Há diferentes tipos de sensores disponíveis, cada um com um mecanismo de funcionamento específico. Um tipo popular entre eles é o sensor de pressão a vácuo. Esses sensores detectam a pressão em um ambiente de vácuo. O princípio de funcionamento do sensor de pressão a vácuo é algo que o torna único em comparação com outros tipos de sensores.
O uso de sensores de pressão a vácuo é comum em laboratórios e em máquinas de ponta. Portanto, os leigos estão menos familiarizados com eles. Neste artigo, discutiremos tudo sobre os sensores de pressão a vácuo. Você aprenderá o que eles são e como funcionam. Então, vamos começar!
O que são sensores de pressão a vácuo?
Antes de falar sobre o princípio de funcionamento, vamos dar uma olhada nos conceitos básicos dos sensores de pressão a vácuo.
Esses sensores são pequenos dispositivos eletrônicos usados para medir a pressão dentro do vácuo. Eles fazem isso comparando a pressão do sistema de vácuo com a pressão atmosférica. Eles são usados em sistemas em que os operadores precisam criar vácuo (baixa pressão) para fins específicos.
Um ótimo exemplo do uso do sensor de vácuo é o sistema de reforço do freio. Nesse sistema, o vácuo deve ser mantido. Se houver pressão, os freios não funcionarão de forma eficaz. Portanto, esses sistemas vêm com sensores de pressão de vácuo dedicados.
Esses sensores detectam a pressão dentro do sistema. Se detectarem alguma pressão, eles enviam um sinal elétrico para o carro. Dessa forma, os motoristas percebem que a eficiência do freio foi reduzida. O motorista leva o veículo ao mecânico, corrige o problema e remove a pressão do sistema. Existem diferentes tipos de sensores de pressão de vácuo.
O mecanismo de funcionamento de cada sensor é único. Aqui está a lista:
- Sensor de vácuo Pirani
- Sensor de vácuo do garfo oscilante
- Sensor de vácuo piezoelétrico
- Sensor de vácuo com medidor de tensão
- Sensor eletromagnético de vácuo
- Sensor de pressão a vácuo capacitivo
- Sensor de vácuo de ionização de cátodo quente
- Sensor de pressão a vácuo piezoresistivo
- Sensor de vácuo de ionização de cátodo frio
É interessante notar que os princípios de funcionamento de cada tipo de sensor de pressão a vácuo são diferentes. Por exemplo, o sensor de vácuo Pirani opera com base na condutividade térmica. Por outro lado, os sensores de pressão a vácuo capacitivos detectam alterações na capacitância. Lembre-se de que os sensores de pressão a vácuo capacitivos e piezoresistivos são mais comuns em diferentes setores.
Peças e componentes de sensores de pressão a vácuo
Os sensores de pressão a vácuo parecem ser dispositivos simples. No entanto, eles não são, pois consistem em várias peças e componentes. Essas peças trabalham juntas para garantir a funcionalidade adequada desses sensores de pressão. Aqui está uma tabela que mostra os componentes dos sensores de pressão a vácuo e sua função.
| Componente | Função |
| Diafragma. | Dobra-se com a pressão |
| Elemento sensor | Detecta o movimento do diafragma |
| Eletrodos (capacitivos) | Medir a alteração da capacitância |
| Medidores de tensão (piezoresistivos) | Medir a mudança de resistência |
| Circuito de condicionamento de sinal | Amplifica e processa o sinal |
| Interface de saída. | Envia um sinal legível (por exemplo, tensão) |
| Carcaça/armário. | Protege as peças internas |
Princípio de funcionamento dos sensores de pressão a vácuo
Como mencionei anteriormente, cada tipo de sensor de pressão de vácuo opera de forma diferente dos demais. Entretanto, a maioria dos sensores de pressão a vácuo usa um diafragma para detectar a pressão do sistema evacuado. Seu princípio de funcionamento é o seguinte:
Esses sensores funcionam comparando a pressão dentro do sistema com a pressão atmosférica. O sensor detecta diferenças de pressão quando a pressão do sistema cai abaixo da pressão atmosférica. Essa diferença de pressão faz com que o elemento sensor, como um diafragma, responda.
Isso permite que o sensor determine o nível exato de pressão de vácuo presente no sistema. Lembre-se, quando a pressão cai abaixo da pressão atmosférica, o elemento sensor (membrana) se dobra. Essa curvatura da membrana é crucial, pois nos ajuda a conhecer a pressão dentro do vácuo.
O material especial, ou seja, o elemento piezoresistivo, permanece preso a essa membrana. Quando uma membrana se dobra, a resistência elétrica no elemento piezoresistivo se altera. Essa alteração é convertida em dados elétricos. Após o processamento desses dados, a leitura exata da pressão é exibida na tela do sistema de controle.
Processo de trabalho passo a passo dos sensores de pressão a vácuo
Aqui estão as etapas exatas envolvidas na medição da pressão de vácuo usando sensores de pressão de vácuo:
- O sensor de pressão de vácuo é conectado primeiro ao sistema evacuado.
- A membrana do sensor (elemento sensor) permanece dentro do vácuo. O outro lado permanece do lado de fora, sob pressão atmosférica.
- Como a pressão dentro do vácuo é baixa, isso faz com que a membrana se dobre. Se a pressão for muito baixa, a membrana se dobrará mais; por outro lado, se a pressão for alta, a membrana se dobrará menos.
- O grau de curvatura de uma membrana é determinado pela parte externa do sistema. Como eu disse anteriormente, algumas partes da membrana permanecem do lado de fora sob pressão atmosférica. Essa parte externa não apresenta deflexão ou alterações. Se a membrana interna e a externa permanecerem iguais, isso significa que ambos os sistemas têm a mesma pressão atmosférica.
- O elemento piezoresistivo está presente no corpo dessa membrana. Quando essa membrana se desvia, a resistência elétrica do elemento piezoresistivo se altera. Essa alteração é detectada nos sinais elétricos.
- Diferentes tipos de sensores utilizam a deflexão das membranas de várias maneiras. Nos sensores capacitivos, a deflexão das membranas causa uma alteração na capacitância. Essa alteração é então registrada nos sinais elétricos.
- Depois disso, o sinal elétrico passa por processamento e amplificação adicionais. Uma vez feito isso, a leitura exata é exibida na tela do sistema de controle.
Vantagens e aplicações dos sensores de pressão a vácuo
O uso de sensores de pressão a vácuo está aumentando em diferentes setores. No início, esse tipo de sensor estava disponível apenas em laboratórios para manter um ambiente controlado. Entretanto, as coisas mudaram à medida que seu uso se tornou mais diversificado e difundido. Todo o crédito por sua usabilidade vai para as vantagens que esses sensores oferecem. Aqui estão algumas delas:
- Precisão de alto nível e leitura confiável da pressão do sistema evacuado
- O tamanho desses sensores é pequeno, o que os torna fáceis de usar em espaços pequenos.
- Esses sensores de pressão de vácuo monitoram a pressão em tempo real dentro do sistema de vácuo.
- O o preço desses sensores é relativamente baixo, tornando-os uma opção acessível para todos. Sua precisão ideal na medição de pressão vale o valor.
Aqui está uma tabela que mostra as aplicações dos sensores de pressão a vácuo em vários setores.
| Setor | Dispositivos que usam sensores de pressão a vácuo |
| HVAC e Refrigeração. | Unidades de refrigeração e medidores de vácuo HVAC |
| Automotivo | Boosters de freio, turbocompressores e sistemas de detecção de vazamento EVAP |
| Medicina e saúde | Autoclaves (esterilizadores) e equipamentos de sucção |
| Semicondutores | Máquinas de gravação, ferramentas de deposição a vácuo, sistemas de litografia |
| Embalagem de alimentos. | Máquinas de selagem a vácuo, sistemas de embalagem por atmosfera |
| Laboratório | Câmaras de vácuo, unidades de destilação, liofilizadores |
| Farmacêutico | Liofilizadores (liofilizadores), unidades de filtragem a vácuo |
| Automação industrial. | Garras a vácuo robóticas, mesas a vácuo CNC, Fresadoras CNC. |
Conclusão
O sensor de pressão a vácuo oferece muitas vantagens. Desde automóveis até os setores aeroespacial e farmacêutico, eles demonstram seu valor. Os sensores de pressão a vácuo mais comuns e amplamente usados vêm com elementos sensores. Esse elemento se desvia quando submetido a mudanças de pressão em relação ao nível atmosférico.
Essa deflexão da membrana altera a resistência elétrica do elemento piezoresistivo. Essa alteração na resistência é medida em sinais elétricos. Esses sinais, após o processamento, aparecem na tela como números digitais. Lembre-se de que há diferentes tipos de sensores de pressão a vácuo. A operação de cada sensor pode variar.