Le macchine e i sistemi moderni sono molto sensibili. Richiedono dispositivi di alto livello per il monitoraggio e il controllo della pressione. Uno di questi dispositivi moderni è un trasduttore di pressione piezoresistivo. Il suo ruolo è quello di monitorare la pressione di gas o liquidi all'interno del sistema. Questo articolo illustra 6 applicazioni industriali dei trasduttori di pressione piezoresistivi.
Cosa sono i trasduttori di pressione piezoresistivi?
Prima di parlare delle applicazioni dei trasduttori di pressione, cerchiamo di comprenderne le basi.
Un trasduttore di pressione piezoresistivo è un dispositivo che misura la pressione di liquidi e gas all'interno di un sistema. È costituito da un chip che cambia la propria resistenza elettrica quando è sottoposto a pressione. Questa macchina rileva le variazioni di pressione e calcola le letture di pressione corrispondenti. Il chip è realizzato in materiale piezoresistivo.
Ricordiamo che i materiali piezoresistivi cambiano la loro resistenza elettrica quando sono sottoposti a pressione. Il trasduttore di pressione piezoresistivo è dotato di un chip integrato nel sistema. Questo chip è costituito da materiali piezoresistivi, come il silicio, il polisilicio o la ceramica. Il chip è esposto alla pressione. Quando viene applicata la pressione, il chip si piega e cambia posizione.
Questa flessione è il risultato della pressione a cui è esposto. Di conseguenza, la resistenza elettrica del chip cambia. La variazione della resistenza elettrica del chip viene misurata e ci aiuta a determinare la pressione all'interno del sistema. Ricordiamo che se la variazione di resistenza è elevata, significa che anche la pressione all'interno del sistema è più alta, e viceversa.
Evidenziazione rapida: In particolare, le variazioni della resistenza elettrica vengono osservate in segnali digitali. Pertanto, il trasduttore di pressione piezoresistivo ci fornisce una lettura digitale della pressione. Ciò rende questo dispositivo molto popolare e prezioso. Inoltre, si ottiene l'esatta lettura della pressione del liquido o del gas presente nel sistema.
Le 5 principali applicazioni industriali dei trasduttori di pressione piezoresistivi
Il ruolo principale di questi trasduttori di pressione è quello di misurare la pressione all'interno di qualsiasi sistema. Questi dispositivi hanno applicazioni diffuse in vari settori. Nella sezione che segue, daremo un'occhiata ad alcune delle loro applicazioni industriali.
1- Controllo del processo
Raffinerie di petrolio, impianti chimici e altre fabbriche utilizzano tubi per il trasporto di petrolio e gas. Questi tubi possono sostenere una pressione specifica al loro interno. Se la pressione supera il limite, si possono verificare perdite, con conseguenti incidenti catastrofici.
Pertanto, in queste condutture vengono utilizzati trasduttori di pressione piezoresistivi per monitorare la pressione. Se la pressione diventa troppo alta, il dispositivo attiva un allarme. In questo modo, l'operatore regola la pressione per garantire il funzionamento regolare delle condutture. Alcuni moderni trasduttori di pressione modificano addirittura automaticamente le loro letture di pressione.
2- Sistemi idraulici
Il sistema idraulico utilizza il fluido idraulico per creare pressione. La pressione creata dal fluido idraulico è necessaria per il funzionamento dei macchinari. Ad esempio, gli escavatori, i trattori, i sollevatori di automobili e i sistemi di aeromobili funzionano con sistemi idraulici. La corretta pressione all'interno del sistema idraulico è fondamentale.
Se la pressione è troppo alta, danneggia l'intero sistema. Una pressione troppo bassa, invece, non permetterebbe il funzionamento del macchinario. Il trasduttore di pressione piezoresistivo viene utilizzato nei sistemi idraulici. Questo dispositivo aiuta a monitorare in tempo reale la pressione all'interno dei sistemi idraulici. L'operatore aumenta o diminuisce la pressione idraulica per garantire il funzionamento sicuro delle macchine.
3- Monitoraggio dei gas
Esistono molti sistemi di stoccaggio di gas per i quali la pressione corretta è fondamentale per uno stoccaggio sicuro. Questi gas possono includere ossigeno, azoto e gas naturali, tra gli altri. Se la pressione diventa troppo alta, il sistema di stoccaggio può esplodere. Ciò comporterà la perdita di vite umane nel sito di stoccaggio del gas.
Inoltre, l'alta pressione può provocare perdite nei gasdotti. Questi sistemi di stoccaggio sono anche dotati di trasduttori di pressione. Questi aiutano a monitorare la pressione del gas e a mantenerla entro limiti di sicurezza. Ricordiamo che lo stoccaggio del gas è molto sensibile. Per questo motivo, utilizzano moderni trasduttori di pressione che non solo monitorano, ma regolano anche la pressione.
4- Trattamento dell'acqua
Le strutture idriche comunali sono dotate di grandi filtri per la purificazione dell'acqua. L'acqua passa attraverso i filtri, le pompe e le tubature e diventa potabile. Ricordate che se la pressione dell'acqua è troppo alta, non viene filtrata completamente. Di conseguenza, anche dopo aver attraversato il processo di filtrazione, l'acqua presenta alcune impurità.
Questi impianti idrici sono dotati anche di trasduttori di pressione piezoresistivi. Questi dispositivi aiutano a monitorare la pressione dell'acqua. Se la pressione dell'acqua diventa troppo alta, può causare acqua impura anche dopo che l'acqua è stata trattata. Analogamente, anche i sistemi di trattamento delle acque reflue utilizzano trasduttori di pressione per garantire prestazioni ottimali.
5- Lavorazione degli alimenti
Anche le unità di lavorazione degli alimenti hanno bisogno di questi trasduttori di pressione piezoresistivi. Ricordiamo che la lavorazione degli alimenti significa convertire gli alimenti crudi in alimenti pronti per l'uso. Questo processo viene eseguito con macchine dedicate alla lavorazione degli alimenti. Ad esempio, il riempimento del liquido nelle bottiglie avviene attraverso tubazioni e pompe a pressione controllata.
Se la pressione è troppo bassa, le bottiglie non saranno completamente riempite. Allo stesso modo, una pressione troppo alta può far traboccare le bottiglie. Tutte le macchine e le tubature per la lavorazione degli alimenti sono dotate di trasduttori di pressione. L'operatore può quindi monitorare la pressione e regolarla secondo le necessità. Se non c'è un sistema di monitoraggio della pressione, la lavorazione degli alimenti può essere compromessa in modo significativo.
6- Macchine per lo stampaggio a iniezione
Le macchine per lo stampaggio a iniezione sono dotate di trasduttori di pressione piezoresistivi per controllare la pressione. Ricordiamo che il materiale fuso viene versato nello stampo per creare pezzi della forma desiderata. Il materiale fuso si solidifica e adotta la forma dello stampo. Se la pressione è troppo alta, il materiale fuso non si riempirà correttamente nello stampo.
Di conseguenza, non otterremo il prodotto desiderato da questo processo. Ricordiamo che lo stampaggio a iniezione non è limitato a materiali specifici. È possibile utilizzare gomma, plastica o qualsiasi altro materiale per realizzare le forme desiderate. Tuttavia, il controllo e il monitoraggio della pressione sono essenziali, indipendentemente dal materiale utilizzato.
Conclusione
In passato, non esisteva un sistema specializzato per verificare l'esatta pressione di acqua, olio o gas all'interno dei sistemi. Gli operatori dovevano quindi affidarsi a congetture. Tuttavia, i trasduttori di pressione piezoresistivi hanno cambiato il funzionamento delle macchine moderne.
Questi dispositivi monitorano la pressione e ci aiutano a mantenere la pressione corretta. Ricordiamo che il mantenimento della pressione è fondamentale in molte macchine industriali. Se la pressione aumenta oltre il limite, le macchine possono funzionare male o danneggiarsi. In questo articolo ho spiegato le basi dei trasduttori di pressione e le loro applicazioni industriali.