। झिल्ली दबाव में झुक जाती है, तनाव गेज भी चलने लगते हैं। साथ ही उनका विरोध भी बदल जाता है। नतीजतन, कनवर्टर सर्किट में वर्तमान ताकत में बदलाव होता है।
स्ट्रेन गेज के तत्वों को खींचते समय, लंबाई बढ़ जाती है और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र कम हो जाता है। परिणाम प्रतिरोध में वृद्धि है। जब तत्वों को संकुचित किया जाता है तो रिवर्स प्रक्रिया देखी जाती है। बेशक, प्रतिरोध एक ओम के हज़ारवें हिस्से से बदल जाता है, इसलिए इसे पकड़ने के लिए, आपको चाहिएअर्धचालकों पर विशेष प्रवर्धक लगाएं।
पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर
पीजोइलेक्ट्रिक तत्व डिवाइस के डिजाइन का आधार है। जब विरूपण होता है, तो पीजो तत्व एक निश्चित संकेत उत्पन्न करना शुरू कर देता है। तत्व को उस माध्यम में स्थापित किया जाता है जिसका दबाव मापा जाना है। ऑपरेशन के दौरान, सर्किट में करंट दबाव में बदलाव के सीधे आनुपातिक होगा।
ऐसे उपकरणों में एक विशेषता होती है - यदि यह स्थिर है तो वे आपको दबाव को ट्रैक करने की अनुमति नहीं देते हैं। इसलिए, इसका उपयोग विशेष रूप से उस स्थिति में किया जाता है जब दबाव लगातार बदल रहा हो। मापा मान के स्थिर मान पर, विद्युत आवेग उत्पन्न नहीं किया जाएगा।
पीजो गुंजयमान तत्व
ये तत्व थोड़े अलग तरीके से काम करते हैं। जब वोल्टेज लगाया जाता है, तो पीजोइलेक्ट्रिक तत्व विकृत हो जाता है। तनाव जितना अधिक होगा, विकृति उतनी ही अधिक होगी। डिवाइस का आधार पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री से बना एक रेज़ोनेटर प्लेट है। इसमें दोनों तरफ इलेक्ट्रोड होते हैं। जैसे ही उन पर वोल्टेज लगाया जाता है, सामग्री कंपन करना शुरू कर देती है। इस मामले में, प्लेट एक दिशा या दूसरी दिशा में मुड़ी हुई है। कंपन की गति इलेक्ट्रोड पर लागू होने वाली धारा की आवृत्ति पर निर्भर करती है।
लेकिन यदि प्लेट पर बाहर से कोई बल कार्य करता है, तो प्लेट की दोलन आवृत्ति में परिवर्तन होगा। ऑटोमोबाइल में इस्तेमाल होने वाला इलेक्ट्रॉनिक एयर प्रेशर सेंसर इसी सिद्धांत पर काम करता है। यह आपको वाहन की ईंधन प्रणाली को आपूर्ति की जाने वाली हवा के पूर्ण दबाव का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है।
कैपेसिटिव डिवाइस
ये डिवाइस सबसे लोकप्रिय हैं,चूंकि उनके पास एक सरल डिजाइन है, वे स्थिर रूप से काम करते हैं और रखरखाव में सरल हैं। डिजाइन में एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर स्थित दो इलेक्ट्रोड होते हैं। यह एक प्रकार का संधारित्र निकलता है। इसकी प्लेटों में से एक झिल्ली है, इस पर दबाव (मापा) कार्य करता है। नतीजतन, प्लेटों के बीच की खाई बदल जाती है (दबाव के अनुपात में)। अपने स्कूल के भौतिकी पाठ्यक्रम से, आप जानते हैं कि संधारित्र की धारिता प्लेटों के पृष्ठीय क्षेत्रफल और उनके बीच की दूरी पर निर्भर करती है।
प्रेशर सेंसर में काम करते समय, केवल प्लेटों के बीच की दूरी बदल जाती है - यह मापदंडों को मापने के लिए काफी है। इलेक्ट्रॉनिक ऑयल प्रेशर सेंसर बिल्कुल इस योजना के अनुसार बनाए गए हैं। इस प्रकार की संरचनाओं के फायदे स्पष्ट हैं - वे किसी भी वातावरण में काम कर सकते हैं, यहां तक कि आक्रामक भी। वे बड़े तापमान अंतर, विद्युत चुम्बकीय तरंगों से प्रभावित नहीं होते हैं।
प्रेरक सेंसर
ऑपरेशन का सिद्धांत दूर से ऊपर चर्चा किए गए कैपेसिटिव के समान है। चुंबकीय सर्किट से एक निश्चित दूरी पर Ш अक्षर के आकार में एक दबाव-संवेदनशील प्रवाहकीय झिल्ली स्थापित की जाती है (इसके चारों ओर एक प्रारंभ करनेवाला घाव होता है)।
जब कॉइल पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो एक चुंबकीय प्रवाह पैदा होता है। यह कोर के साथ और अंतराल के माध्यम से, प्रवाहकीय झिल्ली दोनों से गुजरता है। प्रवाह बंद हो जाता है, और चूंकि अंतराल में कोर की तुलना में लगभग 1000 गुना कम पारगम्यता होती है, यहां तक कि इसमें एक छोटा सा परिवर्तन भी अधिष्ठापन मूल्यों में आनुपातिक उतार-चढ़ाव की ओर जाता है।
ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिकसेंसर
वे बस दबाव का पता लगाते हैं, उच्च संकल्प रखते हैं। उनके पास उच्च संवेदनशीलता और थर्मल स्थिरता है। वे छोटे विस्थापन को मापने के लिए फैब्री-पेरोट इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके प्रकाश हस्तक्षेप के आधार पर काम करते हैं। ऐसे इलेक्ट्रॉनिक प्रेशर सेंसर अत्यंत दुर्लभ हैं, लेकिन वे काफी आशाजनक हैं।
डिवाइस के मुख्य घटक:
- ऑप्टिकल ट्रांसड्यूसर क्रिस्टल।
- छिद्र।
- एलईडी।
- डिटेक्टर (तीन फोटोडायोड से मिलकर बनता है)।
फैबी-पेरोट ऑप्टिकल फिल्टर, जिनकी मोटाई में थोड़ा अंतर होता है, दो फोटोडायोड से जुड़े होते हैं। फिल्टर एक परावर्तक सामने की सतह के साथ सिलिकॉन दर्पण हैं। वे सिलिकॉन ऑक्साइड की एक परत से ढके होते हैं, सतह पर एल्यूमीनियम की एक पतली परत लगाई जाती है। एक ऑप्टिकल ट्रांसड्यूसर एक कैपेसिटिव प्रेशर सेंसर के समान होता है।
