Is cuid é braiteoir brú a dhéileálann an chuid is mó d’innealtóirí mar bhosca dubh. Cothaíonn tú brú gáis dó, tugann sé voltas nó uimhir ar ais, agus is gnách é sin chomh fada agus a thochann duine ar bith. Tá sé sin ceart go leor go dtí go mbeidh ort ceann a phiocadh, ceann a dhífhabhtú, nó a mhíniú do chustaiméir cén fáth a léann dhá bhraiteoir go difriúil. Ag an bpointe sin caithfidh an bosca dubh teacht ar oscailt. Osclaíonn an t-alt seo é, ón membrane sileacain go dtí an t-aschur digiteach.
Tógann muid braiteoirí brú le haghaidh maireachtála, agus thugamar faoi deara go dtagann na ceisteanna céanna arís agus arís eile. Conas a mhothaíonn píosa sileacain brú gáis nach féidir leis fiú teagmháil a dhéanamh leis? Cén fáth a bhfuil an oiread sin cúraim ag an mbileog sonraí faoin teocht? Cad a cheannaíonn ADC 24-giotán dom i ndáiríre? Is é seo an prionsabal oibre, mhínigh sé an bealach a mínímid é do chustaiméir a gcaithfidh muinín a bheith aige as an uimhir ar an scáileán.
Pianbhreith Amháin, Ansin na Sonraí
Scrios gach rud eile, agus déanann gach braiteoir brú an rince trí chéim chéanna:
- Déanann brú membrane a dhífhoirmiú. Gluaiseann scairt tanaí nuair a bhrúlann an gás air.
- Athraíonn an dífhoirmiúchán maoin leictreach. Friotaíocht, toilleas, nó athshondas, ag brath ar an gcineál braiteora.
- Casadh aeroiriúnaithe comharthaí a athraíonn go aschur inúsáidte. Glanann aimplitheoir, ADC, agus cúiteamh teochta suas go voltas nó i bhfocal digiteach é.
Is é an membrane an croí. Is é an chuid eile ná pacáistiú agus léiriú. Má thuigeann tú an membrane, tuigeann tú an braiteoir.
Piezoresistive: An Prionsabal Taobh thiar d’Fhórchuid Braiteoirí Brú Gáis
Is é an teicneolaíocht is mó chun brú gáis a thomhas, go háirithe sna codanna MEMS dlúth a fhaigheann tú ar chlár, braite piezoresistive. Is fiú a thuiscint i gceart mar is é sin atá á chur síos go ciúin ar do chuid sonraí.
An membrane sileacain
Tosaíonn braiteoir brú MEMS mar scairt cearnach nó ciorclach eitseáilte isteach i sliseog sileacain. Taobh thiar den scairt sin tá cuas séalaithe nó aeráilte. Nuair a bhrúitear brú gáis ar thaobh amháin den scairt, lúbann sé. Tá an lúbadh beag bídeach, micriméadar ar a mhéad, ach tá sé fíor, agus tá sé comhréireach leis an difríocht brú ar fud an scannáin. Is í an chomhréireacht sin an tomhas iomlán.
Úsáideann braiteoirí brú gáis membrane níos tanaí, níos comhlíonta ná páirteanna leachtacha nó hiodrálacha, ar chúis fhisiceach shimplí. Tá gás in-chomhbhrúite agus éadrom, mar sin is gnách go mbíonn na brúnna beaga, na mílte nó na céadta cileagpascal seachas meigeapascal. Tugann scannán tanaí an íogaireacht a theastaíonn ó na brúnna ísle sin.
An éifeacht piezoresistive
Tá quirk úsáideach ag sileacain. Nuair a bhrúitear go meicniúil é, athraíonn a fhriotaíocht leictreach. Bend píosa sileacain dópáilte agus téann a fhriotaíocht suas nó síos ag brath ar threo an strain. Is é seo an éifeacht piezoresistive, agus is é an trasducer a iompaíonn lúbadh fisiceach ina chomhartha leictreach.
Ar dísle an bhraiteora, déantar ceithre piezoresistor a ionchlannú ag na pointí ar an scannán ina bhfuil an brú is airde. Nuair a lúbann an scairt, tá dhá cheann acu sínte agus déantar dhá cheann díobh a chomhbhrú, agus mar sin bogann a bhfriotaíocht i dtreonna eile.
Droichead na Cruithneachta
Sreangaítear na ceithre fhriotóir sin isteach i droichead Wheatstone. Tá dhá bhuntáiste ollmhór ag an droichead a fhágann gur fiú an trioblóid é.
Gcéad dul síos, tá sé difreálach. In ionad friotóir amháin a léamh agus a bheith ag súil go gcuirfear an sruth ar ceal, léann sé an difríocht idir an péire sínte agus an péire comhbhrúite. Déanann sé sin an íogaireacht a dhúbailt go garbh agus, níos tábhachtaí fós, cuireann sé ar ceal na hathruithe comh-mhodha a bhuaileann na ceithre fhriotóir go cothrom. Is é an teocht an ceann mór, toisc go mbraitheann friotachas freisin ar an teocht. Déanann an droichead a lán de sin a dhealú sula sroicheann sé an t-aimplitheoir riamh.
Sa dara háit, tá sé cóimheasmhéadrach ar an mbealach is maith le hinnealtóirí analógacha. Cuirtear an t-aschur in iúl mar chodán den voltas excitation, rud a fhágann go bhfuil an dearadh tosaigh níos glaine agus an calabrú níos cobhsaí.
Is é seo an ciseal pictiúr is mó daoine nuair a cheapann siad ar braiteoir brú, agus is é an pictiúr ceart. membrane sileacain, ceithre fhriotóir ionchlannaithe, droichead amháin. Baineann an chuid eile den alt le cad a tharlaíonn don chomhartha droichead sin.
Trí Phrionsabal Eile, Go hachomair
Ní piezoresistive an t-aon bhealach chun é seo a chraiceann. Léiríonn triúr eile go minic go leor gur cheart duit iad a aithint de réir ainm.
Capacitive. Cruthaíonn scannán solúbtha agus pláta seasta toilleoir. Athraíonn brú an bhearna, rud a athraíonn an toilleas. Tá meas ag braiteoirí capacitive as cumhacht an-íseal agus réiteach den scoth ag brú íseal, agus is é sin an fáth go bhfuil úinéireacht acu ar chríoch íseal an mhargaidh baraiméadar agus altimeter. Teastaíonn leictreonaic cúramach léite amach uathu chun na toilleas beag bídeach a láimhseáil.
Písileictreach. Gineann criostail áirithe muirear nuair a chuirtear strus meicniúil orthu. Freagraíonn braiteoirí piezoelectric ach amháin athruithe i mbrú, gan luach seasta, agus mar sin is rogha iad le haghaidh tomhais dinimiciúla, bíoga dócháin, turraing, fuaimíocht. Ní féidir leo brú statach a shuíonn ansin a thomhas.
athshondach. Athraíonn an brú minicíocht athshondach struchtúr creathadh, agus is féidir minicíocht a thomhas le cruinneas an-mhór. Tá braiteoirí athshondach costasach agus neamhchoitianta, in áirithe do na hionstraimí de ghrád méadreolaíochta nuair is cruinneas an t-aon rud atá tábhachtach.
Maidir le braiteoir brú gáis ginearálta, tá tú beagnach i gcónaí sa champa piezoresistive nó capacitive.
Iomlán, Tomhsaire nó Difreálach: An Fráma Tagartha
Ní thomhaiseann braiteoir brú brú sa teibí riamh. Tomhaiseann sé brú difríocht trasna a membrane. Cinneann an méid a shuíonn ar an taobh eile den scannán sin cé acu de thrí chineál léitheoireachta a gheobhaidh tú. Is é seo an t-idirdhealú a thurais suas innealtóirí inniúla ar shlí eile, mar sin faigheann sé a chuid féin alt agus a alt féin.
- Absalóideach tagraíonn braiteoirí d'fholús séalaithe taobh thiar den scannán. Léann siad fíorbhrú an gháis, neamhspleách ar an aimsir agus ar airde.
- Tomhsaire déanann braiteoirí tagairt don atmaisféar áitiúil ar an taobh cúil. Léann siad an difríocht idir an gás agus an t-aer timpeall air.
- Difreálach nochtar braiteoirí an dá thaobh den membrane, agus léann siad an difríocht idir dhá bhrú gáis go díreach.
Le haghaidh tomhais gáis is gnách go dtagann an rogha síos go dtí an tomhas iomlán in aghaidh an tomhsaire. Baraiméadar nó altiméadar absalóideach. Déantar tomhas ar líne aeroibrithe a ndéantar monatóireacht air in aghaidh an tseomra. Roghnaigh mícheart agus cuireann fritháireamh ar mhéid atmaisféar atá ag gluaiseacht go mall nach féidir aon méid calabraithe le sruth a shocrú as do léamh.
Ó membrane go Uimhir: An Slabhra Comhartha
Táirgeann an droichead voltas difreálach beag bídeach, millivolts ar an mbealach is fearr. Is éard atá i gceist le dul as sin go dtí uimhir iontaofa ná slabhra de cheithre chéim, agus is é gach ceann díobh an áit a nochtann braiteoir saor é féin.
Aimpliú. Treisíonn aimplitheoir ionstraimíochta an comhartha droichead millivolt suas go dtí leibhéal ar féidir leis an gcuid eile den slabhra oibriú leis, agus é ag diúltú don torann a roinneann an dá ionchur.
Comhshó analógach go digiteach. Is focal digiteach é an voltas aimplithe. Anseo tá tábhacht mhór le réiteach an ADC, toisc go socraíonn sé an t-athrú brú is lú is féidir leis an gcóras a chur in iúl. Tá ADC 24-giotán coitianta i braiteoirí gáis cáilíochta, ní toisc go bhfuil gá le duine ar bith fiche is ceithre giotán fíor-chruinneas, ach toisc go dtugann sé spás cloiginn réitigh chun pascal a réiteach as céad cileavata ar scála iomlán.
Cúiteamh teochta. Sreabhann an droichead agus an t-aimplitheoir araon le teocht, agus leathnaíonn agus conarthaíonn an gás féin. Tomhaiseann an braiteoir a theocht dísle féin agus cuireann sé ceartúchán stóráilte i bhfeidhm, teocht iltéarmach go hiondúil. Léifidh braiteoir gan cúiteamh ar-sliseanna go difriúil ag 5°C ná ag 40°C, agus ní féidir le calabrú seachtrach ar bith é sin a ghlanadh chomh maith agus is féidir leis an dísle féin.
Aschur digiteach. Éiríonn an brú ceartaithe ina luach ar bhus I²C nó SPI, réidh le gur féidir le micrea-rialaitheoir a léamh go díreach.
Ceann de na bealaí is glaine chun smaoineamh ar braiteoir brú digiteach nua-aimseartha ná go bhfuil an slabhra comhartha ar fad comhbhrúite ar an dísle. Tá an membrane, an droichead, an amplifier, an ADC, agus an cúiteamh teochta go léir ina gcónaí i bpacáiste amháin. Is é sin an difríocht idir braiteoir MEMS a cheannaíonn tú inniu agus droichead amh a mbeadh ort a thógáil timpeall fiche bliain ó shin.
Na Sonraíochtaí a Rialaíonn Cruinneas i ndáiríre
Agus an prionsabal idir lámha, ní bhíonn uimhreacha na mbileog sonraí treallach. Is iad na trí ábhar a bhaineann le tomhas gáis ná réiteach, cruinneas coibhneasta, agus iompar teochta.
Rún Is é an t-athrú brú is lú is féidir leis an braiteoir idirdhealú a dhéanamh, agus tá sé socraithe ag an ADC agus an t-urlár torainn, ní ag an raon iomlán. Is é seo an uimhir a chinneann cé acu an bhfeiceann tú sceitheadh mall nó athrú beag airde.
Cruinneas coibhneasta is é atá in atrialltacht athruithe beaga gar do phointe oibriúcháin. Is féidir cruinneas meánscála iomlán a bheith ag braiteoir agus fós éagsúlachtaí beaga a réiteach go hálainn, agus d'fhormhór na bhfeidhmchlár gáis is í an uimhir mionathraithe an ceann is cúram duit.
Comhéifeacht teochta is é an sruth in aghaidh na céime. Cónaíonn braiteoir brú gáis i ndomhan ina ngluaiseann an teocht i gcónaí, agus beidh cuid neamhchúitithe ag fánaíocht níos mó ná an comhartha atá tú ag iarraidh a léamh. Athraíonn cúiteamh ar sliseanna é seo ó mhodh teip go fadhb réitithe, agus is é sin an fáth gur fiú íoc as.
Tá iompar fadtéarmach tábhachtach freisin. I dtimpeallacht gháis ghlan, neamhchreimneach, cobhsaíocht thar na blianta is é an rud a choinníonn an braiteoir ó bheith ag sileadh go ciúin isteach in aláram bréagach nó go léamh caillte.
Gás a Thomhas go Sonrach: Na Gaistí
Níl gás leachtach, agus go háirithe trí airíonna braiteoirí brú bite gáis.
Comhbhrúiteacht. Stórálann gás fuinneamh go leaisteach, mar sin iomadaíonn athruithe brú go tapa agus go glan, ach bogann athruithe beaga teochta an brú go leor freisin. Léireoidh córas líonta gás a théamh suas ardú brú is fisic é, ní sceitheadh. Sin é an fáth go bhfuil níos mó tábhachta ag cúiteamh teochta don ghás ná don ola hiodrálach.
Taise agus comhdhlúthú. Comhdhlúthaíonn gás tais ina bhraoiníní ar dhromchla fuar, agus athraíonn braoinín ina suí ar an eilimint braite a léamh agus féadann sé é a chreimeadh le himeacht ama. Is iad treoshuíomh calafoirt agus séalaithe pacáiste na réitigh.
Comhoiriúnacht meáin. Ionsaíonn roinnt gáis an ghreamaitheach, an glóthach, nó miotail an phacáiste braiteora. D'fhéadfadh sé nach mbeadh braiteoir atá mín san aer i ngás atá saibhir i sulfair nó i ngás creimneach. Bíodh a fhios agat cén gás a rachaidh i dteagmháil leis an scannán.
Is é an beart beir leat praiticiúil gur fadhb córais é braiteoir brú gáis, ní fadhb comhpháirte. Na bearta sileacain i gceart; is iad an tithíocht, an calafort, an cúiteamh agus an calabrú a shocraíonn an gciallaíonn an uimhir a thuairiscíonn sé cad a cheapann tú a chiallaíonn sé.
Braiteoir a roghnú, go praiticiúil
Titeann an prionsabal isteach in oideas gearr roghnaithe:
- Roghnaigh an tagairt ar dtús. Iomlán, tomhsaire, nó difreálach. Faigh seo mícheart agus níl aon rud eile tábhachtach.
- Meaitseáil an raon leis an bhfeidhmchlár. Tugann braiteoir gáis a oibríonn gar do scála iomlán an réiteach is fearr duit. Caitheann duine a rátáil deich n-uaire ró-ard an chuid is mó de. Sin é an fáth go n-éilíonn iarratas gáis ísealbhrú cuid rang 1 barra, ní ceann 100 barra.
- Seiceáil na sonraíochtaí réitigh agus teochta, ní hamháin cruinneas scála iomlán. Sin iad na huimhreacha a chinneann feidhmíocht sa saol fíor.
- Is fearr riochtú comhartha ar-sliseanna. Ciallaíonn aimplitheoir, ADC, agus cúiteamh atá comhtháite cheana féin níos lú áiteanna inar féidir leat earráid a thabhairt isteach.
Suíonn ár WF5803F féin sa phictiúr seo mar bharaiméadar digiteach MEMS piezoresistive: membrane sileacain, droichead Wheatstone, ADC 24-giotán, agus cúiteamh teochta sliseanna i bpacáiste LGA amháin, le haschur I²C agus SPI. Clúdaíonn an chumraíocht 1 barra 10 go 1300 hPa, a théann trasna an bhunlíne atmaisféarach móide corrlach úsáideach, le cruinneas coibhneasta ± 0.03 hPa. Is sampla maith nithiúil é de gach rud a chuireann an t-alt seo síos air, toisc go bhfuil sé ar fad ar aon dísle amháin.
You do not have to remember the whole principle to use a pressure sensor well. You only have to remember that the number in your firmware is the end of a chain that began with a silicon membrane bending. If the chain is solid, you can trust the number. That is what this whole article was really about.
