التاريخ الحديث لأجهزة استشعار الضغط

في جميع أنواع مستشعر يتميز مستشعر الضغط بصغر حجمه وخفة وزنه وحساسيته العالية وثباته وموثوقيته وانخفاض تكلفته وسهولة دمجه، مما يجعله مناسبًا للاستخدام على نطاق واسع في قياسات الضغط والارتفاع والتسارع وتدفق السوائل ومستوى السوائل والتحكم فيها. كما يُستخدم على نطاق واسع في مجالات الري والجيولوجيا والأرصاد الجوية والكيمياء والطب والرعاية الصحية وغيرها. ونظرًا لأن هذه التقنية تجمع بين المعالجة ثنائية الأبعاد والمعالجة ثلاثية الأبعاد، مما يسهل دمجها، يمكن استخدامها في صناعة أجهزة قياس ضغط الدم وسرعة الرياح وعدادات المياه وغيرها. مقياس الضغط أجهزة الإنذار الإلكترونية والآلية، وغيرها. وصلت تقنية مستشعرات الضغط إلى مرحلة النضج، حيث أصبحت تشمل جميع أنواع المستشعرات، وتتميز بأداء مستقر للغاية، ونسبة عالية ضمن فئتها. لذا، يجب على الفنيين المتخصصين في القياس والتحكم الآلي الحديثين فهم حالة البحث واتجاهات تطوير مستشعرات الضغط محليًا وعالميًا. يتميز مستشعر الضغط الحديث باختراع مستشعر أشباه الموصلات، والذي يمكن تقسيمه إلى أربع مراحل تطوير. سنستعرض هذه المراحل الأربع من خلال دراسة أجهزة القياس: المرحلة الأولى: الاختراع (1945-1960). شهدت هذه المرحلة بشكل رئيسي اختراع الترانزستور ثنائي القطب في عام 1947. ومنذ ذلك الحين، تم توسيع نطاق استخدام مواد أشباه الموصلات. سميث، سي. (1945). اكتشف سميث التأثير الكهروإجهادي للسيليكون والجرمانيوم، أي أنه عند تطبيق قوة خارجية على مادة أشباه الموصلات، تتغير مقاومتها بشكل ملحوظ. وبناءً على مبدأ مستشعر الضغط المصنوع من شريحة مقاومة للإجهاد تُلصق على غشاء معدني، يتم قياس إشارة القوة وتحويلها إلى إشارة كهربائية. في هذه المرحلة، كان الحد الأدنى للحجم حوالي 1 سم. المرحلة الثانية (1960-1970): مع تطور تقنية نشر السيليكون، قام الفنيون في مجال السيليكون (001) أو (110) باختيار بلورة مناسبة لنشر مقاومة الإجهاد على سطح البلورة مباشرةً، ثم ثنيها من الخلف لتشكيل غشاء سيليكون مرن رقيق، يُعرف باسم كوب السيليكون. يتميز هذا النوع من مستشعرات كوب السيليكون بصغر حجمه وخفة وزنه وحساسيته العالية واستقراره الجيد وتكلفته المنخفضة وسهولة دمجه مع المعادن، مما يجعله ذا إمكانات كبيرة للتطوير التجاري. المرحلة الثالثة للتسويق (1970-1980): في نظرية انتشار السيليكون باستخدام تقنية الحفر غير المتناحي للسيليكون، تم إعطاء الأولوية لتقنية معالجة مستشعر السيليكون بالانتشار، مع التركيز على كل مرحلة من مراحل تآكل السيليكون. ويمكن التحكم في سمك طبقة السيليكون آليًا باستخدام تقنية المعالجة غير المتناحية للسيليكون. وتشمل الطرق الرئيسية: طريقة الحفر على شكل حرف V، وطريقة التعليق الآلي السميك بالبورون، وطريقة الأكسدة الأنودية، وطريقة التعليق الآلي، وطريقة التعليق الآلي المُتحكم بها بواسطة الحاسوب الصغير. ونظرًا لإمكانية حدوث التآكل على أسطح متعددة في وقت واحد، يُمكن إنتاج آلاف أغشية ضغط السيليكون في آن واحد، مما يُحقق التكامل في نموذج معالجة المصنع، ويُقلل التكلفة بشكل أكبر. 4. مرحلة المعالجة الميكانيكية (1980 - ) مع نهاية القرن الماضي، أدى ظهور تقنية النانو إلى إمكانية استخدام تقنية المعالجة الميكانيكية الدقيقة. من خلال عملية التصنيع، يمكن التحكم في مستشعر الإجهاد الهيكلي بواسطة معالجة حاسوبية، مما يؤثر على إمكانية التحكم فيه ضمن نطاق مستوى الميكرون. باستخدام هذه التقنية، يمكن معالجة وحفر الخنادق والقطع والأغشية على مستوى الميكرون، مما جعل مستشعر الضغط يدخل مرحلة الميكرون. الدوائر المتكاملة (يمكن لمستشعر ضغط MEMS استخدام دوائر متكاملة مماثلة) وتقنية التصميم وعملية التصنيع، تتميز بدقة عالية وتكلفة منخفضة للإنتاج الضخم، مما يجعلها مناسبة للإلكترونيات الاستهلاكية وتُستخدم على نطاق واسع في منتجات التحكم في العمليات الصناعية منخفضة التكلفة. فتحت مستشعرات MEMS الباب أمام منتجات التحكم في الضغط منخفضة التكلفة، مما جعله بسيطًا وسهل الاستخدام وذكيًا. يعتمد مستشعر الضغط على الكمية الميكانيكية التقليدية للتشوه الميكانيكي للمطاط المعدني، وتحويل التشوه المرن للكمية الميكانيكية إلى طاقة خرج، وبالتالي لا يمكن القيام بذلك مثل مستشعر ضغط MEMS صغير مثل الدائرة المتكاملة، وتكلفته أعلى بكثير من تكلفة مستشعر ضغط MEMS. بالمقارنة مع مستشعر الكمية الميكانيكية التقليدي، فإن حجم مستشعر ضغط MEMS أصغر حجمًا، بحد أقصى لا يتجاوز 1 سم، مما يجعلها ذات فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بالأجهزة التقليدية وغيرها؛ ميكانيكية بالكامل؛ تحسين كبير في تكنولوجيا التصنيع. إن الاتجاه المستقبلي لتطوير مجال أبحاث مستشعرات الضغط في دول العالم واسع جدًا، ويكاد يتغلغل في جميع مناحي الحياة، ولكن يمكن تلخيصه بشكل أساسي في الاتجاهات التالية، كما نرى مرة أخرى من مصنع معدات كاتي للأجهزة: 1- التصغير: يزداد الطلب في السوق حاليًا على مستشعرات الضغط الصغيرة، حيث يمكن لهذه المستشعرات الصغيرة العمل في ظروف قاسية، وتتطلب القليل من الصيانة، كما أن تأثيرها على البيئة المحيطة ضئيل أيضًا، ويمكن وضعها في كل عضو مهم من أعضاء الجسم لجمع المعلومات، دون التأثير على الحياة الطبيعية للأفراد. على سبيل المثال، يتراوح نطاق مستشعر Entran الأمريكي من 2 إلى 500 رطل لكل بوصة مربعة، ويبلغ قطره 1.27 مم فقط، ويمكن وضعه في الأوعية الدموية في الجسم دون تأثير كبير على الدورة الدموية. 2- التكامل: يتم دمج مستشعرات الضغط بشكل متزايد مع مستشعرات قياس أخرى لتشكيل نظام قياس وتحكم. في التحكم في العمليات وأتمتة المصانع، يمكن للنظام المتكامل تحسين سرعة وكفاءة التشغيل. 3. الذكاء: بفضل ظهور الدوائر المتكاملة، يمكن إضافة بعض المعالجات إلى الدائرة المتكاملة، مما يمنح المستشعر وظائف التعويض التلقائي، والاتصال، والتشخيص الذاتي، والمنطق، وغيرها. 4. التصميم: يمثل التصميم اتجاهًا تطويريًا آخر لمستشعرات الضغط، حيث توسع نطاق استخدامها من صناعة الآلات إلى مجالات أخرى، مثل: مكونات السيارات، والمعدات الطبية، وأنظمة التحكم في الطاقة والبيئة. 5. التوحيد القياسي: أدى تصميم وتصنيع المستشعرات إلى وضع معايير صناعية محددة.

إن أهم صفة ستحتاجها كموظف في شركة قوانغدونغ كايدي لتكنولوجيا الطاقة المحدودة هي "المثابرة" أو العزيمة، وهي مزيج من الإصرار والصبر والقدرة على التكيف.

إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن مؤشر مستوى كايدي، فتأكد من زيارة الموقع الإلكتروني للحصول على مزيد من المعلومات!

لم تتنازل شركة قوانغدونغ كايدي لتكنولوجيا الطاقة المحدودة قط عن جودة وخدمات المنتجات التي تقدمها للعملاء.

لضمان الحصول على النتائج المرجوة، من الضروري جداً الحصول على النوع المناسب من مزود معتمد.

بشكل عام، قد يكون مقياس المستوى وسيلة رائعة للمصنعين لتوسيع استخدامهم للتكنولوجيا، لكن السعر قد يمثل عقبة كبيرة لبعض الشركات.