سنسور فشار برودون (Bourdon Tube Pressure Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور فشار برودون (Bourdon Tube Pressure Sensor) :
سنسور فشار برودون یکی از قدیمی ترین و پرکاربردترین سنسورهای فشار مکانیکی است. عنصر حساس آن یک لوله (معمولا با سطح مقطع غیردایره ای، مثلا بیضی) است که به شکل C، حلزونی (spiral) یا مارپیچ (helical) خمیده شده است. یک سر لوله به منبع فشار متصل است و سر دیگر آن بسته است. با اعمال فشار سیال به داخل لوله، سطح مقطع لوله تمایل به دایره ای شدن پیدا می کند که باعث صاف شدن (باز شدن) خمیدگی لوله می شود. این حرکت در انتهای آزاد لوله قابل اندازه گیری است.
مقدار جابجایی انتهای لوله متناسب با فشار اعمالی است (در محدوده الاستیک). این جابجایی کوچک است و معمولا با یک اهرم و چرخ دنده به حرکت یک عقربه روی صفحه مدرج تبدیل می شود (در گیج های آنالوگ). در نسخه های الکترونیکی، جابجایی می تواند با یک کرنش سنج، LVDT یا پتانسیومتر به سیگنال الکتریکی تبدیل شود.
مزایا: سادگی، استحکام، عدم نیاز به منبع تغذیه (در نوع آنالوگ)، محدوده فشار بسیار وسیع (از خلاء تا چند هزار بار)، و هزینه نسبتا پایین برای کاربردهای عمومی. معایب: دقت متوسط (معمولا ۰.۵٪ تا ۲٪)، هیسترزیس مکانیکی، پاسخ فرکانسی پایین (مناسب برای فشارهای استاتیک یا با تغییرات کند)، و ابعاد نسبتا بزرگ.
\[ \text{زاویه بازشدگی } \theta \propto P \]جنس لوله برودون بر اساس سازگاری با سیال و محدوده فشار انتخاب می شود: برنز (برای فشارهای پایین و آب/هوا)، فولاد زنگ نزن (برای اکثر کاربردهای صنعتی)، مونل (برای محیط های خورنده)، و آلیاژهای خاص (برای فشارهای بسیار بالا). شکل لوله نیز به کاربرد بستگی دارد: نوع C برای فضاهای محدود، نوع حلزونی برای حساسیت بیشتر (طول موثر بیشتر)، و نوع مارپیچ برای فشارهای بسیار بالا.
کاربردها: گیج های فشار صنعتی (که در تابلوی تجهیزات دیده می شوند)، کمپرسورها، پمپ ها، خطوط لوله، بویلرها، و تجهیزات هیدرولیک. این سنسورها همچنان به دلیل قابلیت اطمینان و سادگی، یکی از رایج ترین روش های نمایش فشار محلی (محلی) هستند.
کالیبراسیون با manometer یا dead weight tester انجام می شود. نکته مهم در استفاده: نباید از حداکثر فشار نامی تجاوز کرد، زیرا باعث تغییر شکل دائمی و خرابی گیج می شود. همچنین باید از ضربه و لرزش محافظت شود. در نوع الکترونیکی، سنسور فشار برودون با مبدل (ترانسمیتر) ترکیب می شود تا خروجی استاندارد ۴-۲۰ میلی آمپر یا ولتاژ ارائه دهد. این سنسورها با وجود سنسورهای مدرن MEMS، هنوز در بسیاری از صنایع جایگاه خود را حفظ کرده اند.
