מדדי לחץ שונים בענף המדידה
מד הוא בעצם מכשיר או התקן המשמשים למדידת הגודל, הכמות או התוכן של משהו, בדרך כלל עם תצוגה אנלוגית או דיגיטלית. זה יכול להיות מדידה של כל מאפיין, כגון לחץ, זרימה, טמפרטורה, דלק או אורך. בתחום המדידה והמכשור, המילה "gage" משמשת לעתים קרובות כאיות משתנה של המילה "מד".
כפי שהשם מרמז, מכשיר מדידת לחץ הוא כלי המשמש למדידת ולהצביע על לחץ של נוזל או גז בתוך המערכת בהשוואה לאטמוספרה או התייחסות אחרת. ישנם סוגים רבים של מדי לחץ זמינים, כל אחד בטכניקה או שיטה אחרת של אינדיקציה.
מד לחץ אנלוגי
מד לחץ אנלוגי מתייחס בדרך כלל למכשיר המשתמש בטכנולוגיית חישת לחץ מכני טהור. ערך המדידה מצוין על-ידי תנועת המצביע בלוח המחוגים, וכל ערך לחץ מסומן. מצביע התנועה והמיקום של המצביע נותנים אינדיקציה חזותית ללחץ הנמדד.
לרוב מדדי הלחץ האנלוגיים יש אחת משלוש טכנולוגיות חישת הלחץ הבאות:
צינור בורדון
צינור בורדון הוא צינור בצורת "C", בצורת ספירלה או בצורת ספירלה בצורת רדיאלית, צד אחד של אשר קבוע בתחתית המכשיר, והצד השני מחובר למצביע. כאשר צינור בורדון נדחס, חתך הרוחב שלו נוטה להיות מעוגל יותר, ובכך נוטה ליישר את הצורה. תנועה זו של הצינור נלכדת על ידי המצביע כדי לציין את הלחץ. מד הלחץ של צינור בורדון הוא הסוג הנפוץ ביותר של מד לחץ אנלוגי בתעשייה, עם טווחי לחץ שונים, מצביעים וחומרי בורדון. המחוגים והידיים של התצוגה האינטואיטיבית הם בדרך כלל מלאים בנוזל או אטומים בוואקום כדי להפחית רעש ביישומים שונים.
קבל מידע נוסף על תקנות WIKA בורדון
דיאפרגמה
מד הלחץ של הסרעפת מכיל דיאפרגמה בצורת גל המחוברת למצביע באמצעות מנגנון הצמדה. לחץ מוחל על צד אחד של הסרעפת, אשר מוקף בדרך כלל על ידי אוגן. התנועה (הרחבה או התכווצות) של הסרעפת הזו נלכדת על ידי קישור זה ומועברת למצביע כדי להצביע על לחץ. אזורי הפנים השונים של הסרעפת יכולים לספק רמות שונות של רגישות. לדוגמה, דיאפרגמה עם שטח פנים גדול תספק רגישות גבוהה יותר והיא נפוצה ביישומים רבים בלחץ נמוך. בנוסף, במיוחד עבור מדיה מאכלת, הסרעפת והאוגן ימנעו מהמדיום הנמדד להיכנס למכשיר חישה. זו הסיבה שמדדי לחץ של דיאפרגמה פופולריים מאוד ביישומים הדורשים לחץ נמוך יותר או מדיה מאכלת.
למידע נוסף על היתרונות של מדי לחץ דיאפרגמה
בלווז
הצינור גלי הוא מכשיר מתקפל בחתיכה אחת עם קפלים עמוקים או קרמפים שנוצרו על ידי צינורות דקים במיוחד. כאשר הלחץ מופעל או משוחרר לחלק הפנימי של המפוח, הוא יתכווץ ויתרחב בהתאמה. תנועה זו מועברת לאחר מכן למצביע באמצעות הקישור. בדומה למדדי לחץ של דיאפרגמה, מפוחים עם קטרים גדולים יותר מתאימים ביותר ללחץ נמוך ומספקים דיוק ביצועים גבוה יותר. בדרך כלל, מספר הקפלים של מפוחים משתנה מ 5 עד 20, אבל בשל אורכם, הם מוגבלים במונחים של הלחץ המרבי שניתן להשיג.
מד לחץ דיגיטלי
במילים פשוטות, מד לחץ דיגיטלי הוא מכשיר המציג באופן דיגיטלי פלט לחץ דרך מסך המותקן על גופו. בדרך כלל, מדי לחץ דיגיטליים משתמשים במדידת לחץ אלקטרומכני בדיור שלהם ובמעגל הממיר ערך זה לקריאת תצוגה. הפלט הדיגיטלי בדרך כלל מאפשר למפעיל להקליט בקלות קריאות לחץ ברזולוציה גבוהה יותר מהפלט האנלוגי. מונים דיגיטליים דורשים מקור כוח (בדרך כלל בצורת סוללות) כדי להפעיל ולהפעיל חיישנים וצגים פנימיים.
בדרך כלל, במדי לחץ דיגיטליים יש אחת מהטכנולוגיות הבאות:
חיישן מד מאמץ
עיקרון העבודה של חיישן מד המתח הוא להמיר את הלחץ המופעל לאות חשמלי באמצעות העיוות האלסטי של מד המתח. מדי מאמץ אלה מחוברים לגוף הראשי של מכשיר המדידה ומסודרים זה לצד זה ליצירת מעגל גשר וויטסטון. כאשר מופעל לחץ, מד המתח יעוות באופן אלסטי, ובכך ישנה את ההתנגדות של מד המתח ומעגל הגשר. שינוי זה בהתנגדות מייצר אות יציאה חשמלית שהוא פרופורציונלי לכמות הלחץ המופעלת על המונה.
חיישן פיזואלקטרי
המילה "פיזו" מגיעה מפייזין, שהיא מילה יוונית שפירושה צורה זו של לחץ פיזי או אחר. חיישנים פיזואלקטריים משתמשים בחומרים פיזואלקטריים כגון קרמיקה וגבישי קוורץ. הלחץ הדינמי הפועל על הגביש מייצר מטען חשמלי, המוגבר ומומר לאות מתח או תדר. שלא כמו חיישני מד מאמץ, חיישנים פיזואלקטריים אינם דורשים עירור חיצוני. עם זאת, הבעיה הגדולה ביותר עם חיישנים פיזואלקטריים היא כי הגביש מייצר מטען חשמלי רק כאשר מופעל לחץ דינמי, וזה רק במצב רדום בתנאים יציבים. ישנן דרכים רבות לארוז חיישנים פיזואלקטריים לקריאה אמינה של לחץ סטטי, אך שיטות אלה עשויות לכלול דיאפרגמות נוספות ושימוש בברגים מהדקים מראש כדי לדחוס את הגביש, וכתוצאה מכך מטרים יקרים ורגישים.
חיישן פיזוריסטי
מתמרים מבוססי פיזורסיסטיבי מסתמכים על האפקט הפיזוריסטי, המתרחש כאשר ההתנגדות של חומר משתנה בתגובה לזן מכני מיושם. חיישני פיזוריסטיים עשויים בדרך כלל מרכיבי סיליקון MEMS (מיקרו אלקטרו מכניים). זאת בעיקר בשל העובדה כי סיליקון יש אפקט piezoresistive כי הוא שני סדרי גודל גדול יותר מזה של מתכת, אשר התוצאה תפוקת מדידת לחץ עם דיוק ורזולוציה גבוהים יותר. שלא כמו מדי מאמץ וחיישנים פיזואלקטריים, חיישנים פיזוריסטיים משתמשים בחומר יחיד (סיליקון) כדי להשיג מאפיינים תרמיים אחידים וביצועי טמפרטורה צפויים ואמינים. חיישני Piezoresistive הם אחד החיישנים הנפוצים ביותר למדידת לחץ מדויקת ביישומים הדורשים פיצוי טמפרטורה נרחב ואמין. CPG1500 משתמש בחיישן פיזוריסטי פנימי. ההתנגדות שלו מומרת באמצעות המחשב המשולב ומוצגת על המסך.
