Zalety cyfrowych czujników ciśnienia

Czujniki ciśnienia są stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych, od hydrauliki i pneumatyki; zarządzanie wodą, hydrauliki mobilne i pojazdy terenowe; pompy i sprężarki; Systemy klimatyzacji i chłodnictwa do inżynierii i automatyzacji zakładu. Odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu, że naprężenie systemowe mieści się w dopuszczalnych limitach i pomagają zapewnić niezawodne działanie aplikacji. W zależności od wymagań instalacyjnych i systemowych istnieją różne zalety stosowania analogowych i cyfrowych czujników ciśnienia.

Kiedy korzystać z cyfrowego i analogowegoCzujniki ciśnieniaw projektowaniu systemu

Jeśli istniejący system opiera się na kontroli analogowej, jedną z zalet zastosowania analogowego czujnika ciśnienia jest jego prostota konfiguracji. Jeśli potrzebny jest tylko jeden sygnał do pomiaru procesu dynamicznego w polu, czujnik analogowy w połączeniu z konwerterem analogowo-cyfrowym (ADC) byłby prostszym rozwiązaniem, podczas gdy czujnik ciśnienia cyfrowego wymagałby określonego protokołu w celu ustalenia komunikacji z czujnikiem. Jeśli elektronika systemowa wymaga bardzo szybkiej aktywnej pętli kontrolnej sprzężenia zwrotnego, czystym analogowym czujnikiem ciśnienia jest najlepszym rozwiązaniem. W przypadku systemów, które nie wymagają czasów reakcji szybciej niż około 0,5 ms, należy wziąć pod uwagę cyfrowe czujniki ciśnienia, ponieważ upraszczają sieci z wieloma urządzeniami cyfrowymi i sprawiają, że system jest bardziej odporny na przyszłość.

Odpowiednim czasem na rozważenie przejścia na cyfrowe czujniki ciśnienia w systemie analogowym jest ulepszenie komponentów w celu uwzględnienia programowalnych mikroczipów. Nowoczesne mikroczipy są teraz tańsze i łatwiejsze do zaprogramowania, a ich integracja z komponentami, takimi jak czujniki ciśnienia, mogą uprościć konserwację i modernizację systemu. Oszczędza to potencjalne koszty sprzętu, ponieważ czujnik cyfrowy można aktualizować za pośrednictwem oprogramowania, a nie zastępować cały komponent.

Odpowiednim czasem na rozważenie przejścia na cyfrowe czujniki ciśnienia w systemie analogowym jest ulepszenie komponentów w celu uwzględnienia programowalnych mikroczipów. Nowoczesne mikroczipy są teraz tańsze i łatwiejsze do zaprogramowania, a ich integracja z komponentami, takimi jak czujniki ciśnienia, mogą uprościć konserwację i modernizację systemu. Oszczędza to potencjalne koszty sprzętu, ponieważ czujnik cyfrowy można aktualizować za pośrednictwem oprogramowania, a nie zastępować cały komponent.

Projektowanie wtyczek i krótsza długość kabla cyfrowego czujnika ciśnienia upraszcza konfigurację systemu i zmniejsza ogólny koszt instalacji aplikacji skonfigurowanych do komunikacji cyfrowej. Gdy cyfrowy czujnik ciśnienia jest połączony z tropiącym GPS, może zdalnie zlokalizować i monitorować zdalne systemy w chmurze w czasie rzeczywistym.

Cyfrowe czujniki ciśnienia oferują wiele zalet, takich jak niskie zużycie energii, minimalny szum elektryczny, diagnostyka czujników i zdalne monitorowanie.

Zalety cyfrowych czujników ciśnienia

Po ocenie użytkownika, czy analogowy lub cyfrowy czujnik ciśnienia jest najlepszy dla danej aplikacji, zrozumienie niektórych korzystnych funkcji cyfrowych czujników ciśnienia oferowane dla zastosowań przemysłowych pomoże poprawić bezpieczeństwo systemu, wydajność i niezawodność.

Proste porównanie obwodu międzyintegrowanego (I 2 C) i szeregowego interfejsu obwodowego (SPI)

Dwa cyfrowe protokoły komunikacji powszechnie stosowane w aplikacjach przemysłowych to obwód międzyintegrowany (I 2 C) i szeregowy interfejs peryferyjny (SPI). I2C lepiej nadaje się do bardziej złożonych sieci, ponieważ do instalacji wymaga mniej przewodów. Ponadto I2C umożliwia wiele sieci Master/Slave, podczas gdy SPI umożliwia tylko jedną sieć master/wiele niewolników. SPI jest idealnym rozwiązaniem do prostszych sieci oraz wyższych prędkości i transferów danych, takich jak czytanie lub pisanie kart SD lub rejestrowanie zdjęć.

Diagnostyka sygnału wyjściowego i czujnika

Ważną różnicą między analogowymi i cyfrowymi czujnikami ciśnienia jest to, że analog zapewnia tylko jeden sygnał wyjściowy, podczas gdy czujniki cyfrowe zapewniają dwa lub więcej, takie jak sygnały ciśnienia i temperatury oraz diagnostyka czujników. Na przykład w zastosowaniu pomiaru cylindrów gazowych dodatkowe informacje o temperaturze rozszerzają sygnał ciśnienia do bardziej kompleksowego pomiaru, umożliwiając obliczenie objętości gazu. Czujniki cyfrowe dostarczają również dane diagnostyczne, w tym informacje o kluczowych informacjach, takie jak niezawodność sygnału, gotowość sygnału i usterki w czasie rzeczywistym, umożliwiając profilaktyczne utrzymanie i zmniejszenie potencjału przestoju.

Dane diagnostyczne zawierają szczegółowy status czujnika, taki jak to, czy element czujnika jest uszkodzony, czy napięcie zasilania jest prawidłowe, czy też istnieją zaktualizowane wartości w czujniku, które można uzyskać. Dane diagnostyczne z czujników cyfrowych mogą prowadzić do lepszych decyzji podczas rozwiązywania problemów niż czujniki analogowe, które nie dostarczają szczegółowych informacji o błędach sygnału.

Kolejną zaletą cyfrowych czujników ciśnienia jest to, że mają takie funkcje, jak alarmy, które mogą ostrzec operatorów o warunkach poza ustalonymi parametrami oraz możliwość kontrolowania czasu i odczytu odczytów, pomagając zmniejszyć ogólne zużycie energii. Ponieważ cyfrowy czujnik ciśnienia zapewnia dużą liczbę wyjść i funkcji diagnostycznych, ogólny system jest silniejszy i wydajniejszy, ponieważ dane zapewnia klientom bardziej kompleksową ocenę działania systemu. Oprócz poszerzenia możliwości pomiaru i zdolności samoognostycznych zastosowanie cyfrowych czujników ciśnienia może również przyspieszyć opracowanie i wdrożenie systemów przemysłowych Internetu rzeczy (IIOT) i aplikacji Big Data.

hałas środowiskowy

Elektromagnetycznie hałaśliwe środowiska w pobliżu silników, długich kabli lub bezprzewodowych źródeł zasilania mogą stwarzać wyzwania zakłóceń sygnału dla komponentów, takich jak czujniki ciśnienia. Aby zapobiec interferencji elektromagnetycznej (EMI) w analogowych czujnikach ciśnienia, konstrukcja musi zawierać prawidłowe kondycjonowanie sygnału, takie jak

Ziemione tarcze metalowe lub dodatkowe pasywne elementy elektroniczne, ponieważ szum elektryczny może powodować fałszywe odczyty sygnału. Wszystkie wyjścia analogowe są wyjątkowo podatne na EMI; Jednak stosowanie analogowej wyjściowej 4-20MA może pomóc w uniknięciu tej interferencji.

Natomiast cyfrowe czujniki ciśnienia są mniej podatne na szum środowiskowy niż ich analogowe równoważniki, więc dokonują dobrego wyboru dla zastosowań, które muszą być świadomi EMI i wymagają wyjścia innego niż rozwiązanie 4-20 mA. Należy zauważyć, że różne typy cyfrowych czujników ciśnienia oferują różne stopnie solidności EMI, w zależności od zastosowania. Obwód zintegrowany na interfejsie (I2C) i szeregowe interfejs obwodowy (SPI) Protokoły cyfrowe są dobrze dla krótkich lub kompaktowych systemów o długości kabli o długości mniej niż 5 m, a dokładne możliwe długości są w dużej mierze zależne od kabla, a pull. na rezystorze. W przypadku systemów wymagających dłuższych kabli do 30 m, Canopen (z opcjonalnym ekranowaniem) lub cyfrowe czujniki ciśnienia IO-Link byłyby najlepszym wyborem dla odporności EMI, chociaż wymagają więcej niż I2C i szeregowego interfejsu peryferyjnego (SPI) wysokiego zużycia energii).

Ochrona danych za pomocą cyklicznej kontroli redundancji (CRC)

Cyfrowe czujniki oferują opcję włączenia CRC do układu, aby zapewnić, że klienci mogą polegać na sygnale. CRC danych komunikacyjnych jest uzupełnieniem kontroli integralności wewnętrznej pamięci układu, umożliwiając użytkownikowi w 100% weryfikację wyjścia czujnika, zapewniając dodatkowe środki ochrony danych dla czujnika. Funkcja CRC jest idealna do aplikacji czujników ciśnienia w hałaśliwych środowiskach, takich jak te zainstalowane w pobliżu nadajników w chmurze. W takim przypadku istnieje zwiększone ryzyko zakłócania hałasu chipu czujnika i generowania odwrotności bitów, które mogą zmienić komunikat komunikacji. CRC w zakresie integralności pamięci ochroni pamięć wewnętrzną przed takim uszkodzeniem i naprawi ją, jeśli to konieczne. Niektóre czujniki cyfrowe zapewniają również dodatkowy CRC w komunikacji danych, wskazując, że dane przesyłane między czujnikiem a kontrolerem zostały uszkodzone, i mogą wywołać kolejną próbę oceny prawidłowego odczytu czujnika. W niektórych przypadkach zakończą użytkowników, kończą to przez to przez przepływność komunikacji z czujnikiem, takim jak w przypadku chmury, bramki, lub kontrolowania. CRC upraszcza ten proces i zapewnia większą elastyczność projektantowi. Oprócz kontroli ważności danych niektórzy producenci dodali więcej elektroniki, aby tłumić szum ze źródeł takich jak pasma Wi -Fi, Bluetooth, GSM i ISM w celu dalszej ochrony ważności danych.

Cyfrowy czujnik ciśnienia w pracy obsługuje inteligentne sieci dystrybucji wody

Utrata wody z powodu wycieków, niedokładne pomiar, nieautoryzowane zużycie lub kombinacja tych trzech jest stałym wyzwaniem dla dużych sieci dystrybucji wody. Zastosowanie cyfrowych czujników ciśnienia o niskiej mocy do węzłów w całej sieci dystrybucji wody jest praktycznym i opłacalnym sposobem mapowania regionalnej sieci dystrybucji wody i umożliwiającym narzędzia wykrywania i lokalizacji obszarów, w których zachodzi nieoczekiwana utrata wody.

Po zastosowaniu do węzłów całej sieci dystrybucji wody, cyfrowe czujniki ciśnienia mogą pomóc zidentyfikować nieoczekiwane obszary utraty wody, tym samym skutecznie rozwiązywać problemy i poprawić wydajność systemu.

Czujniki ciśnienia dobrze dostosowane do tych zastosowań są zazwyczaj hermetycznie uszczelnione do IP69K lub modułowe, aby zapewnić klientom większą elastyczność projektowania. Aby zapobiec przenikaniu wody do czujnika przez cały okres zastosowania, niektórzy producenci czujników ciśnienia stosują połączenie hermetyczne szkła do metal. Uszczelnienie szkła do metalu jest wodoszczelne i tworzy szczelną uszczelkę na „górze” czujnika, co pomaga czujnikowi osiągnąć IP69K. To uszczelnienie oznacza, że ​​czujnik zawsze mierzy różnicę ciśnienia między substancją w zastosowaniu a powietrzem wokół niego, zapobiegając dryfowi przesunięcia.

Ulepszona regulacja układu gazowego pod ciśnieniem

Czujniki ciśnienia odgrywają wiele ważnych ról w monitorowaniu i dostarczaniu gazów powietrznych i medycznych pod ciśnieniem w sieciach dystrybucyjnych. W tego typu zastosowaniach czujniki ciśnienia mogą być odpowiedzialne za kontrolę sprężarki i różne funkcje monitorowania, w tym przepływ wlotu i wyjścia, wydech cylindrów i status filtra powietrza. Podczas gdy pojedynczy sygnał ciśnienia może pośrednio mierzyć ilość cząstek gazu w miejscu, w którym w układzie w systemie w systemie. Pozwala to twórcom systemów zbliżyć się do idealnych warunków pracy dla aplikacji.

Chociaż nadal istnieją instalacje, które najlepiej nadają się do korzystania z analogowych czujników ciśnienia, coraz więcej aplikacji branżowych 4.0 korzysta z korzystania z ich cyfrowych odpowiedników. Od odporności EMI i skalowalnej sieci po diagnostykę czujników i ochronę danych, cyfrowe czujniki ciśnienia umożliwiają zdalne monitorowanie i konserwację predykcyjną, poprawę wydajności i niezawodności systemu. Solidny projekt czujnika ze specyfikacjami, takimi jak ocena IP69K, dodatkowe kontrole integralności danych i rozległe elektronika pokładowa dla ochrony EMI pomoże zwiększyć żywotność i zmniejszyć potencjalne błędy sygnału.