दबाव और प्रवाह सेंसर का चयन कैसे किया जाए?

दबाव और प्रवाह सेंसर का चयन कैसे किया जाना चाहिए?

हवा के प्रवाह दर को मापने के लिए दबाव सेंसर और प्रवाह सेंसर दोनों का उपयोग किया जा सकता है।

कई अनुप्रयोगों में, दबाव अंतर उत्पन्न करने के लिए आमतौर पर दोनों प्रकार के सेंसर का उपयोग प्रवाह-सीमित उपकरणों के साथ संयोजन में किया जाता है। कुछ "वायु प्रवाह" सेंसरों को उनकी आंतरिक प्रौद्योगिकियों पर आधारित होने के बजाय उनके अंशांकन तरीकों के कारण "विभेदक दबाव" सेंसर कहा जाता है। निम्नलिखित स्पष्टीकरणों का उद्देश्य इन दो प्रकार के सेंसरों के बीच अंतर को स्पष्ट करना, उनके अंतरों को स्पष्ट करना और यह इंगित करना है कि विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए कौन सा प्रकार अधिक उपयुक्त है।

वायु प्रवाह सेंसर क्या है?

सबसे सरल शब्दों में, एक वायु प्रवाह सेंसर, जिसे अधिक सटीक रूप से वायु द्रव्यमान प्रवाह सेंसर के रूप में जाना जाता है, दो दबाव बंदरगाहों वाला एक उपकरण है, जिसमें से गैस दूसरे बंदरगाह तक बहती है (चित्र 1 देखें)। सेंसर के अंदर गर्म सतह के साथ एक इंडक्शन तत्व होता है। जब गैस संवेदन तत्व के माध्यम से प्रवाहित होती है, तो ऊष्मा ऊपरी धारा से निचली धारा की ओर स्थानांतरित हो जाती है। यह प्रवाहित सामग्री के द्रव्यमान के अनुपात में एक थर्मल असंतुलन उत्पन्न करता है, जिसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट द्वारा मापा जा सकता है।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि सेंसर मानक परिस्थितियों में द्रव्यमान प्रवाह दर को मापता है, न कि गुजरने वाली गैस की वास्तविक मात्रा को। यद्यपि अधिकांश सेंसर तापमान के प्रभाव की भरपाई करते हैं, वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन गैसों के घनत्व को प्रभावित कर सकता है, जिससे आउटपुट परिणाम प्रभावित हो सकते हैं। इसके अलावा, विशिष्ट गैस मिश्रण के लिए द्रव्यमान प्रवाह सेंसर को कैलिब्रेट किया जाना चाहिए क्योंकि विभिन्न गैसों में अलग-अलग थर्मल गुण होते हैं।

द्रव्यमान प्रवाह सेंसर को कैलिब्रेट करें ताकि इसका आउटपुट दो बंदरगाहों के बीच दबाव ड्रॉप के समानुपाती हो, क्योंकि यह वास्तव में दबाव ड्रॉप है जो सेंसर के माध्यम से प्रवाह को संचालित करता है। इससे कुछ भ्रम हो सकता है क्योंकि ये सेंसर आमतौर पर अंतर दबाव सेंसर के रूप में बेचे जाते हैं, जबकि उनकी आंतरिक तकनीक वास्तव में प्रवाह को माप रही है।

डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर क्या है?

पारंपरिक अंतर दबाव सेंसर में भी दो दबाव पोर्ट होते हैं; हालाँकि, इन दोनों बंदरगाहों के बीच कोई गैस प्रवाह नहीं है। इसके विपरीत, दबाव अंतर को मापने के लिए दोनों बंदरगाहों के बीच एक एमईएमएस डायाफ्राम होता है। डायाफ्राम का विक्षेपण सिलिकॉन वेफर में प्रत्यारोपित पीज़ोरेसिस्टिव डिवाइस द्वारा मापा जाता है, और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट इसे आउटपुट सिग्नल में परिवर्तित करता है।

दबाव सेंसर और वायु गुणवत्ता प्रवाह सेंसर के बीच मुख्य अंतर

प्रवाह पथ

दबाव प्रवाह सेंसर और द्रव्यमान प्रवाह सेंसर के बीच सबसे स्पष्ट अंतर गैस प्रवाह पथ की उपस्थिति या अनुपस्थिति में निहित है। द्रव्यमान प्रवाह सेंसर के ठीक से काम करने के लिए, उसमें से गैस का गुजरना आवश्यक है। प्रवाह चैनल में कोई भी प्रतिबंध, जैसे गंदगी या तरल, वायुगतिकीय प्रतिरोध को बदल देगा, जिससे आउटपुट प्रभावित होगा। इसके विपरीत, दबाव सेंसर एक "मृत अंत" है। इसकी पाइपलाइन प्रणाली में एकमात्र गैस प्रवाह उच्च दबाव में गैस के संपीड़न या विस्तार के कारण होने वाली गैस की थोड़ी मात्रा है। पाइपलाइन प्रणाली में गंदगी या तरल केवल तभी आउटपुट अंतर पैदा करेगा जब पाइपलाइन लगभग पूरी तरह से अवरुद्ध हो। प्रवाह चैनल में संदूषण अंततः द्रव्यमान प्रवाह सेंसर की आंतरिक सतह का पालन करता है और संवेदन तत्व में गर्मी हस्तांतरण को भी प्रभावित कर सकता है, जिससे आउटपुट प्रभावित हो सकता है।

वायु प्रवाह सेंसर का उपयोग केवल तभी किया जाना चाहिए जब इससे गुजरने वाली गैस में कोई प्रदूषक न हो।

गुणात्मक एवं संकल्पात्मक

क्योंकि द्रव्यमान प्रवाह सेंसर एक थर्मोसेंसिव डिवाइस है, यह शून्य प्रवाह (या शून्य दबाव अंतर) पर तनाव-आधारित दबाव सेंसर से अधिक स्थिर है। हालाँकि, उपर्युक्त विफलता मोड सेंसर आउटपुट के ढलान को प्रभावित करेगा। दबाव सेंसर के सभी विफलता मोड उपकरण के शून्य दबाव ऑफसेट को प्रभावित करते हैं। दबाव सेंसर का ढलान शायद ही कभी बदलता है। इसके अलावा, कम प्रवाह दर पर द्रव्यमान प्रवाह सेंसर के संवेदन तत्व का आउटपुट उच्च प्रवाह दर की तुलना में अधिक होता है। इसका मतलब यह है कि भले ही आउटपुट को एक रैखिक सिग्नल में सही किया गया हो, बेहद कम प्रवाह दरों पर द्रव्यमान प्रवाह सेंसर का रिज़ॉल्यूशन अभी भी उच्च प्रवाह दरों की तुलना में बेहतर होगा। प्रेशर सेंसर का आउटपुट स्वाभाविक रूप से इसकी कार्य सीमा के भीतर रैखिक के करीब है, इसलिए रिज़ॉल्यूशन नहीं बदलेगा।

समतुल्य दबाव सेंसर की तुलना में, द्रव्यमान प्रवाह सेंसर में बहुत कम प्रवाह दर पर बेहतर रिज़ॉल्यूशन और स्थिरता होती है।

प्रदूषण रोधी संपत्ति

प्रवाह चैनल में संदूषण विभिन्न तरीकों से द्रव्यमान प्रवाह सेंसर के आउटपुट को प्रभावित कर सकता है। यहां तक ​​कि अगर संवेदन तत्व की सतह पर तरल या गंदगी की एक बहुत पतली परत बनती है, तो यह गर्मी हस्तांतरण में हस्तक्षेप करेगी और ढलान त्रुटियों का कारण बनेगी। इसके अलावा, यदि सेंसर का उपयोग बाईपास कॉन्फ़िगरेशन में किया जाता है, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, तो पाइपलाइन में प्रवाह प्रतिरोध को बढ़ाने वाला कोई भी कारक माप परिणामों को प्रभावित करेगा। जब पाइपलाइन अवरुद्ध हो जाती है, तो समान प्रवाह दर को गुजरने देने के लिए अतिरिक्त दबाव की आवश्यकता होती है, जो प्रवाह दर और दबाव के बीच संबंध को बदल देगा। इसके विपरीत, अंतर दबाव सेंसर की पाइपलाइन में लगभग कोई वायु प्रवाह नहीं है। दबाव में परिवर्तन उत्पन्न करने के लिए एकमात्र गतिविधि हवा का सेवन और निकास की थोड़ी मात्रा है। गंभीर रूप से बंद पाइपलाइनें उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में आवृत्ति प्रतिक्रिया समस्याओं का कारण बन सकती हैं; हालाँकि, सेंसर का आउटपुट सही होगा। एक ही माप के लिए प्रेशर सेंसर और मास एयर फ्लो सेंसर का एक साथ उपयोग करके, लगभग फुलप्रूफ सिस्टम बनाया जा सकता है। चूंकि दबाव सेंसर में अधिकांश विफलता मोड ऑफसेट को प्रभावित करेंगे, जबकि प्रवाह सेंसर में अधिकांश मोड ढलान को प्रभावित करेंगे, यह संभावना नहीं है कि ये दोनों डिवाइस एक ही तरह से एक साथ विफल हो जाएंगे।

दबाव सेंसर का ढलान द्रव्यमान वायु प्रवाह सेंसर की तुलना में अधिक स्थिर होगा और संदूषण से प्रभावित होने की संभावना कम होगी।

शून्य-बिंदु स्वचालित अंशांकन तकनीक

स्वचालित ज़ीरोइंग ज्ञात संदर्भ स्थितियों के तहत नमूना आउटपुट पर आधारित एक दबाव सेंसर अंशांकन तकनीक है, जो बाहरी आउटपुट त्रुटियों के अतिरिक्त सुधार की अनुमति देता है, जिसमें ऑफसेट त्रुटियां, थर्मल प्रभावों के कारण ऑफसेट (ऑफसेट परिवर्तन), और ऑफसेट बहाव शामिल हैं। यदि इस तकनीक को अनुप्रयोगों में लागू किया जा सकता है, तो यह द्रव्यमान प्रवाह सेंसर की समस्याओं से बचते हुए दबाव सेंसर के फायदे हासिल करने का एक सरल तरीका होगा।

बिजली की खपत

द्रव्यमान प्रवाह सेंसर में हीटर को ठीक से काम करने के लिए बिजली की आवश्यकता होती है और पहले से गरम करने और स्थिर करने के लिए थोड़े समय की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, अधिकांश दबाव सेंसरों में सरल प्रतिरोध व्हीटस्टोन ब्रिज बहुत कम करंट की खपत करता है और तेजी से स्थिर हो सकता है। एक सामान्य प्रवाह सेंसर को 10 एमए से 15 एमए की धारा की आवश्यकता हो सकती है, जबकि समान प्रदर्शन के दबाव सेंसर को केवल 2 एमए की आवश्यकता होती है। एक दबाव सेंसर का आउटपुट आमतौर पर 2 एमएस या उससे कम की सीमा के भीतर स्थिर रहता है, जबकि प्रवाह सेंसर को 35 एमएस की आवश्यकता हो सकती है। इससे ऊर्जा संरक्षण के लिए अपनाई गई बिजली आपूर्ति साइकिलिंग रणनीति की प्रभावशीलता बहुत कम हो जाती है।

दबाव सेंसर आमतौर पर कम-शक्ति अनुप्रयोगों में पसंद किए जाते हैं।

आवृत्ति प्रतिक्रिया

दबाव सेंसर का संवेदन तत्व एक यांत्रिक डायाफ्राम है। इसकी आवृत्ति आमतौर पर 10 kHz से अधिक होती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, सेंसर प्रतिक्रिया आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा प्रदान की गई लगभग 1 किलोहर्ट्ज़ तक सीमित होती है। इसके विपरीत, एयरफ्लो सेंसर तेजी से बदलते एयरफ्लो पर अधिक धीमी गति से प्रतिक्रिया करते हैं और तेजी से होने वाले परिवर्तनों को औसत कर देते हैं - प्रीहीटिंग समय में अंतर को याद रखें। द्रव्यमान प्रवाह सेंसर की आवृत्ति प्रतिक्रिया को सटीक रूप से मापना थोड़ा अधिक कठिन है। हालाँकि, ज्यादातर मामलों में, यह 100 हर्ट्ज़ से कम हो सकता है। यह अंतर एप्लिकेशन में प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है.