Czujniki ciśnienia, czyli podstawa nowoczesnej automatyki przemysłowej

Ciśnienie to druga (zaraz po temperaturze) najczęściej mierzona wielkość fizyczna. W układach automatyki pomiary ciśnienia są często kluczowe pod względem oceny funkcjonalności i bezpieczeństwa całego układu.

Czujnik ciśnienia – zasada działania

Czujniki ciśnienia nie mają jednej uniwersalnej zasady działania. Różni się ona nieco w zależności od danego rodzaju czujnika.

Tensometryczne czujniki ciśnienia wykorzystują zmianę rezystancji przewodnika wskutek modyfikacji jego wymiarów. Jeżeli więc dany przewodnik jest ściskany pod wpływem oddziałującego ciśnienia, to maleje jego opór elektryczny. Sensory tego typu są odporne na wibracje i uderzenia, ale niestety charakteryzują się stosunkowo niską dokładnością pomiarową.

Podobne zjawisko wykorzystuje piezorezystancyjny czujnik ciśnienia, w którym zastosowano materiał półprzewodnikowy (najczęściej krzem). Sensor tego typu znacznie bardziej zmienia swoją rezystancję pod wpływem nacisku, dzięki czemu może być wykorzystywany do pomiaru ciśnień o niskich wartościach.

Pojemnościowe czujniki ciśnienia charakteryzują się z kolei modyfikacją pojemności elektrycznej pod wpływem zmian ciśnienia. Jedna z elektrod stanowi nieruchomą okładzinę kondensatora, druga zaś porusza się po przyłożeniu ciśnienia. Czujniki pojemnościowe charakteryzują się wysoką czułością, więc ich zakres pomiarowy jest bardzo szeroki.

Kolejną grupą sensorów są elektroniczne czujniki ciśnienia, które charakteryzują się wstępną obróbką wyników. Stosując elektroniczny czujnik ciśnienia, można zawęzić zakres pomiarowy, co znacząco podnosi dokładność pomiaru.

Jaki czujnik ciśnienia wybrać?

Parametry, jakie warto wziąć pod uwagę przy doborze czujnika ciśnienia to:

zakres pomiarowy,
charakterystyka czujnika (liniowa lub pierwiastkowa),
wielkość ciśnienia niszczącego,
odporność na warunki środowiskowe oraz na mierzone medium.

Zakres pomiarowy jest w tym przypadku parametrem kluczowym. Aby zbadać ciśnienie w danym zakresie, czujnik musi być bowiem w stanie swobodnie pracować w tym zakresie i wskazywać realne wyniki. Warto podkreślić, że zakres pomiarowy jest ściśle związany z dokładnością pomiaru. Zasadniczo im mniejszy zakres, tym większa dokładność. Wspomniana prawidłowość wynika ze stosowania sygnałów analogowych.

Czujniki ciśnienia stanowią podstawę automatyki przemysłowej. Dobór konkretnego modułu powinien być uzależniony nie tylko od zakresu pomiarowego, ale również od odporności na warunki środowiskowe czy specyfiki danej branży.