Veel gebruikers worden geconfronteerd met de keuze tussen absolute druk-, overdruk- en verschildruksensoren. In dit artikel worden de principes, verschillen en praktische toepassingen van deze drie typen uitgelegd, zodat u een beter geïnformeerde keuze kunt maken.
Zoals weergegeven in de afbeelding (van links naar rechts: schema's van absolute, meter- en verschildruksensorchips), heeft een absolute druksensor een vacuümdichte binnenkant. Wanneer er druk wordt uitgeoefend op het oppervlak, meet het feitelijk de druk ten opzichte van een perfect vacuüm, waarbij de absolute drukwaarde wordt weergegeven. Een manometerdruksensor is inwendig afgedicht met atmosferische druk; wanneer er druk wordt uitgeoefend, meet het de druk ten opzichte van de lokale atmosferische druk. Een verschildruksensor heeft twee poorten voor druk 1 en druk 2 en geeft het verschil tussen de twee drukwaarden weer.
Toepassingen van absolute druksensoren: het meten van "absoluut vacuüm"
Een absolute druksensor meet de druk ten opzichte van een perfect vacuüm (referentiepunt nuldruk). Stel je voor dat je een hoge berg beklimt – de atmosferische druk daalt; omgekeerd, diep in de zee duiken – de druk stijgt scherp. De absolute druksensor meet deze "absolute" drukwaarde. Het referentiepunt is een vacuümtoestand waarin theoretisch gezien niets bestaat, waardoor het een absolute drukwaarde kan geven die niet verandert met de omgeving.
In meteorologische stations monitoren absolute druksensoren 24 uur per dag subtiele veranderingen in de atmosferische druk, waardoor cruciale gegevens voor weersvoorspellingen worden geleverd. In de lucht- en ruimtevaart helpen ze bij het bepalen van de hoogte van vliegtuigen, omdat de hoogte een directe relatie heeft met de atmosferische druk. Bij industriële processen zoals vacuümcoating en de productie van halfgeleiders is nauwkeurige controle van het vacuümniveau onlosmakelijk verbonden met uiterst nauwkeurige absolute druksensoren.
Toepassingen van manometerdruksensoren: het waarnemen van "relatief drukverschil"
In tegenstelling tot absolute druksensoren meten overdruksensoren de druk ten opzichte van de lokale atmosferische druk. Met andere woorden, hun referentiepunt is de atmosferische omgevingsdruk op de locatie van de sensor. Wanneer u de bandenspanning controleert met een bandenspanningsmeter, is de weergegeven waarde het verschil tussen de interne bandenspanning en de externe atmosferische druk – dit is een typische toepassing van manometerdrukmeting.
Dergelijke sensoren hebben meestal een ontluchtingspoort die wordt blootgesteld aan de omgevingsatmosfeer, waardoor ze automatisch de invloed van atmosferische drukveranderingen kunnen opheffen. Om deze reden worden overdruksensoren veel gebruikt in de industriële automatisering: van vloeistofdrukbewaking in pijpleidingen en beheer van persluchtsystemen tot keteldrukregeling, maar ook in medische apparaten zoals ventilatoren en bloeddrukmeters (de meeste huishoudelijke bloeddrukmeters meten feitelijk de overdruk). Ze vertellen ons of een systeem onder ‘positieve druk’ of ‘negatieve druk’ staat ten opzichte van de omringende omgeving, en hoeveel precies.
Differentiële druksensoren: ‘subtiele verschillen’ vastleggen
Een verschildruksensor is nog verfijnder. Het meet specifiek het verschil tussen twee drukpunten, ongeacht de absolute waarden van die drukken. Zie het als een rechter die zich alleen richt op het relatieve verschil tussen twee deelnemers.
Dit type sensor heeft twee drukpoorten, elk aangesloten op een van de twee te vergelijken drukbronnen. De toepassingsscenario's zijn zeer slim: bij de chemische productie meten drukverschilsensoren het drukverschil tussen twee punten in een pijpleiding om de stroomsnelheid te berekenen. In cleanrooms monitoren ze het drukverschil tussen binnen en buiten om ervoor te zorgen dat de richting van de luchtstroom voldoet aan de reinheidseisen. In de automobielsector worden ze niet alleen gebruikt voor het monitoren van de luchtinlaat van de motor, maar ook voor omgevingsfuncties zoals de detectie van brandstofdamplekken. Het is vermeldenswaard dat veel manometerdruksensoren eigenlijk speciale gevallen zijn van drukverschilsensoren: één drukpoort wordt blootgesteld aan de atmosfeer en meet specifiek het verschil tussen de systeemdruk en de atmosferische druk.
Conclusie
Van grootschalige industriële systemen tot medische apparaten op microschaal, van grondvoertuigen tot vliegtuigen, absolute, meter- en verschildruksensoren fungeren als stille wachters van de moderne technologie en houden voortdurend subtiele drukveranderingen in de gaten. Ze zijn misschien niet opvallend, maar vormen toch een cruciaal onderdeel van de sensorlaag van het Internet of Things, waarbij fysieke druksignalen worden omgezet in nauwkeurige digitale gegevens.
Met de ontwikkeling van MEMS-technologie worden druksensoren kleiner, slimmer en betaalbaarder, en blijven hun toepassingsgrenzen zich uitbreiden. De volgende keer dat u de weersvoorspelling bekijkt, uw bloeddruk meet of autorijdt, herinnert u zich misschien dat deze ingenieuze ‘druksensoren’ stilletjes onze veiligheid en gemak waarborgen en een wereld vormgeven die beter bekend, beter controleerbaar en beter te optimaliseren is.
