Moderne Maschinen und Anlagen sind sehr empfindlich. Sie benötigen High-End-Geräte für ihre Überwachung und Druckkontrolle. Eines dieser modernen Geräte ist ein piezoresistiver Druckmessumformer. Seine Aufgabe ist es, den Druck von Gasen oder Flüssigkeiten innerhalb des Systems zu überwachen. In diesem Artikel werden 6 industrielle Anwendungen von piezoresistiven Druckmessumformern beschrieben.
Was sind piezoresistive Druckwandler?
Verstehen wir zunächst die Grundlagen der Druckwandler, bevor wir auf ihre Anwendungen eingehen.
Ein piezoresistiver Druckwandler ist ein Gerät zur Messung des Drucks von Flüssigkeiten und Gasen in einem System. Er besteht aus einem Chip, der seinen elektrischen Widerstand ändert, wenn er Druck ausgesetzt ist. Dieses Gerät erkennt Druckänderungen und berechnet die entsprechenden Druckmesswerte. Dieser Chip ist aus piezoresistivem Material hergestellt.
Zur Erinnerung: Piezoresistive Materialien ändern ihren elektrischen Widerstand, wenn sie Druck ausgesetzt sind. Der piezoresistive Druckmessumformer verfügt über einen in das System integrierten Chip. Dieser Chip besteht aus piezoresistiven Materialien, wie Silizium, Polysilizium oder Keramik. Dieser Chip wird mit Druck beaufschlagt. Wenn der Druck aufgebracht wird, verbiegt sich der Chip und verändert seine Position.
Diese Biegung ist das Ergebnis des Drucks, dem er ausgesetzt ist. Infolgedessen ändert sich der elektrische Widerstand des Chips. Die Änderung des elektrischen Widerstands des Chips wird gemessen, was uns hilft, den Druck im Inneren des Systems zu bestimmen. Denken Sie daran: Ist die Widerstandsänderung hoch, bedeutet dies, dass der Druck im Inneren des Systems ebenfalls höher ist, und umgekehrt.
Schnelles Highlight: Vor allem werden Änderungen des elektrischen Widerstands in digitalen Signalen beobachtet. Daher liefert uns der piezoresistive Druckmessumformer eine digitale Druckanzeige. Das macht dieses Gerät sehr beliebt und wertvoll. Darüber hinaus erhalten Sie die genaue Druckanzeige der Flüssigkeit oder des Gases, die sich im System befinden.
Die 5 wichtigsten industriellen Anwendungen von piezoresistiven Druckaufnehmern
Die Hauptaufgabe dieser Druckwandler besteht darin, den Druck in einem beliebigen System zu messen. Diese Geräte finden in verschiedenen Branchen breite Anwendung. Im folgenden Abschnitt werfen wir einen Blick auf einige ihrer industriellen Anwendungen.
1- Prozesskontrolle
Ölraffinerien, Chemiewerke und andere Fabriken verwenden Rohre für den Transport von Öl und Gasen. Diese Rohre können einen bestimmten Druck in ihrem Inneren aushalten. Wenn der Druck seine Grenze überschreitet, können sie undicht werden, was zu katastrophalen Unfällen führt.
Daher werden in diesen Rohrleitungen piezoresistive Druckaufnehmer zur Drucküberwachung eingesetzt. Wenn der Druck zu hoch wird, löst dieses Gerät einen Alarm aus. Der Betreiber passt dann den Druck an, um den reibungslosen Betrieb der Pipelines zu gewährleisten. Einige moderne Druckmessumformer ändern ihre Druckwerte sogar automatisch.
2- Hydraulische Systeme
Das Hydrauliksystem verwendet Hydraulikflüssigkeit, um Druck zu erzeugen. Der durch die Hydraulikflüssigkeit erzeugte Druck ist für den Betrieb von Maschinen erforderlich. So arbeiten beispielsweise Bagger, Traktoren, Hebebühnen und Flugzeugsysteme mit Hydrauliksystemen. Der richtige Druck im Hydrauliksystem ist entscheidend.
Ist der Druck zu hoch, würde das ganze System beschädigt. Ist der Druck jedoch zu niedrig, kann die Maschine nicht arbeiten. Der piezoresistive Druckaufnehmer wird in Hydrauliksystemen verwendet. Mit diesem Gerät kann der Druck im Hydrauliksystem in Echtzeit überwacht werden. Der Bediener kann dann den Hydraulikdruck erhöhen oder verringern, um den sicheren Betrieb der Maschinen zu gewährleisten.
3- Gasüberwachung
Es gibt viele Gasspeichersysteme, bei denen der richtige Druck der Schlüssel für eine sichere Speicherung ist. Zu diesen Gasen gehören u. a. Sauerstoff, Stickstoff und natürliche Gase. Wenn der Druck zu hoch wird, kann das Speichersystem explodieren. Die Folge ist der Verlust des Lebens der Arbeiter am Gasspeicherstandort.
Darüber hinaus kann hoher Druck auch zu Leckagen in Gasleitungen führen. Auch diese Speichersysteme sind mit Druckwandlern ausgestattet. Sie helfen dabei, den Gasdruck zu überwachen und ihn innerhalb sicherer Grenzen zu halten. Denken Sie daran, dass die Gasspeicher sehr empfindlich sind. Deshalb werden moderne Druckwandler eingesetzt, die den Druck nicht nur überwachen, sondern auch regulieren.
4- Wasseraufbereitung
Städtische Wasserwerke verfügen über große Filter zur Reinigung des Wassers. Das Wasser durchläuft Filter, Pumpen und Leitungen und wird so trinkbar. Denken Sie daran, dass das Wasser nicht vollständig gefiltert werden kann, wenn der Druck zu hoch ist. Infolgedessen enthält es auch nach dem Filterprozess noch einige Verunreinigungen.
Diese Wasseranlagen sind auch mit piezoresistiven Druckwandlern ausgestattet. Diese Geräte helfen bei der Überwachung des Wasserdrucks. Wenn der Wasserdruck zu hoch wird, kann dies zu verunreinigtem Wasser führen, selbst nachdem das Wasser aufbereitet wurde. Auch in Abwasseraufbereitungsanlagen werden Druckmesswandler eingesetzt, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.
5- Lebensmittelverarbeitung
Auch die Lebensmittelverarbeitungsanlagen benötigen diese piezoresistiven Druckmessumformer. Denken Sie daran, dass die Lebensmittelverarbeitung die Umwandlung von rohen Lebensmitteln in gebrauchsfertige Lebensmittel bedeutet. Dieser Prozess wird mit speziellen Lebensmittelverarbeitungsmaschinen durchgeführt. Die Abfüllung von Flüssigkeiten in Flaschen erfolgt zum Beispiel über Rohrleitungen und Pumpen mit kontrolliertem Druck.
Wenn der Druck zu niedrig ist, werden die Flaschen nicht vollständig gefüllt. Ebenso kann ein zu hoher Druck zum Überlaufen der Flaschen führen. Alle lebensmittelverarbeitenden Maschinen und Rohrleitungen sind mit Druckmessgeräten ausgestattet. So kann der Bediener den Druck überwachen und bei Bedarf anpassen. Wenn es kein Drucküberwachungssystem gibt, kann die Lebensmittelverarbeitung erheblich beeinträchtigt werden.
6- Spritzgießmaschinen
Spritzgießmaschinen sind mit piezoresistiven Druckaufnehmern ausgestattet, um den Druck zu steuern. Zur Erinnerung: Das geschmolzene Material wird in die Form gegossen, um Teile in der gewünschten Form herzustellen. Das geschmolzene Material erstarrt dann und nimmt die Form des Werkzeugs an. Wenn der Druck zu hoch ist, füllt sich das geschmolzene Material nicht richtig in die Form.
Infolgedessen werden wir mit diesem Verfahren nicht das gewünschte Produkt erhalten. Denken Sie daran, dass das Spritzgießen nicht nur auf bestimmte Materialien beschränkt ist. Stattdessen können Sie Gummi, Kunststoff oder jedes andere Material verwenden, um die gewünschten Formen herzustellen. Unabhängig vom verwendeten Material sind jedoch Druckkontrolle und -überwachung unerlässlich.
Schlussfolgerung
In der Vergangenheit gab es kein spezielles System zur Überprüfung des genauen Drucks von Wasser, Öl oder Gasen in Systemen. Die Bediener mussten sich also auf Vermutungen verlassen. Piezoresistive Drucksensoren haben jedoch die Arbeitsweise und den Betrieb moderner Maschinen verändert.
Diese Geräte überwachen den Druck und helfen uns, den richtigen Druck aufrechtzuerhalten. Denken Sie daran, dass die Aufrechterhaltung des Drucks bei vielen Industriemaschinen von größter Bedeutung ist. Wenn der Druck über den Grenzwert hinaus ansteigt, können die Maschinen nicht mehr richtig funktionieren oder beschädigt werden. In diesem Artikel habe ich die Grundlagen der Druckmessumformer und ihre industriellen Anwendungen erläutert.