Výhody senzorů digitálního tlaku

Tlakové senzory se používají v různých průmyslových aplikacích od hydrauliky a pneumatiky; vodní hospodářství, mobilní hydraulika a terénní vozidla; čerpadla a kompresory; Klimatizace a chladicí systémy pro pěstování inženýrství a automatizace. Hrají klíčovou roli při zajišťování zajištění toho, aby systémový stres byl v přijatelných limitch a pomáhá zajistit spolehlivý provoz aplikací. V závislosti na požadavcích na instalaci a systémové požadavky existují různé výhody pro použití senzorů analogového a digitálního tlaku.

Kdy použít digitální a analogovéTlakové senzoryv návrhu systému

Pokud je existující systém založen na analogové kontrole, jednou z výhod použití senzoru analogového tlaku je jeho jednoduchost nastavení. Pokud je k měření dynamického procesu v terénu potřebný pouze jeden signál, analogový senzor kombinovaný s převodníkem analog-digitální (ADC) by byl jednodušším řešením, zatímco senzor digitálního tlaku by vyžadoval specifický protokol pro stanovení komunikace se senzorem. U systémů, které nevyžadují časy odezvy rychleji než asi 0,5 ms, by se měly brát v úvahu senzory digitálního tlaku, protože zjednodušují vytváření sítí pomocí více digitálních zařízení a zvyšují systém odolných proti budoucnosti.

Příhodným časem zvážit přechod na senzory digitálního tlaku v analogovém systému je upgradovat komponenty tak, aby zahrnovaly programovatelné mikročipy. Moderní mikročipy jsou nyní levnější a snáze programovaly a jejich integrace do komponent, jako jsou tlakové senzory, by mohla zjednodušit údržbu a upgrady systému. To šetří potenciální náklady na hardware, protože digitální senzor lze aktualizovat spíše prostřednictvím softwaru než na výměnu celé komponenty.

Příhodným časem zvážit přechod na senzory digitálního tlaku v analogovém systému je upgradovat komponenty tak, aby zahrnovaly programovatelné mikročipy. Moderní mikročipy jsou nyní levnější a snáze programovaly a jejich integrace do komponent, jako jsou tlakové senzory, by mohla zjednodušit údržbu a upgrady systému. To šetří potenciální náklady na hardware, protože digitální senzor lze aktualizovat spíše prostřednictvím softwaru než na výměnu celé komponenty.

Konstrukce plug-and-play a kratší délka kabelu digitálního tlakového senzoru zjednodušuje nastavení systému a snižuje celkové náklady na instalaci pro aplikace nastavené pro digitální komunikaci. Když je senzor digitálního tlaku kombinován s trackerem GPS, může v reálném čase vzdáleně najít a monitorovat cloudové vzdálené systémy.

Senzory digitálního tlaku nabízejí mnoho výhod, jako je nízká spotřeba energie, minimální elektrický šum, diagnostika senzoru a dálkové monitorování.

Výhody senzorů digitálního tlaku

Jakmile uživatel vyhodnotí, zda je pro danou aplikaci nejlepší senzor analogového nebo digitálního tlaku, porozumění některým z přínosných funkcí nabízejících senzory digitálního tlaku pro průmyslové aplikace pomůže zlepšit bezpečnost, účinnost a spolehlivost.

Jednoduché srovnání meziintegrovaného obvodu (I 2 c) a sériového periferního rozhraní (SPI)

Dva protokoly digitální komunikace běžně používané v průmyslových aplikacích jsou vzájemně integrované obvod (I 2 c) a sériové periferní rozhraní (SPI). I2C je vhodnější pro složitější sítě, protože pro instalaci je zapotřebí méně drátů. I2c také umožňuje více sítí Master/Slave, zatímco SPI umožňuje pouze jednu síť Master/více slave. SPI je ideálním řešením pro jednodušší síť a vyšší rychlosti a přenosy dat, jako je čtení nebo psaní SD karet nebo nahrávání obrázků.

Diagnostika výstupního signálu a senzoru

Důležitým rozdílem mezi senzory analogového a digitálního tlaku je to, že analog poskytuje pouze jeden výstupní signál, zatímco digitální senzory poskytují dva nebo více, jako jsou tlakové a teplotní signály a diagnostika senzoru. Například v aplikaci měření plynového válce rozšiřuje další informace o teplotě tlakový signál do komplexnějšího měření, což umožňuje vypočítat objem plynu. Digitální senzory také poskytují diagnostická data, včetně kritických informací, jako je spolehlivost signálu, připravenost signálu a chyby v reálném čase, což umožňuje preventivní udržování a snížení potenciálního prostoru.

Diagnostická data poskytují podrobný stav senzoru, jako je to, zda je senzorový prvek poškozen, zda je napájecí napětí správné, nebo zda jsou v senzoru, které lze získat, aktualizované hodnoty, které lze získat. Diagnostická data z digitálních senzorů mohou při řešení problémů vést k lepším rozhodnutí než analogové senzory, které neposkytují podrobné informace o chybách signálu.

Další výhodou senzorů digitálního tlaku je to, že mají funkce, jako jsou alarmy, které mohou upozornit operátory na podmínky mimo nastavené parametry a schopnost ovládat načasování a interval odečtů, což pomáhá snížit celkovou spotřebu energie. Protože senzor digitálního tlaku poskytuje velké množství výstupů a diagnostických funkcí, je celkový systém výkonnější a efektivnější, protože data poskytují zákazníkům komplexnější vyhodnocení provozu systému. Kromě rozšiřování měření a samoagnostických schopností může používání digitálních tlakových senzorů také urychlit vývoj a implementaci systémů průmyslového internetu věcí (IIOT) a aplikací Big Data.

Environmentální hluk

Elektromagneticky hlučná prostředí poblíž motorů, dlouhých kabelů nebo bezdrátových zdrojů energie může vytvářet výzvy pro rušení signálu pro komponenty, jako jsou tlakové senzory. Aby se zabránilo elektromagnetickému rušení (EMI) v senzorů analogového tlaku, musí návrh zahrnovat správné kondicionování signálu, jako například

Uzemněné kovové štíty nebo další pasivní elektronické komponenty, protože elektrický šum může způsobit falešné hodnoty signálu. Všechny analogové výstupy jsou velmi citlivé na EMI; Použití analogového výstupu 4-20 mA však může zabránit tomuto rušení.

Naproti tomu senzory digitálního tlaku jsou méně citlivé na environmentální šum než jejich analogové ekvivalenty, takže si vybírají dobrou volbu pro aplikace, které si musí být vědomy EMI a vyžadují výstup jiný než řešení 4-20 mA. Je třeba poznamenat, že různé typy senzorů digitálního tlaku nabízejí různé stupně robustnosti EMI, v závislosti na aplikaci.inter-integrovaném obvodu (I2C) a sériové periferní rozhraní (SPI) digitální protokoly jsou velmi vhodné pro krátkodobé nebo kompaktní systémy s kabelovými délkou s menším než 5M, ačkoli přesné přípustné délky jsou do značné míry závislé na typu kabelových a tahacích. na rezistoru. U systémů vyžadujících delší kabely do 30 metrů by bylo nejlepší volbou pro imunitu EMI, i když vyžadují více než protějšky na digitální tlak v digitálním tlaku IO-Link).

Ochrana dat pomocí kontroly cyklické redundance (CRC)

Digitální senzory nabízejí možnost zahrnout do čipu CRC, aby se zajistilo, že se zákazníci mohou spolehnout na signál. CRC komunikačních dat je doplněkem ke kontrole integrity interní paměti čipu, což uživateli umožňuje 100% ověřit výstup senzoru a poskytovat další opatření na ochranu údajů pro senzor. Funkce CRC je ideální pro aplikace senzoru tlaku v hlučných prostředích, jako jsou například instalované v blízkosti vysílačů v cloudových systémech. V tomto případě existuje zvýšené riziko, že hluk naruší čip senzoru a generuje bitové převrácení, které by mohly změnit komunikační zprávu. CRC na integritě paměti bude chránit vnitřní paměť před takovou korupcí a v případě potřeby ji opravit. Některé digitální senzory také poskytují další CRC v datové komunikaci, což naznačuje, že data přenášená mezi senzorem a řadiči byla poškozena a mohou vyvolat další pokus o vyhodnocení správného senzoru. CRC tento proces zjednodušuje a poskytuje návrháři větší flexibilitu. Kromě kontrol platnosti dat někteří výrobci přidali více elektroniky, aby potlačili hluk ze zdrojů, jako jsou WiFi, Bluetooth, GSM a ISM, aby dále chránily platnost dat.

Senzor digitálního tlaku v práci podporuje sítí distribuce inteligentní vody

Ztráta vody v důsledku úniků, nepřesného měření, neoprávněné spotřeby nebo kombinace těchto tří je konstantní výzvou pro velké distribuční sítě pro vodu. Použití senzorů digitálního tlaku na nízkoenergetickém digitálním tlaku na uzly v celé distribuční síti vody je praktickým a nákladově efektivním způsobem mapování regionální sítě pro distribuci vody a umožnit nástrojům detekovat a najít oblasti, kde dochází k neočekávané ztrátě vody.

Při aplikaci na uzly celé sítě distribuce vody mohou senzory digitálního tlaku pomoci identifikovat neočekávané oblasti ztráty vody, čímž účinně odstraňují a zlepšují účinnost systému.

Tlakové senzory, které jsou pro tyto aplikace, které jsou vhodné pro tyto aplikace, jsou obvykle hermeticky utěsněny na IP69K nebo modulární, aby zákazníkům poskytly větší flexibilitu designu. Aby se zabránilo pronikání vody v průběhu celého života aplikací, někteří výrobci senzorů tlaku používají hermetické spojení s skleněnou a kov. Sklo na kovové těsnění je vodotěsné a vytváří vzduchotěsné těsnění na „horní části“ senzoru, což pomáhá senzoru dosáhnout IP69K. Toto těsnění znamená, že senzor vždy měří rozdíl tlaku mezi látkou v aplikaci a vzduchem kolem ní a zabrání posunnému driftu.

Vylepšená regulace tlakového plynového systému

Tlakové senzory hrají řadu důležitých rolí při monitorování a dodávání tlakových vzduchových a lékařských plynů v distribučních sítích. In these types of applications, pressure sensors can be responsible for compressor control and various monitoring functions, including intake and output flow, cylinder exhaust, and air filter status.While a single pressure signal can indirectly measure the amount of gas particles at a location in the system, the combination of pressure and temperature feedback provided by a digital pressure sensor can provide a better estimate of the amount of gas at that location, allowing for better system tuning and monitoring. To umožňuje vývojářům systému přiblížit se k ideálním provozním podmínkám pro aplikaci.

I když stále existují některé instalace, které jsou nejvhodnější pro použití analogových tlakových senzorů, stále více aplikací Industry 4.0 těží z používání jejich digitálních protějšků. Od imunity EMI a škálovatelné sítě po diagnostiku senzorů a ochranu dat umožňují digitální tlakové senzory vzdálené monitorování a prediktivní údržbu, zlepšují účinnost a spolehlivost systému. Robustní návrh senzoru se specifikacemi, jako je hodnocení IP69K, další kontroly integrity dat a rozsáhlá palubní elektronika pro ochranu EMI, pomůže zvýšit životnost a snížit potenciální chyby signálu.