سنسور فشار پتانسیومتری (Potentiometric Pressure Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فشار پتانسیومتری (Potentiometric Pressure Sensor) :
سنسور فشار پتانسیومتری یک نوع ساده و قدیمی از سنسورهای فشار است که در آن، جابجایی ناشی از فشار (معمولا توسط یک بوردون تیوب یا دیافراگم) به حرکت مکانیکی یک لغزنده (wiper) روی یک مقاومت (پتانسیومتر) تبدیل می شود. با تغییر فشار، موقعیت لغزنده تغییر کرده و در نتیجه مقاومت بین لغزنده و یک سر ثابت تغییر می کند. این تغییر مقاومت را می توان به راحتی با یک ولتاژ ثابت و اندازه گیری ولتاژ خروجی (تقسیم ولتاژ) به دست آورد.
عنصر حسگر اولیه می تواند یک بوردون تیوب (لوله خمیده) باشد که تحت فشار تمایل به صاف شدن دارد، یا یک دیافراگم که به یک میله متصل است. حرکت مکانیکی این عنصر به لغزنده منتقل می شود. پتانسیومتر می تواند از نوع سیم پیچی (wirewound) یا فیلم کربنی/پلاستیکی باشد. نوع سیم پیچی دقت بالاتر و عمر مکانیکی بیشتری دارد.
\[ V_{out} = V_{ref} \cdot \frac{R_{wiper}}{R_{total}} \propto P \]مزیت اصلی این سنسورها سادگی و خروجی ولتاژ قوی است که نیاز به تقویت چندانی ندارد. آنها می توانند با DC کار کنند و مدار واسط ساده ای دارند. معایب بسیار قابل توجهی نیز دارند: اصطکاک مکانیکی و سایش لغزنده باعث کاهش عمر و ایجاد نویز می شود، وضوح (resolution) محدود است (مخصوصا در نوع سیم پیچی)، به لرزش حساس هستند، و سرعت پاسخ مکانیکی پایینی دارند. همچنین ابعاد آنها نسبتا بزرگ است.
به دلیل معایب ذکر شده، امروزه کاربرد این سنسورها بسیار محدود شده است و در کاربردهای جدید، سنسورهای حالت جامد (پیزومقاومتی یا خازنی) جایگزین آنها شده اند. با این حال، در برخی کاربردهای خاص که سادگی مدار و خروجی قوی اهمیت دارد، یا در سیستم های قدیمی که تعویض حسگرها هزینه بالایی دارد، ممکن است هنوز یافت شوند.
کاربردهای تاریخی: صنایع خودرو (سنسور فشار روغن قدیمی)، هواپیماها (اندازه گیری فشار روغن و سوخت)، تجهیزات صنعتی ساده. امروزه بیشتر در آموزش و آزمایشگاه ها برای نشان دادن اصل کار دیده می شوند. پتانسیومترهای مدرن با فیلم پلاستیکی (conductive plastic) عمر و وضوح بهتری دارند اما همچنان با سنسورهای MEMS رقابت نمی کنند.
رفتار خروجی در این سنسورها ذاتا خطی است اگر پتانسیومتر خطی باشد و جابجایی لغزنده متناسب با فشار باشد. اما اصطکاک و لقی مکانیکی می تواند باعث هیسترزیس و خطا شود. کالیبراسیون معمولا با تنظیم ولتاژ مرجع و موقعیت صفر انجام می شود.
