ما هو مستشعر الضغط الكهروإجهادي؟

ما هو مستشعر الضغط الكهروإجهادي؟

أمستشعر ضغط مقاوم للضغطهو جهاز إلكتروني عالي الحساسية والدقة يقيس الضغط من خلال الاستفادة من التغيرات في المقاومة الكهربائية التي تحدث عند تعرض مادة شبه موصلة للإجهاد الميكانيكي. تُصنع هذه المستشعرات باستخدام تقنية التصنيع الدقيق المتقدمة (MEMS)، وهي مثالية لتطبيقات مصنعي المعدات الأصلية، والتحكم في العمليات، والمراقبة الصناعية الشاملة.

بصفتها شركة متخصصة في تكنولوجيا الأتمتة الدقيقة، تقدم ZINACA هذه النظرة الفنية الشاملة لآليات الاستشعار الكهروإجهادية ونشرها في الأنظمة الصناعية الحديثة.

المبدأ: التأثير الكهروإجهادي وجسر ويتستون

يعتمد تشغيل المستشعر الكهروإجهادي على الخصائص الفيزيائية الفريدة للمواد شبه الموصلة، وخاصة السيليكون.

خاصية المقاومة الكهروإجهادية: المواد الكهروإجهادية هي مواد تتغير مقاومتها الكهربائية عند ضغطها أو إجهادها. وبينما تُظهر المعادن هذه الخاصية بدرجة طفيفة، فإن السيليكون شبه الموصل أكثر حساسية لها بكثير. فعند تطبيق قوة على السيليكون، تزداد مقاومته للتيار الكهربائي. وهذه العلاقة خطية للغاية؛ إذ يؤدي مضاعفة الضغط المطبق إلى مضاعفة التغير في المقاومة.

الكشف باستخدام جسر ويتستون: يتكون المستشعر من رقائق سيليكون رقيقة محصورة بين سطحين واقيين. تُدمج هذه العناصر المقاومة للضغط في دائرة جسر ويتستون، وهي شبكة كهربائية مصممة للكشف عن أدق الفروقات في المقاومة. يمر تيار صغير عبر الجسر. عندما يُشوه الضغط السيليكون ويُغير مقاومته، يختل توازن الجسر، مما يُسبب انخفاضًا أو تغييرًا قابلًا للقياس في الخرج الكهربائي. يُعاير النظام هذا التغيير الكهربائي الدقيق للإبلاغ عن ضغط العملية بدقة.

الهيكل الميكانيكي ونقل الضغط

ولضمان قدرة شريحة الاستشعار المصنوعة من السيليكون الحساسة على تحمل السوائل والغازات الصناعية القاسية، يتم استخدام تقنيات تغليف متخصصة:

قاعدة TO والهيكل: يتم تثبيت شريحة الاستشعار المصنوعة من السيليكون بشكل آمن على قاعدة رأسية من نوع TO داخل غلاف معدني واقٍ.

عزل الغشاء: يتم لحام غشاء مموج من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 على السطح الخارجي للغلاف. يتصل غشاء العزل هذا مباشرةً بوسط المعالجة، مما يسمح للمستشعر بقياس أي سائل متوافق مع الفولاذ المقاوم للصدأ 316.

تعبئة زيت السيليكون: تُملأ كمية صغيرة ودقيقة من زيت السيليكون في التجويف الداخلي بين الغشاء الخارجي المموج وشريحة السيليكون الداخلية. عندما يضغط سائل العملية على غشاء الفولاذ المقاوم للصدأ، تنتقل القوة هيدروليكيًا عبر زيت السيليكون مباشرةً إلى شريحة الاستشعار دون تعريض المكونات الإلكترونية للوسط.

الميزات التقنية الرئيسية وخيارات الاتصال

اتصال عالي المرونة: توفر التكوينات القياسية خيارات متعددة لوصلات العمليات (مثل M10 وM12 و1/4 NPT) بالإضافة إلى أنماط لولبية قابلة للتخصيص لتناسب خطوط أنابيب الآلات المختلفة. ويمكن اختيار الواجهات الكهربائية ككابلات ثابتة أو مقابس صناعية سريعة التوصيل.

الحساسية العالية والخطية: بالمقارنة مع مؤشرات الضغط الميكانيكية البسيطة (مثل الأقراص المحملة بنابض)، توفر أجهزة الاستشعار الكهروإجهادية الحديثة وقت استجابة سريعًا بشكل استثنائي، وقابلية تكرار عالية، وإخراج إشارة إلكترونية دقيقة.

وظائف متعددة الأغراض: تُعد هذه المستشعرات لبنات بناء متعددة الاستخدامات في مجال الأتمتة الصناعية. فهي تُستخدم لحساب معدلات تدفق السوائل في الأنابيب، ومراقبة الضغط الجوي، أو قياس القوة الهيكلية والوزن الذي يمارسه جسم ما على جسم آخر.

تُصنّع شركة تيانجين زيناكا للمعدات الذكية المحدودة مستشعرات ضغط كهرضغطية فائقة الجودة تجمع بين تقنية رقائق MEMS المتينة والتغليف المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ. يضمن تصميمنا عزلًا تامًا للوسط، مما يوفر بيانات موثوقة وعالية الخطية لأنظمة المياه ذات الضغط الثابت، والآلات الهيدروليكية، وخطوط المعالجة الكيميائية.

للاطلاع على مجموعتنا المتنوعة من نطاقات الضغط ووصلات العمليات القابلة للتخصيص، تفضل بزيارة موقعنا الإلكتروني الرسمي على الرابط التالي:www.zinacainstruments.comأو تحدث مع فريق هندسة التطبيقات لدينا اليوم.