Czujnik ciśnienia to element pomiarowy służący do określania ciśnienia cieczy lub gazu i przekształcania tej wartości na sygnał odczytywany przez urządzenie sterujące, wyświetlacz albo system automatyki. Spotyka się także określenia sensor ciśnienia, przetwornik ciśnienia i czujnik ciśnieniowy, choć przetwornik zwykle oznacza element ze znormalizowanym sygnałem wyjściowym. Takie rozwiązania pracują między innymi w samochodach, pompach, sprężarkach i instalacjach przemysłowych.
Zasada działania i rodzaje czujników ciśnienia
Działanie czujnika ciśnienia opiera się najczęściej na odkształceniu membrany lub innego elementu pomiarowego pod wpływem nacisku medium. Powstała zmiana jest zamieniana na sygnał elektryczny odpowiadający wartości ciśnienia. W zależności od konstrukcji wykorzystuje się między innymi układy piezorezystancyjne, tensometryczne, pojemnościowe lub piezoelektryczne. Elektronika czujnika może dodatkowo przetwarzać i przekazywać wynik do sterownika albo wskaźnika.
Czujniki ciśnienia różnią się również sposobem odniesienia pomiaru. Czujnik ciśnienia względnego porównuje wartość z ciśnieniem atmosferycznym, natomiast czujnik ciśnienia bezwzględnego odnosi wynik do próżni. Czujnik różnicy ciśnień mierzy różnicę pomiędzy dwoma punktami układu. Wyniki mogą być podawane między innymi w paskalach Pa, kilopaskalach kPa, barach albo jednostkach psi.
Zastosowanie w instalacjach, systemach TPMS oraz dobór sensora
Czujnik ciśnienia służy do kontrolowania parametrów pracy wielu instalacji i urządzeń. W układach wodnych nadzoruje pracę pomp i ciśnienie w przewodach, a w pneumatyce kontroluje sprężone powietrze. W klimatyzacji i chłodnictwie mierzy parametry czynnika roboczego, natomiast w motoryzacji wykorzystuje się go między innymi do pomiaru ciśnienia paliwa, oleju, powietrza w kolektorze oraz powietrza w oponach. Występują także w automatyce przemysłowej i urządzeniach medycznych.
W samochodach szczególnie znany jest czujnik ciśnienia w oponach współpracujący z systemem TPMS, czyli Tire Pressure Monitoring System. W systemie bezpośrednim sensor umieszczony przy kole mierzy ciśnienie i przekazuje dane do elektroniki pojazdu. System pośredni nie korzysta z osobnego czujnika ciśnienia w każdym kole, lecz szacuje zmiany na podstawie danych z czujników prędkości obrotowej kół. Oba rozwiązania pomagają wykrywać spadek ciśnienia w ogumieniu.
Przy doborze czujnika znaczenie mają przede wszystkim zakres pomiarowy, dokładność, rodzaj przyłącza, temperatura pracy oraz medium, z którym element będzie miał kontakt. Istotny jest także sposób przekazywania danych, ponieważ czujniki mogą generować sygnał analogowy, na przykład napięciowy lub prądowy, albo komunikować się cyfrowo. Konstrukcja powinna odpowiadać miejscu montażu i warunkom pracy, zwłaszcza gdy występują drgania, wilgoć lub zmiany temperatury.
Czujnik ciśnienia zamienia wielkość fizyczną na informację możliwą do wykorzystania przez elektronikę. Może prezentować wynik użytkownikowi albo przekazywać go do sterownika, który na tej podstawie reguluje pracę urządzenia. Od instalacji wodnej i sprężarki po system TPMS w samochodzie zasada pozostaje podobna: wykrycie zmiany ciśnienia i przekształcenie jej w czytelny sygnał pomiarowy.