Výhody senzorov digitálneho tlaku

Tlakové senzory sa používajú v rôznych priemyselných aplikáciách od hydrauliky a pneumatiky; vodné hospodárstvo, mobilné hydrauliky a terénne vozidlá; čerpadlá a kompresory; Klimatizačné a chladiace systémy na inžinierstvo a automatizáciu. Hrajú kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní toho, aby systémové stresy bolo v rámci prijateľných limitov a pomáhajú zabezpečiť spoľahlivú prevádzku aplikácií. V závislosti od požiadaviek na inštaláciu a systémové požiadavky existujú rôzne výhody pri používaní analógových a digitálneho tlakového senzorov.

Kedy používať digitálne a analógovéSenzory tlakuV systéme Design

Ak je existujúci systém založený na analógovom riadení, jednou z výhod použitia snímača analógového tlaku je jednoduchosť nastavenia. Ak je na meranie dynamického procesu v poli potrebný iba jeden signál, analógový senzor kombinovaný s analógovým až digitálnym (ADC) prevodníkom by bol jednoduchším riešením, zatiaľ čo senzor digitálneho tlaku by vyžadoval špecifický protokol na vytvorenie komunikácie so senzorom. Ak systémová elektronika vyžaduje veľmi rýchlu aktívnu kontrolu spätnej väzby, čistý analógový tlakový senzor je najlepším riešením. V prípade systémov, ktoré nevyžadujú čas odozvy rýchlejšie ako približne 0,5 ms, by sa mali brať do úvahy senzory digitálneho tlaku, pretože zjednodušujú sieť s viacerými digitálnymi zariadeniami a zvyšujú sa systém v budúcnosti.

Vhodný čas na zváženie prechodu na senzory digitálneho tlaku v analógovom systéme je aktualizácia komponentov tak, aby zahŕňala programovateľné mikročipy. Moderné mikročipy sú teraz lacnejšie a ľahšie sa programujú a ich integrácia do komponentov, ako sú tlakové senzory, by mohli zjednodušiť údržbu a vylepšenia systému. To šetrí potenciálne náklady na hardvér, pretože digitálny senzor je možné aktualizovať skôr prostredníctvom softvéru, a nie nahradiť celý komponent.

Vhodný čas na zváženie prechodu na senzory digitálneho tlaku v analógovom systéme je aktualizácia komponentov tak, aby zahŕňala programovateľné mikročipy. Moderné mikročipy sú teraz lacnejšie a ľahšie sa programujú a ich integrácia do komponentov, ako sú tlakové senzory, by mohli zjednodušiť údržbu a vylepšenia systému. To šetrí potenciálne náklady na hardvér, pretože digitálny senzor je možné aktualizovať skôr prostredníctvom softvéru, a nie nahradiť celý komponent.

Návrh plug-and-play a kratšia dĺžka kábla digitálneho tlakového senzora zjednodušuje nastavenie systému a znižuje celkové náklady na inštaláciu pre aplikácie nastavené pre digitálnu komunikáciu. Keď je senzor digitálneho tlaku kombinovaný s sledovačom GPS, môže na diaľku lokalizovať a monitorovať diaľkové systémy založené na cloude v reálnom čase.

Senzory digitálneho tlaku ponúkajú mnoho výhod, ako je nízka spotreba energie, minimálny elektrický šum, diagnostika senzora a diaľkové monitorovanie.

Výhody senzorov digitálneho tlaku

Akonáhle používateľ vyhodnotí, či je analógový alebo digitálny tlakový senzor najlepší pre danú aplikáciu, pochopenie niektorých výhodných funkcií, ktoré ponúkajú digitálne tlakové senzory pre priemyselné aplikácie, pomôže zlepšiť bezpečnosť, efektívnosť a spoľahlivosť systému.

Jednoduché porovnanie inter-integrovaného obvodu (I 2 C) a sériového periférneho rozhrania (SPI)

Dva protokoly digitálnej komunikácie, ktoré sa bežne používajú v priemyselných aplikáciách, sú medziintegrovaný obvod (I 2 C) a sériové periférne rozhranie (SPI). I2C je vhodnejšia pre zložitejšie siete, pretože na inštaláciu je potrebných menej drôtov. I2C tiež umožňuje viacero sietí hlavných/slave, zatiaľ čo SPI umožňuje iba jednu hlavnú/viacero slave siete. SPI je ideálnym riešením pre jednoduchšie vytváranie sietí a vyššie rýchlosti a prenosy údajov, ako je čítanie alebo písanie kariet SD alebo nahrávanie obrázkov.

Diagnostika výstupného signálu a snímača

Dôležitým rozdielom medzi analógovými a digitálnymi senzormi tlaku je, že analóg poskytuje iba jeden výstupný signál, zatiaľ čo digitálne senzory poskytujú dva alebo viac, ako sú tlakové a teplotné signály a diagnostika senzora. Napríklad pri aplikácii na meranie valca plynu sa ďalšie informácie o teplote rozširujú tlakový signál do komplexnejšieho merania, čo umožňuje vypočítanie objemu plynu. Digitálne senzory tiež poskytujú diagnostické údaje, vrátane kritických informácií, ako je spoľahlivosť signálu, pripravenosť signálu a poruchy v reálnom čase, umožňujú preventívne údržbu a znižujú potenciálny prestoj.

Diagnostické údaje poskytujú podrobný stav senzora, napríklad to, či je poškodený prvok senzora, či je napájacie napätie správne, alebo či sú v snímači aktualizované hodnoty, ktoré je možné získať. Diagnostické údaje z digitálnych senzorov môžu pri riešení problémov viesť k lepším rozhodnutiam ako analógové senzory, ktoré neposkytujú podrobné informácie o chybách signálu.

Ďalšou výhodou senzorov digitálneho tlaku je to, že majú funkcie, ako sú alarmy, ktoré môžu upozorniť operátorov na podmienky mimo parametrov set a schopnosť kontrolovať načasovanie a interval čítaní, čo pomáha znižovať celkovú spotrebu energie. Pretože senzor digitálneho tlaku poskytuje veľké množstvo výstupov a diagnostických funkcií, celkový systém je výkonnejší a efektívnejší, pretože údaje poskytujú zákazníkom komplexnejšie hodnotenie prevádzky systému. Okrem rozširovania merania a seba-diagnostických schopností môže využívanie senzorov digitálneho tlaku urýchliť aj vývoj a implementáciu systémov priemyselného internetu vecí (IIOP) a aplikácií veľkých dát.

environmentálny hluk

Elektromagneticky hlučné prostredia v blízkosti motorov, dlhých káblov alebo bezdrôtových zdrojov napájania môžu vytvárať výzvy na rušenie signálu pre komponenty, ako sú tlakové senzory. Aby sa zabránilo elektromagnetickému rušeniu (EMI) v senzoroch analógového tlaku, musí konštrukcia obsahovať správne kondicionovanie signálu, ako napríklad

Uzemnené kovové štíty alebo ďalšie pasívne elektronické komponenty, pretože elektrický hluk môže spôsobiť údaje o falošnom signáli. Všetky analógové výstupy sú mimoriadne citlivé na EMI; Použitie analógového výstupu 4-20MA však môže pomôcť vyhnúť sa tomuto rušeniu.

Naopak, senzory digitálneho tlaku sú menej náchylné na environmentálny šum ako ich analógové ekvivalenty, takže sa rozhodnú pre aplikácie, ktoré si musia byť vedomí EMI, a vyžadujú výstup iný ako roztok 4-20MA. Malo by sa poznamenať, že rôzne typy senzorov digitálneho tlaku ponúkajú rôzne stupne robustnosti EMI, v závislosti od aplikácie. Integrovaný obvod integrovaný (I2C) a sériové periférne rozhranie (SPI) digitálne protokoly sú vhodný pre krátkodobý dosah alebo kompaktné systémy s dĺžkou kábla s menej ako 5 m, hoci presné prípustné dĺžky sú veľkým závislým na type kábla a vytiahnutia. na rezistor. Pre systémy vyžadujúce dlhšie káble až do 30 metrov, Canopen (s voliteľným tienením) alebo IO-link digitálny tlakový senzory by boli najlepšou voľbou pre imunitu EMI, aj keď vyžadujú náprotivky s vysokou spotrebou energie I2C a sériového periférneho rozhrania (SPI)).

Ochrana údajov pomocou kontroly cyklickej redundancie (CRC)

Digitálne senzory ponúkajú možnosť zahrnúť do čipu CRC, aby sa zabezpečilo, že zákazníci sa môžu spoliehať na signál. CRC komunikačných údajov je doplnkom kontroly integrity internej pamäte čipov, čo umožňuje užívateľovi 100% overiť výstup senzora a poskytuje ďalšie opatrenia na ochranu údajov pre senzor. V tomto prípade existuje zvýšené riziko, že šum narušuje čip senzora a generuje bitové prevrátenie, ktoré by mohli zmeniť komunikačnú správu. CRC o integrite pamäte bude chrániť vnútornú pamäť pred takou korupciou a v prípade potreby ju opraviť. Niektoré digitálne senzory tiež poskytujú ďalší CRC v dátovej komunikácii, čo naznačuje, že údaje prenášané medzi senzorom a ovládačom boli poškodené a môžu spustiť ďalší pokus o vyhodnotenie správneho čítania senzorov. CRC tento proces zjednodušuje a poskytuje dizajnérovi väčšiu flexibilitu. Okrem kontrol platnosti údajov niektorí výrobcovia pridali viac elektroniky na potlačenie šumu zo zdrojov ako WiFi, Bluetooth, GSM a ISM pásma na ďalšiu ochranu platnosti údajov.

Senzor digitálneho tlaku v práci podporuje inteligentné siete na distribúciu vody

Strata vody v dôsledku únikov, nepresného merania, neoprávnenej spotreby alebo kombinácie týchto troch je konštantnou výzvou pre veľké siete na distribúciu vody. Aplikácia nízkoenergetických senzorov digitálneho tlaku na uzly v celej sieti distribúcie vody je praktickým a nákladovo efektívnym spôsobom, ako zmapovať regionálnu sieť distribúcie vody a umožniť verejným službám zisťovať a lokalizovať oblasti, v ktorých dôjde k neočakávanej strate vody.

Ak sa aplikujú na uzly celej siete na distribúciu vody, senzory digitálneho tlaku môžu pomôcť identifikovať neočakávané oblasti straty vody, a tým efektívne riešenie problémov a zlepšenie efektívnosti systému.

Tlakové senzory dobre vhodné pre tieto aplikácie sú zvyčajne hermeticky zapečatené na IP69K alebo modulárne, aby zákazníkom poskytovali väčšiu flexibilitu dizajnu. Aby sa zabránilo preniknutiu vody do senzora po celú životnosť aplikácie, niektorí výrobcovia tlakového senzora používajú hermetické spojenie skla-kov. Tesnenie skla k kovu je vodotesné a vytvára vzduchotesné tesnenie na „vrchole“ senzora, čo pomáha senzorovi dosiahnuť IP69K. Toto utesnenie znamená, že senzor vždy meria tlakový rozdiel medzi látkou v aplikácii a vzduchom okolo nej, čím bráni posunutému posunu.

Vylepšené nariadenie o tlakovom plynovom systéme

Tlakové senzory hrajú rôzne dôležité úlohy pri monitorovaní a dodávke tlakových vzduchových a lekárskych plynov v distribučných sieťach. V týchto typoch aplikácií môžu byť tlakové senzory zodpovedné za reguláciu kompresora a rôzne monitorovacie funkcie, vrátane príjmu a výstupného toku, výfukového plynu a stavu vzduchového filtra. Zatiaľ čo jediný tlakový signál môže nepriamo zmerať množstvo častíc plynu v mieste v systéme, kombinácia tlaku a spätnej väzby teploty poskytovaného digitálnym tlakovým senzorom môže poskytnúť lepší odhad množstva plynu v tomto mieste, čo umožňuje lepšie ladenie tlaku a monitorovanie. Monitorovanie. To umožňuje vývojárom systému priblížiť sa k ideálnym prevádzkovým podmienkam pre aplikáciu.

Aj keď stále existujú niektoré inštalácie, ktoré sú najvhodnejšie na používanie analógových senzorov tlaku, čoraz viac aplikácií priemyslu 4.0 profituje z používania digitálnych náprotivkov. Od imunity EMI a škálovateľnej siete po diagnostiku senzorov a ochranu údajov umožňujú digitálny tlakový senzory diaľkové monitorovanie a prediktívnu údržbu, zlepšenie efektívnosti a spoľahlivosti systému. Robustný návrh senzora so špecifikáciami, ako je hodnotenie IP69K, ďalšie kontroly integrity údajov a rozsiahla palubná elektronika pre ochranu EMI, pomôže zvýšiť životnosť a znížiť potenciálne chyby signálu.