Предимства на цифровите сензори за налягане

Сензорите за налягане се използват в различни индустриални приложения, вариращи от хидравлика и пневматика; Управление на водата, мобилна хидравлика и офроуд превозни средства; помпи и компресори; климатични и хладилни системи за инженерство и автоматизация на растенията. Те играят ключова роля за гарантирането, че системният стрес е в рамките на приемливи граници и помагат да се осигури надеждна работа на приложенията. В зависимост от изискванията на инсталацията и системата, има различни предимства при използването на аналогови и цифрови сензори за налягане.

Кога да използвате цифрови и аналоговиСензори за наляганев дизайна на системата

Ако съществуващата система се основава на аналогов контрол, едно от предимствата на използването на аналогов сензор за налягане е неговата простота на настройка. Ако е необходим само един сигнал за измерване на динамичен процес в полето, аналоговият сензор, комбиниран с аналогово-цифров (ADC) преобразувател, би бил по-просто решение, докато цифровият сензор за налягане ще изисква специфичен протокол за установяване на комуникация със сензора. Ако системната електроника изисква много бърз активен контур за обратна връзка, чист аналог сензор е най-добрият разтвор. За системи, които не изискват време за реакция по-бързо от около 0,5 мс, трябва да се вземат предвид сензорите за цифрови налягане, тъй като те опростяват мрежите с множество цифрови устройства и правят системата по-устойчива на бъдещето.

Подходящ момент да обмислите преминаването към сензори за цифрово налягане в аналогова система е да надстроите компонентите, за да включите програмируеми микрочипове. Съвременните микрочипове вече са по -евтини и по -лесни за програмиране, а тяхната интеграция в компоненти като сензори за налягане може да опрости поддръжката и модернизацията на системата. Това спестява потенциални хардуерни разходи, тъй като цифровият сензор може да бъде актуализиран чрез софтуер, а не да се замени целия компонент.

Подходящ момент да обмислите преминаването към сензори за цифрово налягане в аналогова система е да надстроите компонентите, за да включите програмируеми микрочипове. Съвременните микрочипове вече са по -евтини и по -лесни за програмиране, а тяхната интеграция в компоненти като сензори за налягане може да опрости поддръжката и модернизацията на системата. Това спестява потенциални хардуерни разходи, тъй като цифровият сензор може да бъде актуализиран чрез софтуер, а не да се замени целия компонент.

Дизайнът на щепсела и по-късата дължина на кабела на цифровия сензор за налягане опростява настройката на системата и намалява общите разходи за инсталиране за приложения, създадени за цифрови комуникации. Когато сензорът за цифрово налягане се комбинира с GPS тракер, той може да локализира и наблюдава дистанционни системи, базирани на облак, в реално време.

Цифровите сензори за налягане предлагат много предимства като ниска консумация на енергия, минимален електрически шум, диагностика на сензора и дистанционно наблюдение.

Предимства на цифровите сензори за налягане

След като потребителят е оценил дали аналоговият или цифровият сензор за налягане е най -подходящ за дадено приложение, разбирането на някои от полезните функции, предлагащи цифрови сензори за налягане за индустриални приложения, ще помогне за подобряване на безопасността, ефективността и надеждността на системата.

Просто сравнение на интегрирана верига (I 2 C) и сериен периферен интерфейс (SPI)

Два цифрови комуникационни протоколи, които обикновено се използват в индустриалните приложения, са интегрирана верига (I 2 C) и сериен периферен интерфейс (SPI). I2C е по -подходящ за по -сложни мрежи, тъй като за инсталирането са необходими по -малко проводници. Също така, I2C позволява множество главни/подчинени мрежи, докато SPI позволява само една главна/множество подчинени мрежа. SPI е идеално решение за по -опростени мрежи и по -високи скорости и трансфери на данни, като четене или писане на SD карти или запис на изображения.

Изходен сигнал и сензорна диагностика

Важна разлика между аналоговите и цифровите сензори за налягане е, че аналогът осигурява само един изходен сигнал, докато цифровите сензори осигуряват две или повече, като сигнали на налягане и температура и диагностика на сензора. Например, при прилагане на измерване на газови цилиндри, допълнителната информация за температурата разширява сигнала за налягане в по-всеобхватно измерване, което позволява да се изчисли обемът на газ. Дигиталните сензори също предоставят диагностични данни, включително критична информация като надеждност на сигнала, готовност за сигнала и неизправности в реално време, което дава възможност за предотвратяване на поддръжката и намаляване на потенциала за прекъсване.

Диагностичните данни предоставят подробен статус на сензора, като например дали сензорният елемент е повреден, дали напрежението на захранването е правилно или дали има актуализирани стойности в сензора, които могат да бъдат получени. Диагностичните данни от цифрови сензори могат да доведат до по -добри решения при отстраняване на неизправности в сравнение с аналоговите сензори, които не предоставят подробна информация за грешките на сигнала.

Друго предимство на цифровите сензори за налягане е, че те имат функции като аларми, които могат да предупреждават операторите за условия извън зададените параметри и възможността да контролират времето и интервала на показанията, като спомагат за намаляване на общата консумация на енергия. Тъй като цифровият сензор за налягане осигурява голям брой изходи и диагностични функции, общата система е по -мощна и ефективна, тъй като данните предоставят на клиентите по -цялостна оценка на работата на системата. В допълнение към разширяването на измервателните и самодиагностичните възможности, използването на цифрови сензори за налягане може също да ускори развитието и внедряването на индустриални системи на Интернет на нещата (IIOT) и приложения за големи данни.

Екологичен шум

Електромагнитно шумните среди в близост до двигатели, дълги кабели или безжични източници на енергия могат да създадат предизвикателства пред сигнала за компоненти като сензори за налягане. За да се предотврати електромагнитните смущения (EMI) в аналоговите сензори за налягане, дизайнът трябва да включва подходящо кондициониране на сигнала като например

Заземени метални щитове или допълнителни пасивни електронни компоненти, тъй като електрическият шум може да причини фалшиви показания на сигнала. Всички аналогови изходи са изключително податливи на EMI; Използването на 4-20mA аналогов изход обаче може да помогне за избягване на тази смущения.

За разлика от тях, цифровите сензори за налягане са по-малко податливи на шум от околната среда от техните аналогови еквиваленти, така че правят добър избор за приложения, които трябва да са наясно с EMI и да изискват изход, различен от 4-20MA решение. Трябва да се отбележи, че различните видове цифрови сензори на налягане предлагат различни степени на устойчивост на EMI, в зависимост от приложението. Интегрираната схема (I2C) и серийните периферни интерфейси (SPI) цифровите протоколи са много подходящи за къси или компактни системи с дължина на кабела, по-малка от 5 м, въпреки че точната дължина на дължината е голяма дължина. на резистора. За системи, изискващи по-дълги кабели до 30 м, Canopen (с незадължително екраниране) или сензори за цифрово налягане на IO-Link биха били най-добрият избор за имунитет на EMI, въпреки че те изискват повече от I2C и сериен периферен интерфейс (SPI) с висока консумация на мощност).

Защита на данните с помощта на циклична проверка на излишъка (CRC)

Цифровите сензори предлагат опцията да включат CRC в чипа, за да се гарантира, че клиентите могат да разчитат на сигнала. CRC на комуникационните данни е допълнение към проверката на целостта на вътрешната памет на чип, което позволява на потребителя да провери изхода на сензора, осигурявайки допълнителни мерки за защита на данните за сензора. Функцията CRC е идеална за приложения на сензора за налягане в шумни среди, като тези, инсталирани в близост до предаватели в облачни системи. В този случай съществува повишен риск от нарушаване на шума на сензорния чип и генериране на битови обърнати, които биха могли да променят комуникационното съобщение. A CRC on memory integrity will protect the internal memory from such corruption and repair it if necessary.Likewise, some digital sensors also provide an additional CRC in the data communication, indicating that the data transmitted between the sensor and controller has been corrupted and may trigger another attempt to evaluate a correct sensor reading.In some cases, end users circumvent this by interweaving communication with the sensor with external communication, such as with the cloud, gateway, or controller. CRC опростява този процес и осигурява по -голяма гъвкавост на дизайнера. В допълнение към проверките за валидност на данните, някои производители са добавили повече електроника за потискане на шума от източници като WiFi, Bluetooth, GSM и ISM ленти, за да се защити допълнително валидността на данните.

Цифровият сензор за налягане на работа поддържа интелигентни мрежи за разпределение на водата

Загуба на вода поради течове, неточно измерване, неразрешена консумация или комбинация от трите е постоянно предизвикателство за големите мрежи за разпределение на водата. Прилагането на сензори за цифрово налягане с ниска мощност върху възлите в цялата мрежа за разпределение на водата е практичен и рентабилен начин за картографиране на регионална мрежа за разпределение на водата и позволява на комуналните услуги за откриване и намиране на райони, където настъпва неочаквана загуба на вода.

Когато се прилагат върху възлите на цялата мрежа за разпределение на водата, цифровите сензори за налягане могат да помогнат за идентифициране на неочаквани зони за загуба на вода, като по този начин ефективно отстраняват и подобряват ефективността на системата.

Сензорите за налягане, подходящи за тези приложения, обикновено са или херметически запечатани към IP69K или модулни, за да дадат на клиентите по -голяма гъвкавост на дизайна. За да предотвратят проникването на водата през сензора през целия живот на приложението, някои производители на сензори за налягане използват херметична връзка от стъкло-метал. Уплътнението от стъкло-метал е водонепроницаем и създава херметично уплътнение върху „горната част“ на сензора, което помага на сензора да постигне IP69K. Това уплътняване означава, че сензорът винаги измерва разликата в налягането между веществото в приложението и въздуха около него, предотвратявайки компенсиращото отклонение.

Подобрено регулиране на газовата система под налягане

Сензорите за налягане играят различни важни роли в мониторинга и доставката на въздух и медицински газове под налягане в дистрибуторските мрежи. При тези видове приложения сензорите за налягане могат да бъдат отговорни за контрола на компресора и различни функции за наблюдение, включително всмукател и изходен поток, цилиндров изпускател и състоянието на въздушния филтър. Докато един сигнал за налягане може индиректно да измери количеството на газовите частици на място в системата, комбинацията от налягане и температурна обратна връзка, осигурена от цифровия сензор за налягане, може да осигури по -добра оценка на количеството на газовете, което позволява за обратна връзка на газовете. Това позволява на системните разработчици да се доближат до идеалните условия за експлоатация на приложението.

Въпреки че все още има някои инсталации, които са най -подходящи за използване на аналогови сензори за налягане, все повече приложения в индустрията 4.0 се възползват от използването на техните цифрови колеги. От имунитета на EMI и мащабируемата мрежа до диагностиката на сензора и защитата на данните, цифровите сензори за налягане позволяват отдалечен мониторинг и прогнозна поддръжка, подобряване на ефективността и надеждността на системата. Здравият дизайн на сензора със спецификации като IP69K рейтинг, допълнителни проверки на целостта на данните и обширната бордова електроника за защита на EMI ще помогнат за увеличаване на живота и намаляване на потенциалните грешки в сигнала.