Il existe différents types de capteurs, chacun ayant un mécanisme de fonctionnement spécifique. L'un des types les plus courants est le capteur de pression sous vide. Ces capteurs détectent la pression dans un environnement sous vide. Le principe de fonctionnement du capteur de pression sous vide est unique par rapport aux autres types de capteurs.
Les capteurs de pression sous vide sont couramment utilisés dans les laboratoires et les machines haut de gamme. Ils sont donc moins connus du grand public. Dans cet article, nous aborderons tout ce qui concerne les capteurs de pression sous vide. Vous apprendrez ce qu'ils sont et comment ils fonctionnent. Alors, commençons !
Qu'est-ce qu'un capteur de pression à vide ?
Avant d'aborder le principe de fonctionnement, examinons d'abord les bases des capteurs de pression à vide.
Ces capteurs sont de petits appareils électroniques utilisés pour mesurer la pression à l'intérieur du vide. Pour ce faire, ils comparent la pression du système de vide à la pression atmosphérique. Ils sont utilisés dans les systèmes où les opérateurs doivent créer un vide (basse pression) à des fins spécifiques.
Un excellent exemple de l'utilisation d'un capteur de vide se trouve dans le système du servofrein. Dans ce système, le vide doit être maintenu. Si une pression est présente, les freins ne fonctionneront pas efficacement. Ces systèmes sont donc équipés de capteurs de pression de vide spécifiques.
Ces capteurs détectent la pression à l'intérieur du système. S'ils détectent une certaine pression, ils envoient un signal électrique à la voiture. De cette manière, le conducteur comprend que l'efficacité des freins a diminué. Le conducteur emmène le véhicule chez le mécanicien, corrige le problème et élimine la pression du système. Il existe différents types de capteurs de pression sous vide.
Le mécanisme de fonctionnement de chaque capteur est unique. En voici la liste :
- Capteur de vide Pirani
- Capteur de vide des lames vibrantes
- Capteur de vide piézoélectrique
- Jauge de contrainte Capteur de vide
- Capteur de vide électromagnétique
- Capteur de pression à vide capacitif
- Capteur de vide à ionisation à cathode chaude
- Capteur piézorésistif de pression dans le vide
- Capteur de vide à ionisation à cathode froide
Il est intéressant de noter que les principes de fonctionnement de chaque type de capteur de pression sous vide diffèrent. Par exemple, le capteur de vide Pirani fonctionne sur la base de la conductivité thermique. En revanche, les capteurs capacitifs de pression dans le vide détectent les variations de capacité. Rappelons que les capteurs de pression sous vide capacitifs et piézorésistifs sont les plus courants dans les différentes industries.
Pièces et composants des capteurs de pression à vide
Les capteurs de pression à vide semblent être des dispositifs simples. Mais ce n'est pas le cas, car ils sont constitués de plusieurs pièces et composants. Ces pièces travaillent ensemble pour assurer le bon fonctionnement de ces capteurs de pression. Voici un tableau présentant les composants des capteurs de pression à vide et leur rôle.
| Composant | Fonction |
| Diaphragme. | Se plie sous l'effet de la pression |
| Élément de détection | Détecte le mouvement du diaphragme |
| Électrodes (capacitives) | Mesure de la variation de capacité |
| Jauges de contrainte (piézorésistives) | Mesure de la variation de la résistance |
| Circuit de conditionnement du signal | Amplification et traitement du signal |
| Interface de sortie. | Envoie un signal lisible (par exemple, une tension) |
| Boîtier/enveloppe. | Protège les pièces internes |
Principe de fonctionnement des capteurs de pression à vide
Comme je l'ai mentionné précédemment, chaque type de capteur de pression à vide fonctionne différemment des autres. Toutefois, la plupart des capteurs de pression et de vide utilisent une membrane pour détecter la pression du système sous vide. Leur principe de fonctionnement est le suivant :
Ces capteurs fonctionnent en comparant la pression à l'intérieur du système avec la pression atmosphérique. Le capteur détecte les différences de pression lorsque la pression du système tombe en dessous de la pression atmosphérique. Cette différence de pression entraîne une réaction de l'élément sensible, tel qu'un diaphragme.
Cela permet au capteur de déterminer le niveau exact de pression du vide présent dans le système. Rappelons que lorsque la pression descend en dessous de la pression atmosphérique, l'élément sensible (la membrane) se plie. Cette flexion de la membrane est cruciale car elle nous permet de connaître la pression à l'intérieur du vide.
Le matériau spécial, c'est-à-dire l'élément piézorésistif, reste attaché à cette membrane. Lorsqu'une membrane se plie, la résistance électrique de l'élément piézorésistif change. Ce changement est converti en données électriques. Après traitement de ces données, la pression exacte est affichée sur l'écran du système de contrôle.
Processus de travail pas à pas des capteurs de pression à vide
Voici les étapes exactes de la mesure de la pression du vide à l'aide de capteurs de pression du vide :
- Le capteur de pression à vide est d'abord connecté au système sous vide.
- La membrane du capteur (élément sensible) reste à l'intérieur du vide. L'autre côté reste à l'extérieur sous la pression atmosphérique.
- La pression à l'intérieur du vide étant faible, la membrane se plie. Si la pression est très faible, la membrane se plie davantage ; inversement, si la pression est élevée, la membrane se plie moins.
- Le degré de courbure d'une membrane est déterminé par la partie située à l'extérieur du système. Comme je l'ai dit précédemment, certaines parties de la membrane restent à l'extérieur sous la pression atmosphérique. Cette partie extérieure ne présente aucune déviation ni aucun changement. Si la membrane à l'intérieur et à l'extérieur reste la même, cela signifie que les deux systèmes ont la même pression atmosphérique.
- L'élément piézorésistif est présent sur le corps de cette membrane. Lorsque cette membrane se déforme, la résistance électrique de l'élément piézorésistif change. Ce changement est détecté dans les signaux électriques.
- Différents types de capteurs utilisent la déflexion des membranes de diverses manières. Dans les capteurs capacitifs, la déflexion des membranes provoque un changement de capacité. Ce changement est ensuite enregistré dans les signaux électriques.
- Le signal électrique est ensuite traité et amplifié. La lecture exacte s'affiche alors sur l'écran du système de contrôle.
Avantages et applications des capteurs de pression à vide
Les capteurs de pression sous vide sont de plus en plus utilisés dans différents secteurs. Au début, ce type de capteur n'était disponible que dans les laboratoires pour maintenir un environnement contrôlé. Cependant, les choses ont changé et leur utilisation s'est diversifiée et répandue. Le mérite de leur utilisation revient aux avantages qu'ils offrent. En voici quelques-uns :
- Précision optimale et lecture fiable de la pression du système sous vide
- La taille de ces capteurs est réduite, ce qui facilite leur utilisation dans les espaces restreints.
- Ces capteurs de pression sous vide surveillent en temps réel la pression à l'intérieur du système sous vide.
- Le le prix de ces capteurs est relativement bas, ce qui en fait une option abordable pour tous. Sa précision idéale dans la mesure de la pression en vaut la peine.
Voici un tableau montrant les applications des capteurs de pression à vide dans diverses industries.
| L'industrie | Dispositifs utilisant des capteurs de pression à vide |
| HVAC & Refrigeration. | Unités de réfrigération et jauges à vide HVAC |
| Automobile | Les boosters de freinage, les turbocompresseurs et les systèmes de détection des fuites EVAP |
| Médical et soins de santé | Autoclaves (stérilisateurs) et matériel d'aspiration |
| Semi-conducteurs | Machines de gravure, outils de dépôt sous vide, systèmes de lithographie |
| Emballage alimentaire. | Machines à sceller sous vide, systèmes d'emballage sous atmosphère |
| Laboratoire | Chambres à vide, unités de distillation, lyophilisateurs |
| Pharmaceutique | Lyophilisateurs (lyophilisateurs), unités de filtration sous vide |
| Automatisation industrielle. | Pince à vide robotisée, tables à vide CNC, Fraiseuses CNC. |
Conclusion
Les capteurs de pression à vide offrent de nombreux avantages. De l'automobile à l'aérospatiale en passant par l'industrie pharmaceutique, ils démontrent leur valeur. Les capteurs de pression sous vide les plus courants et les plus utilisés sont dotés d'un élément sensible. Cet élément se déforme lorsqu'il est soumis à des variations de pression par rapport au niveau atmosphérique.
Cette déflexion de la membrane modifie la résistance électrique de l'élément piézorésistif. Ce changement de résistance est mesuré par des signaux électriques. Ces signaux, après traitement, apparaissent sur l'écran sous forme de nombres numériques. N'oubliez pas qu'il existe différents types de capteurs de pression dans le vide. Le fonctionnement de chaque capteur peut varier.