Es gibt verschiedene Arten von Sensoren, von denen jeder über einen spezifischen Funktionsmechanismus verfügt. Ein beliebter Typ ist der Vakuumdrucksensor. Diese Sensoren messen den Druck in einer Vakuumumgebung. Das Funktionsprinzip des Vakuumdrucksensors ist etwas, das ihn im Vergleich zu anderen Sensortypen einzigartig macht.
Die Verwendung von Vakuumdrucksensoren ist in Labors und hochwertigen Maschinen üblich. Laien sind also weniger mit ihnen vertraut. In diesem Artikel werden wir alles über Vakuumdrucksensoren besprechen. Sie werden erfahren, was sie sind und wie sie funktionieren. Also, fangen wir an!
Was sind Vakuumdrucksensoren?
Bevor wir auf das Funktionsprinzip eingehen, sollten wir uns zunächst die Grundlagen der Vakuumdrucksensoren ansehen.
Diese Sensoren sind kleine elektronische Geräte, die zur Messung des Drucks im Vakuum verwendet werden. Dazu vergleichen sie den Druck des Vakuumsystems mit dem Atmosphärendruck. Sie werden in Systemen eingesetzt, in denen das Bedienpersonal für bestimmte Zwecke ein Vakuum (Unterdruck) erzeugen muss.
Ein Paradebeispiel für die Verwendung von Vakuumsensoren ist das Bremskraftverstärkersystem. In diesem System muss ein Unterdruck aufrechterhalten werden. Wenn Druck vorhanden ist, können die Bremsen nicht effektiv arbeiten. Daher sind diese Systeme mit speziellen Vakuumdrucksensoren ausgestattet.
Diese Sensoren messen den Druck im System. Wenn sie einen gewissen Druck feststellen, senden sie ein elektrisches Signal an das Fahrzeug. Auf diese Weise erkennt der Fahrer, dass die Bremsleistung nachgelassen hat. Der Fahrer bringt das Fahrzeug in die Werkstatt, behebt das Problem und entfernt den Druck aus dem System. Es gibt verschiedene Arten von Vakuumdrucksensoren.
Der Funktionsmechanismus jedes Sensors ist einzigartig. Hier ist die Liste:
- Pirani-Vakuumsensor
- Stimmgabel-Vakuumsensor
- Piezoelektrischer Vakuumsensor
- Dehnungsmessstreifen Vakuumsensor
- Elektromagnetischer Vakuumsensor
- Kapazitiver Vakuum-Drucksensor
- Heißkathoden-Ionisations-Vakuumsensor
- Piezoresistiver Vakuum-Drucksensor
- Kaltkathoden-Ionisations-Vakuumsensor
Interessanterweise unterscheiden sich die Funktionsprinzipien der einzelnen Arten von Vakuumdrucksensoren. Der Pirani-Vakuumsensor zum Beispiel arbeitet auf der Grundlage der Wärmeleitfähigkeit. Die kapazitiven Vakuumdrucksensoren hingegen erfassen Kapazitätsänderungen. Beachten Sie, dass kapazitive und piezoresistive Vakuumdrucksensoren in verschiedenen Branchen am häufigsten eingesetzt werden.
Teile und Komponenten von Vakuumdrucksensoren
Die Vakuumdrucksensoren scheinen einfache Geräte zu sein. Das sind sie jedoch nicht, da sie aus verschiedenen Teilen und Komponenten bestehen. Diese Teile arbeiten zusammen, um die ordnungsgemäße Funktion dieser Drucksensoren zu gewährleisten. Die folgende Tabelle zeigt die Bestandteile von Vakuumdrucksensoren und ihre Funktion.
| Komponente | Funktion |
| Zwerchfell. | Biegt sich mit Druck |
| Sensorelement | Erkennt die Bewegung der Membrane |
| Elektroden (kapazitiv) | Kapazitätsänderung messen |
| Dehnungsmessstreifen (piezoresistiv) | Widerstandsänderung messen |
| Schaltung zur Signalaufbereitung | Verstärkt und verarbeitet das Signal |
| Ausgang Schnittstelle. | Sendet ein lesbares Signal (z.B. Spannung) |
| Gehäuse/Gehäuse. | Schützt innere Teile |
Arbeitsprinzip von Vakuumdrucksensoren
Wie bereits erwähnt, funktioniert jeder Typ von Vakuumdrucksensor anders als die anderen. Die meisten Druck-Vakuumsensoren verwenden jedoch eine Membran, um den Druck des evakuierten Systems zu messen. Ihr Funktionsprinzip ist wie folgt:
Diese Sensoren arbeiten, indem sie den Druck im System mit dem atmosphärischen Druck vergleichen. Der Sensor erkennt Druckunterschiede, wenn der Systemdruck unter den Atmosphärendruck fällt. Dieser Druckunterschied veranlasst das Sensorelement, z. B. eine Membran, zum Ansprechen.
Auf diese Weise kann der Sensor den genauen Vakuumdruck im System bestimmen. Denken Sie daran, dass sich das Sensorelement (die Membran) biegt, wenn der Druck unter den Atmosphärendruck fällt. Diese Biegung der Membran ist entscheidend, da sie uns hilft, den Druck im Inneren des Vakuums zu ermitteln.
Das spezielle Material, d.h. das piezoresistive Element, bleibt an dieser Membran befestigt. Wenn sich eine Membran biegt, ändert sich der elektrische Widerstand im piezoresistiven Element. Diese Änderung wird in elektrische Daten umgewandelt. Nach der Verarbeitung dieser Daten wird der genaue Druckwert auf dem Bildschirm des Kontrollsystems angezeigt.
Schritt-für-Schritt-Arbeitsprozess von Vakuum-Drucksensoren
Im Folgenden werden die genauen Schritte zur Messung des Vakuumdrucks mit Hilfe von Vakuumdrucksensoren beschrieben:
- Der Vakuumdrucksensor wird zunächst an das evakuierte System angeschlossen.
- Die Membran des Sensors (Sensorelement) verbleibt im Inneren des Vakuums. Die andere Seite verbleibt außerhalb unter Atmosphärendruck.
- Da der Druck im Vakuum niedrig ist, biegt sich die Membran. Bei einem sehr niedrigen Druck biegt sich die Membran stärker, bei einem hohen Druck dagegen weniger.
- Das Ausmaß, in dem sich eine Membran biegt, wird durch den Teil außerhalb des Systems bestimmt. Wie ich bereits sagte, bleiben einige Teile der Membran unter atmosphärischem Druck außen. Dieser äußere Teil zeigt keine Durchbiegung oder Veränderungen. Wenn die Membran innen und außen gleich bleibt, bedeutet dies, dass in beiden Systemen derselbe atmosphärische Druck herrscht.
- Das piezoresistive Element befindet sich auf dem Körper dieser Membran. Wenn sich diese Membran durchbiegt, ändert sich der elektrische Widerstand des piezoresistiven Elements. Diese Änderung wird in den elektrischen Signalen erfasst.
- Verschiedene Sensortypen nutzen die Auslenkung von Membranen auf unterschiedliche Weise. Bei kapazitiven Sensoren bewirkt die Auslenkung der Membranen eine Kapazitätsänderung. Diese Änderung wird dann in elektrischen Signalen aufgezeichnet.
- Danach wird das elektrische Signal weiter verarbeitet und verstärkt. Danach wird der genaue Messwert auf dem Bildschirm des Kontrollsystems angezeigt.
Vorteile und Anwendungen von Vakuumdrucksensoren
Die Verwendung von Vakuumdrucksensoren nimmt in verschiedenen Branchen zu. In den Anfängen war dieser Sensortyp nur in Labors zur Aufrechterhaltung einer kontrollierten Umgebung verfügbar. Die Dinge haben sich jedoch geändert, da ihre Verwendung vielfältiger und verbreiteter geworden ist. Der Grund dafür sind die Vorteile, die diese Sensoren bieten. Hier sind einige von ihnen:
- Erstklassige Genauigkeit und zuverlässige Druckmessung des evakuierten Systems
- Die Größe dieser Sensoren ist gering, so dass sie leicht in kleinen Räumen eingesetzt werden können.
- Diese Vakuumdrucksensoren überwachen in Echtzeit den Druck im Vakuumsystem.
- Die der Preis für diese Sensoren ist relativ niedrig, Das macht sie zu einer erschwinglichen Option für jedermann. Seine ideale Genauigkeit bei der Druckmessung ist den Wert wert.
Die folgende Tabelle zeigt die Anwendungen von Vakuumdrucksensoren in verschiedenen Branchen.
| Industrie | Geräte mit Vakuumdrucksensoren |
| HVAC & Kältetechnik. | Kälteanlagen und HVAC-Vakuummessgeräte |
| Automobilindustrie | Bremskraftverstärker, Turbolader und EVAP-Lecksuchsysteme |
| Medizin und Gesundheitswesen | Autoklaven (Sterilisatoren) und Absauganlagen |
| Halbleiter | Ätzmaschinen, Vakuumbeschichtungsanlagen, Lithografiesysteme |
| Lebensmittelverpackungen. | Vakuumversiegelungsmaschinen, Atmosphärenverpackungssysteme |
| Labor | Vakuumkammern, Destillationsanlagen, Gefriertrockner |
| Pharmazeutische | Lyophilisatoren (Gefriertrockner), Vakuumfiltrationsanlagen |
| Industrielle Automatisierung. | Robotische Vakuumgreifer, CNC-Vakuumtische, CNC-Fräsmaschinen. |
Schlussfolgerung
Der Vakuumdrucksensor bietet viele Vorteile. Von der Automobilindustrie über die Luft- und Raumfahrt bis hin zur pharmazeutischen Industrie zeigen sie ihren Wert. Die gebräuchlichsten und am weitesten verbreiteten Vakuumdrucksensoren verfügen über ein Sensorelement. Dieses Element verformt sich, wenn es Druckschwankungen gegenüber dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.
Durch die Auslenkung der Membran ändert sich der elektrische Widerstand des piezoresistiven Elements. Diese Widerstandsänderung wird in elektrischen Signalen gemessen. Diese Signale werden nach der Verarbeitung auf dem Bildschirm als digitale Zahlen angezeigt. Beachten Sie, dass es verschiedene Arten von Vakuumdrucksensoren gibt. Die Funktionsweise der einzelnen Sensoren kann unterschiedlich sein.