Prednosti senzorjev digitalnega tlaka

Tlačni senzorji se uporabljajo v različnih industrijskih aplikacijah, ki segajo od hidravlike in pnevmatike; Upravljanje z vodami, mobilna hidravlika in terenska vozila; črpalke in kompresorji; klimatske naprave in hladilni sistemi za rast inženiring in avtomatizacijo. Igrajo ključno vlogo pri zagotavljanju, da je sistemski stres v sprejemljivih mejah in pomagajo zagotoviti zanesljivo delovanje aplikacij. Glede na namestitvene in sistemske zahteve obstajajo različne prednosti uporabe analognih in digitalnih tlačnih senzorjev.

Kdaj uporabljati digitalno in analognoSenzorji tlakav sistemu zasnovo

Če obstoječi sistem temelji na analognem nadzoru, je ena od prednosti uporabe analognega tlačnega senzorja njena preprostost nastavitve. Če je za merjenje dinamičnega procesa v terenu potreben samo en signal, bi bil analogni senzor v kombinaciji z analognim do-digitalnim (ADC) pretvornikom preprostejša rešitev, medtem ko bi digitalni tlačni senzor potreboval specifičen protokol za vzpostavitev komunikacije s senzorjem. Če je elektronika sistema potrebovala zelo hitro aktivno zanko povratnih povratnih zank, čista analogna zanka, čista analogna tlaka. Za sisteme, ki odzivnih časov ne potrebujejo hitreje kot približno 0,5 ms, je treba razmisliti o digitalnih tlačnih senzorjih, saj poenostavijo omrežje z več digitalnimi napravami in naredijo sistem bolj odporen na prihodnost.

Priločen čas za prehod na digitalne tlačne senzorje v analognem sistemu je nadgradnja komponent, ki vključujejo programabilne mikročipe. Sodobni mikročipi so zdaj cenejši in lažji za programiranje, njihova integracija v komponente, kot so tlačni senzorji, pa bi lahko poenostavila vzdrževanje in nadgradnje sistema. To prihrani potencialne stroške strojne opreme, saj se digitalni senzor lahko posodobi s programsko opremo, namesto da bi nadomestil celotno komponento.

Priločen čas za prehod na digitalne tlačne senzorje v analognem sistemu je nadgradnja komponent, ki vključujejo programabilne mikročipe. Sodobni mikročipi so zdaj cenejši in lažji za programiranje, njihova integracija v komponente, kot so tlačni senzorji, pa bi lahko poenostavila vzdrževanje in nadgradnje sistema. To prihrani potencialne stroške strojne opreme, saj se digitalni senzor lahko posodobi s programsko opremo, namesto da bi nadomestil celotno komponento.

Oblikovanje vtičnika in krajša dolžina kabla senzorja digitalnega tlaka poenostavlja nastavitev sistema in zmanjša skupne stroške namestitve za aplikacije, nastavljene za digitalne komunikacije. Ko je digitalni tlačni senzor kombiniran s sledilnikom GPS, lahko v realnem času na daljavo in spremlja oddaljene sisteme, ki temeljijo na oblaku.

Senzorji digitalnega tlaka ponujajo številne prednosti, kot so nizka poraba energije, minimalni električni hrup, diagnostika senzorjev in daljinsko spremljanje.

Prednosti senzorjev digitalnega tlaka

Ko uporabnik oceni, ali je analogni ali digitalni tlačni senzor najboljši za dano aplikacijo, bo razumevanje nekaterih koristnih funkcij digitalni tlačni senzorji za industrijske aplikacije pomagalo izboljšati varnost sistema, učinkovitost in zanesljivost.

Preprosta primerjava medsebojnega integriranega vezja (i 2 C) in serijskega perifernega vmesnika (SPI)

Dva digitalna komunikacijska protokola, ki se običajno uporabljata v industrijskih aplikacijah, sta medsebojno integrirano vezje (i 2 C) in serijski periferni vmesnik (SPI). I2C je bolj primeren za bolj zapletena omrežja, ker je za namestitev potrebnih manj žic. I2C omogoča tudi več glavnih/podrejenih omrežij, medtem ko SPI omogoča samo eno glavno/večletno omrežje. SPI je idealna rešitev za enostavnejše omrežje in večje hitrosti in prenose podatkov, kot so branje ali pisanje SD kartic ali snemanje slik.

Izhodni signal in diagnostika senzorja

Pomembna razlika med analognimi in digitalnimi tlačnimi senzorji je v tem, da analog zagotavlja le en izhodni signal, digitalni senzorji pa dve ali več, na primer signali tlaka in temperature ter diagnostika senzorjev. Na primer, v aplikaciji za merjenje plinskega valja dodatne temperaturne informacije razširijo tlačni signal v bolj celovito meritev, kar omogoča izračun volumna plina. Digitalni senzorji zagotavljajo tudi diagnostične podatke, vključno s kritičnimi informacijami, kot so zanesljivost signala, pripravljenost na signal in napake v realnem času, kar omogoča preprečevanje vzdrževanja in zmanjšanje potenciala.

Diagnostični podatki zagotavljajo podroben status senzorja, na primer, ali je senzorski element poškodovan, ali je napajalna napetost pravilna ali ali so v senzorju posodobljene vrednosti. Diagnostični podatki iz digitalnih senzorjev lahko pri odpravljanju napak privedejo do boljših odločitev kot analogni senzorji, ki ne dajejo podrobnih informacij o signalnih napakah.

Druga prednost senzorjev digitalnega tlaka je, da imajo funkcije, kot so alarmi, ki lahko operaterje opozarjajo na pogoje zunaj nastavljenih parametrov in možnost nadzora časa in intervala odčitkov, kar pomaga zmanjšati skupno porabo energije. Ker digitalni tlačni senzor zagotavlja veliko število izhodov in diagnostičnih funkcij, je celotni sistem zmogljivejši in učinkovitejši, saj podatki strankam omogočajo bolj celovito oceno delovanja sistema. Poleg širitve merjenja in samodiagnostičnih zmogljivosti lahko uporaba senzorjev digitalnega tlaka tudi pospeši razvoj in izvajanje industrijskih sistemov interneta stvari (IIOT) in aplikacij velikih podatkov.

Okoljski hrup

Elektromagnetno hrupna okolja v bližini motorjev, dolgih kablov ali brezžičnih virov energije lahko ustvarijo izzive motenj signala za komponente, kot so tlačni senzorji. Da bi preprečili elektromagnetne motnje (EMI) v analognih tlačnih senzorjih, mora zasnova vključiti pravilno kondicioniranje signala, kot je na primer

Ozemljeni kovinski ščitniki ali dodatne pasivne elektronske komponente, saj lahko električni hrup povzroči napačne odčitke signala. Vsi analogni izhodi so izredno dovzetni za EMI; Vendar pa lahko uporaba analognega izhoda 4-20mA pomaga preprečiti te motnje.

V nasprotju s tem so digitalni tlačni senzorji manj dovzetni za okoljski hrup kot njihovi analogni ekvivalenti, zato se dobro odločijo za aplikacije, ki se morajo zavedati EMI in potrebujejo izhod, ki ni rešitev 4-20mA. Treba je opozoriti, da različne vrste senzorjev digitalnega tlaka ponujajo različne stopnje robustnosti EMI, odvisno od aplikacije. Integranirano vezje (I2C) in serijski periferni vmesnik (SPI) digitalni protokoli so zelo primerni za kratkoročne ali kompaktne sisteme z dolžino kablov, ki so manj kot 5 m, čeprav so natančne dolžine, ki so v veliki meri odvisne od vrste in vleke. na uporu. Za sisteme, ki potrebujejo daljše kable do 30m, bi bila kanacija (z neobveznim zaščito) ali IO-Link digitalni tlačni senzorji najboljša izbira za imunost EMI, čeprav potrebujejo več kot I2C in serijski periferni vmesnik (SPI) visoka poraba energije).

Zaščita podatkov z uporabo cikličnega preverjanja odpuščanja (CRC)

Digitalni senzorji ponujajo možnost, da v čip vključijo CRC, s katerim lahko zagotovijo, da se stranke lahko zanesejo na signal. CRC komunikacijskih podatkov je dodatek k preverjanju integritete notranjega pomnilnika čipov, ki uporabniku omogoča 100% preverjanje izhoda senzorja in zagotavlja dodatne ukrepe za zaščito podatkov za senzor. Funkcija CRC je idealna za aplikacije tlaka v hrupnih okoljih, kot so tisti, nameščeni blizu oddajnikov v sistemih, ki temeljijo na oblaku. V tem primeru obstaja večje tveganje, da hrup moti senzorski čip in ustvarja bitne prelive, ki bi lahko spremenili komunikacijsko sporočilo. CRC na celovitosti pomnilnika bo zaščitil notranji pomnilnik pred takšno korupcijo in ga po potrebi popravil. Nekateri digitalni senzorji zagotavljajo tudi dodaten CRC v komunikaciji s podatki, kar kaže na to, da so bili podatki, ki se prenašajo med senzorjem in krmilnikom, poškodovani in lahko sprožijo še en poskus, da ocenijo pravilno branje senzorja. V nekaterih primerih je to, kot je bilo, da se pretakajo, ali pa jih končni komunikacijo, ali pa s tem, da se končni uporabniki obnesejo, ali s pomočjo, ali s pomočjo zunanje komunikacije, ali s pomočjo, kot je, da se obkrožajo, ali pa jih končni uporabniki obkrožijo, ali s pomočjo zunanjega komunikacije, ali s pomočjo zunanjega komunikacije. CRC poenostavi ta postopek in oblikovalcu zagotavlja večjo prilagodljivost. Nekateri proizvajalci so poleg preverjanja veljavnosti podatkov dodali več elektronike za zatiranje hrupa iz virov, kot so WiFi, Bluetooth, GSM in pasovi ISM za nadaljnjo zaščito veljavnosti podatkov.

Digitalni tlačni senzor pri delu podpira omrežja za distribucijo pametnih vode

Izguba vode zaradi puščanja, netočnega merjenja, nepooblaščene porabe ali kombinacije treh je stalen izziv za velike omrežja za distribucijo vode. Uporaba digitalnih tlačnih senzorjev z nizko močjo za vozlišča v celotnem omrežju za distribucijo vode je praktičen in stroškovno učinkovit način za preslikavo regionalnega omrežja za distribucijo vode in komunalom za odkrivanje in iskanje območij, kjer pride do nepričakovane izgube vode.

Če se nanesejo na vozlišča celotnega omrežja za distribucijo vode, lahko digitalni tlačni senzorji pomagajo prepoznati nepričakovana območja izgube vode in s tem učinkovito odpravljajo in izboljšajo učinkovitost sistema.

Tlačni senzorji, ki so primerni za te aplikacije, so običajno hermetično zaprti na IP69K ali modularno, da bi strankam omogočili večjo prilagodljivost oblikovanja. Da bi preprečili, da bi voda prodorala senzor skozi celotno življenjsko dobo aplikacije, nekateri proizvajalci tlačnih senzorjev uporabljajo hermetično povezavo s steklom in kovino. Tesnilo za steklo-kovina je neprepustno in ustvarja neprepustno tesnilo na "zgornjem delu" senzorja, ki senzorju pomaga doseči IP69K. To tesnjenje pomeni, da senzor vedno meri razliko tlaka med snovjo v aplikaciji in zrakom okoli nje, kar preprečuje odmik odmika.

Izboljšana regulacija plinskega sistema pod tlakom

Tlačni senzorji igrajo različne pomembne vloge pri spremljanju in dostavi tlaka pod tlakom in medicinskimi plini v celotnih distribucijskih omrežjih. V teh vrstah aplikacij so lahko tlačni senzorji odgovorni za nadzor kompresorja in različne funkcije spremljanja, vključno z vnosom in izhodnim pretokom, izpuhom iz valja in statusom zračnega filtra. Čeprav lahko en tlačni signal posredno izmeri količino delcev plina na lokaciji v sistemu, kombinacija tlaka in temperature, ki ga zagotavlja boljši sistem, ki ga lahko zagotovi boljša ocena. To omogoča razvijalcem sistema, da se približajo idealnim delovnim pogojem za aplikacijo.

Medtem ko še vedno obstajajo nekatere instalacije, ki so najbolj primerne za uporabo analognih tlačnih senzorjev, vse več aplikacij Industrije 4.0 ima koristi od uporabe njihovih digitalnih kolegov. Od imunosti EMI in razširljivega omrežja do diagnostike senzorjev in varstva podatkov digitalni tlačni senzorji omogočajo daljinsko spremljanje in napovedno vzdrževanje, izboljšanje učinkovitosti in zanesljivosti sistema. Robustna zasnova senzorjev s specifikacijami, kot so ocena IP69K, dodatna preverjanja celovitosti podatkov in obsežna elektronika za zaščito EMI, bo pomagala povečati življenjsko dobo in zmanjšati morebitne napake signala.