การเลือกและการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ ความดันเกจ และเซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง

ผู้ใช้จำนวนมากเผชิญกับตัวเลือกระหว่างเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ ความดันเกจ และเซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง บทความนี้จะอธิบายหลักการ ความแตกต่าง และการนำไปใช้จริงของทั้งสามประเภทนี้ ซึ่งจะช่วยให้คุณตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลมากขึ้น

ดังที่แสดงในภาพ (จากซ้ายไปขวา: แผนผังของชิปเซ็นเซอร์สัมบูรณ์ เกจ และดิฟเฟอเรนเชียล) เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์มีการปิดผนึกสุญญากาศภายใน เมื่อแรงดันถูกกดลงบนพื้นผิว มันจะวัดความดันสัมพัทธ์กับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ โดยแสดงค่าความดันสัมบูรณ์ออกมา เซ็นเซอร์ความดันเกจถูกปิดผนึกภายในด้วยความดันบรรยากาศ เมื่อใช้ความดัน มันจะวัดความดันสัมพันธ์กับความดันบรรยากาศในท้องถิ่น เซ็นเซอร์วัดความแตกต่างมีสองพอร์ตสำหรับความดัน 1 และความดัน 2 และส่งออกค่าความแตกต่างระหว่างค่าความดันทั้งสอง

การใช้งานเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์: การวัด "สุญญากาศสัมบูรณ์"

เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์จะวัดความดันที่สัมพันธ์กับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ (จุดอ้างอิงความดันเป็นศูนย์) ลองนึกภาพการปีนภูเขาสูง ความกดอากาศลดลง ในทางกลับกัน การดำน้ำลึกลงไปในทะเล – ความกดดันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์จะวัดค่าความดัน "สัมบูรณ์" นี้ จุดอ้างอิงคือสถานะสุญญากาศที่ไม่มีสารใดๆ เกิดขึ้นตามทฤษฎี ทำให้สามารถให้ค่าความดันสัมบูรณ์ที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามสภาพแวดล้อม

ในสถานีอุตุนิยมวิทยา เซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความดันบรรยากาศเล็กน้อยตลอดเวลา โดยให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับการพยากรณ์อากาศ ในการบินและอวกาศ สิ่งเหล่านี้ช่วยกำหนดความสูงของเครื่องบินเนื่องจากระดับความสูงมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความดันบรรยากาศ ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การเคลือบสุญญากาศและการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การควบคุมระดับสุญญากาศอย่างแม่นยำไม่สามารถแยกออกจากเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ที่มีความแม่นยำสูงได้

การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์ความดันเกจ: การรับรู้ "ความแตกต่างของความดันสัมพัทธ์"

เซ็นเซอร์ความดันเกจต่างจากเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ โดยจะวัดความดันสัมพันธ์กับความดันบรรยากาศในท้องถิ่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง จุดอ้างอิงคือความดันบรรยากาศโดยรอบที่ตำแหน่งของเซ็นเซอร์ เมื่อคุณตรวจสอบแรงดันลมยางด้วยเกจวัดแรงดันลมยาง ค่าที่แสดงคือความแตกต่างระหว่างแรงดันลมยางภายในและความดันบรรยากาศภายนอก ซึ่งเป็นการใช้งานทั่วไปในการวัดแรงดันเกจ

เซ็นเซอร์ดังกล่าวมักจะมีช่องระบายอากาศที่สัมผัสกับบรรยากาศโดยรอบ ทำให้สามารถยกเลิกอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงความดันบรรยากาศได้โดยอัตโนมัติ ด้วยเหตุนี้ เซ็นเซอร์ความดันเกจจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม: ตั้งแต่การตรวจสอบความดันของเหลวในท่อและการจัดการระบบอัดอากาศ ไปจนถึงการควบคุมแรงดันหม้อไอน้ำ รวมถึงในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น เครื่องช่วยหายใจและเครื่องวัดความดันโลหิต (เครื่องวัดความดันโลหิตในครัวเรือนส่วนใหญ่วัดความดันเกจได้จริง) พวกเขาบอกเราว่าระบบมี "แรงกดดันเชิงบวก" หรือ "แรงกดดันเชิงลบ" เมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ และบอกเราว่ามากเพียงใด
 

เซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง: จับภาพ "ความแตกต่างที่ละเอียดอ่อน"

เซ็นเซอร์ความดันแตกต่างได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น โดยจะวัดความแตกต่างระหว่างจุดความดันสองจุดโดยเฉพาะ โดยไม่คำนึงถึงค่าสัมบูรณ์ของความดันเหล่านั้น คิดว่าเป็นผู้ตัดสินที่เน้นเฉพาะความแตกต่างระหว่างผู้เข้าแข่งขันสองคนเท่านั้น

เซ็นเซอร์ประเภทนี้มีพอร์ตแรงดันสองพอร์ต โดยแต่ละพอร์ตเชื่อมต่อกับแหล่งแรงดันหนึ่งในสองแห่งที่จะเปรียบเทียบ สถานการณ์การใช้งานมีความชาญฉลาดอย่างมาก: ในการผลิตสารเคมี เซ็นเซอร์ความดันแตกต่างจะวัดความแตกต่างของความดันระหว่างจุดสองจุดในท่อเพื่อคำนวณอัตราการไหล ในห้องปลอดเชื้อ พวกเขาตรวจสอบความแตกต่างของแรงดันระหว่างภายในและภายนอกเพื่อให้แน่ใจว่าทิศทางการไหลของอากาศตรงตามข้อกำหนดด้านความสะอาด ในด้านยานยนต์ ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการตรวจสอบอากาศเข้าของเครื่องยนต์เท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการทำงานด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การตรวจจับการรั่วไหลของไอน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นที่น่าสังเกตว่าจริงๆ แล้วเซ็นเซอร์ความดันเกจหลายตัวเป็นกรณีพิเศษของเซ็นเซอร์ความดันแตกต่าง โดยช่องแรงดันหนึ่งพอร์ตจะสัมผัสกับบรรยากาศ โดยเฉพาะการวัดความแตกต่างระหว่างความดันของระบบและความดันบรรยากาศ

บทสรุป
ตั้งแต่ระบบอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ระดับไมโคร ตั้งแต่ยานพาหนะภาคพื้นดินไปจนถึงเครื่องบิน เซ็นเซอร์สัมบูรณ์ เกจ และดิฟเฟอเรนเชียลเพรสเชอร์ทำหน้าที่เป็นเสมือนผู้พิทักษ์เงียบของเทคโนโลยีสมัยใหม่ ติดตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเล็กน้อยอย่างต่อเนื่อง อาจไม่เด่นชัด แต่เป็นส่วนสำคัญของชั้นการรับรู้ของ Internet of Things โดยแปลงสัญญาณความดันทางกายภาพให้เป็นข้อมูลดิจิทัลที่แม่นยำ

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี MEMS เซ็นเซอร์ความดันจึงมีขนาดเล็กลง ชาญฉลาดขึ้น และราคาไม่แพงมากขึ้น และขอบเขตการใช้งานก็ขยายออกไปอย่างต่อเนื่อง ครั้งถัดไปที่คุณตรวจสอบพยากรณ์อากาศ วัดความดันโลหิต หรือขับรถ คุณอาจจำได้ว่า "ประสาทสัมผัสความดัน" อันชาญฉลาดเหล่านี้ปกป้องความปลอดภัยและความสะดวกสบายของเราอย่างเงียบๆ สร้างโลกที่มีความรู้มากขึ้น ควบคุมได้มากขึ้น และปรับให้เหมาะสมมากขึ้น