Trycksensorer används i en mängd olika industriella tillämpningar som sträcker sig från hydraulik och pneumatik; vattenhantering, mobil hydraulik och terrängfordon; pumpar och kompressorer; Luftkonditionerings- och kylsystem till plantering och automatisering. De spelar en nyckelroll för att säkerställa att systemstress ligger inom acceptabla gränser och hjälper till att säkerställa tillförlitlig drift av applikationer. Beroende på installations- och systemkrav finns det olika fördelar med att använda analoga och digitala trycksensorer.
När ska man använda digital och analogTrycksensoreri systemdesign
Om det befintliga systemet är baserat på analog kontroll är en av fördelarna med att använda en analog trycksensor dess enkelhet i installationen. Om bara en signal behövs för att mäta en dynamisk process i fältet, skulle en analog sensor i kombination med en analog-till-digital (ADC) omvandlare vara en enklare lösning, medan en digital trycksensor kräver att ett specifikt protokoll är den bästa lösningen med sensorn. Om systemelektroniken kräver en mycket snabb aktiv återkopplingsslinga, en ren analogtryckssensor är den bästa lösningen. För system som inte kräver responstider snabbare än cirka 0,5 ms, bör digitala trycksensorer övervägas, eftersom de förenklar nätverk med flera digitala enheter och gör systemet mer framtidssäker.
En lämplig tid att överväga att byta till digitala trycksensorer i ett analogt system är att uppgradera komponenter för att inkludera programmerbara mikrochips. Moderna mikrochips är nu billigare och enklare att programmera, och deras integration i komponenter som trycksensorer kan förenkla underhålls- och systemuppgraderingar. Detta sparar potentiella hårdvarukostnader, eftersom den digitala sensorn kan uppdateras via programvara snarare än att ersätta hela komponenten.
En lämplig tid att överväga att byta till digitala trycksensorer i ett analogt system är att uppgradera komponenter för att inkludera programmerbara mikrochips. Moderna mikrochips är nu billigare och enklare att programmera, och deras integration i komponenter som trycksensorer kan förenkla underhålls- och systemuppgraderingar. Detta sparar potentiella hårdvarukostnader, eftersom den digitala sensorn kan uppdateras via programvara snarare än att ersätta hela komponenten.
Plug-and-play-designen och kortare kabellängd för den digitala trycksensorn förenklar systeminställningen och minskar den totala installationskostnaden för applikationer som är inrättade för digital kommunikation. När den digitala trycksensorn kombineras med en GPS-tracker kan den på distans lokalisera och övervaka molnbaserade fjärrsystem i realtid.
Digitala trycksensorer erbjuder många fördelar som låg effektförbrukning, minimalt elektriskt brus, sensordiagnostik och fjärrövervakning.
Fördelar med digitala trycksensorer
När en användare har utvärderat om en analog eller digital trycksensor är bäst för en given applikation, kommer att förstå några av de gynnsamma funktioner som digitala trycksensorer erbjuder för industriella applikationer att förbättra systemets säkerhet, effektivitet och tillförlitlighet.
En enkel jämförelse av interintegrerad krets (I 2 C) och serieperifert gränssnitt (SPI)
Två digitala kommunikationsprotokoll som vanligtvis används i industriella applikationer är interintegrerade kretsar (I 2 C) och seriellt perifert gränssnitt (SPI). I2C är bättre lämpad för mer komplexa nätverk eftersom färre ledningar krävs för installation. I2C tillåter också flera master/slavnätverk, medan SPI bara tillåter ett master/multipel slavnätverk. SPI är en idealisk lösning för enklare nätverk och högre hastigheter och dataöverföringar som att läsa eller skriva SD -kort eller spela in bilder.
Utgångssignal och sensordiagnostik
En viktig skillnad mellan analoga och digitala trycksensorer är att analog endast ger en utgångssignal, medan digitala sensorer ger två eller fler, såsom tryck- och temperatursignaler och sensordiagnostik. Till exempel, i en gascylindermätningsapplikation, utvidgar den ytterligare temperaturinformationen trycksignalen till en mer omfattande mätning, vilket gör att gasvolymen kan beräknas. Sensorer ger också diagnostisk data, inklusive kritisk information såsom signalförlitlighet, signalberedskap och realtidsfel, vilket möjliggör förebyggande underhåll och minskande potentiella driftstopp.
Diagnostiska data ger en detaljerad status för sensorn, till exempel om sensorelementet är skadat, om matningsspänningen är korrekt eller om det finns uppdaterade värden i sensorn som kan erhållas. Diagnostiska data från digitala sensorer kan leda till bättre beslut vid felsökning än analoga sensorer som inte ger detaljerad information om signalfel.
En annan fördel med digitala trycksensorer är att de har funktioner som larm som kan varna operatörer till förhållanden utanför uppsättningsparametrar och förmågan att kontrollera tidpunkten och intervallet för avläsningar, vilket hjälper till att minska den totala energiförbrukningen. Eftersom den digitala trycksensorn tillhandahåller ett stort antal utgångar och diagnostiska funktioner är det övergripande systemet mer kraftfullt och effektivt, eftersom data ger kunderna en mer omfattande utvärdering av systemets drift. Förutom att utvidga mätning och självdiagnostisk kapacitet kan användningen av digitala trycksensorer också påskynda utvecklingen och implementeringen av industriella Internet of Things (IIOT) -system och Big Data-applikationer.
miljöbuller
Elektromagnetiskt bullriga miljöer nära motorer, långa kablar eller trådlösa kraftkällor kan skapa signalstörningsutmaningar för komponenter som trycksensorer. För att förhindra elektromagnetisk störning (EMI) i analoga trycksensorer måste designen inkludera korrekt signalkonditionering som
Jordade metallsköldar eller ytterligare passiva elektroniska komponenter, eftersom elektriskt brus kan orsaka falska signalavläsningar. Alla analoga utgångar är extremt mottagliga för EMI; Att använda en 4-20 mA analog utgång kan dock hjälpa till att undvika denna störning.
Däremot är digitala trycksensorer mindre mottagliga för miljöbuller än deras analoga ekvivalenter, så de gör ett bra val för applikationer som måste vara medvetna om EMI och kräver en annan utgång än en 4-20 mA-lösning. Det bör noteras att olika typer av digitala trycksensorer erbjuder olika grader av EMI-robusthet, beroende på applikationen. Inter-integrerad krets (I2C) och serieperifera gränssnitt (SPI) är digna beroende av kabel och har kabel och dras av kabel och med kabellängder på mindre än 5 m, även om de exakta tillåtna längderna är i stort sett beroende av kabel och dras av kabel och dras med kabellängder på mindre än 5 m, även om de exakta tillåtna längderna är mycket beroende av kabel och har kabel och har kabel och har kabel och dras av kabel. på motståndet. För system som kräver längre kablar upp till 30 meter skulle Canopen (med valfri skärmning) eller IO-länk digitala trycksensorer vara det bästa valet för EMI-immunitet, även om de kräver mer än I2C och seriellt perifert gränssnitt (SPI) högeffektförbrukning).
Dataskydd med Cyclic Redundancy Check (CRC)
Digitala sensorer erbjuder möjligheten att inkludera en CRC i chipet för att säkerställa att kunder kan lita på signalen. CRC för kommunikationsdata är ett komplement till integritetskontrollen i det interna chipminnet, vilket gör att användaren kan 100% verifiera sensorutgången, vilket ger ytterligare dataskyddsåtgärder för sensorn. CRC-funktionen är idealisk för trycksensorapplikationer i bullriga miljöer, till exempel de som är installerade nära sändare i molnbaserade system. I det här fallet finns det en ökad risk för att brus som stör sensorchipet och genererar bitvivlar som kan förändra kommunikationsmeddelandet. En CRC på minnesintegritet kommer att skydda det interna minnet från sådan korruption och reparera det vid behov. På samma sätt tillhandahåller vissa digitala sensorer också ett ytterligare CRC i datakommunikation, vilket indikerar att data som överförs mellan sensorn och styrenheten har varit korrupt och kan utlösa ett annat försök att utvärdera en korrekt sensorläsning. I vissa fall, slutförare kring detta genom att samarbeta med att möta kommunikation med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med Sensor med SENTAL, så att det är enast till moln, eller kontrollen. CRC förenklar denna process och ger större flexibilitet för designern. Förutom datakontroller har vissa tillverkare lagt till mer elektronik för att undertrycka brus från källor som WiFi, Bluetooth, GSM och ISM -band för att ytterligare skydda datalidens.
Digital trycksensor på jobbet stöder smarta vattendistributionsnätverk
Vattenförlust på grund av läckor, felaktig mätning, obehörig konsumtion eller en kombination av de tre är en ständig utmaning för stora vattenfördelningsnätverk. Att tillämpa digitala trycksensorer med låg effekt på noder i hela vattendistributionsnätverket är ett praktiskt och kostnadseffektivt sätt att kartlägga ett regionalt vattenfördelningsnätverk och låta verktygen upptäcka och lokalisera områden där oväntat vattenförlust inträffar.
När de appliceras på noderna i hela vattendistributionsnätverket kan digitala trycksensorer hjälpa till att identifiera oväntade vattenförlustområden och därmed effektivt felsöka och förbättra systemeffektiviteten.
Trycksensorer som är väl lämpade för dessa applikationer är vanligtvis antingen hermetiskt förseglade till IP69K eller modular för att ge kunderna större designflexibilitet. För att förhindra att vatten tränger igenom sensorn under applikationens livslängd använder vissa trycksensortillverkare en hermetisk anslutning till glas till metall. Glas-till-metalltätningen är vattentät och skapar en lufttät tätning på sensorns "överst", vilket hjälper sensorn att uppnå IP69K. Denna tätning innebär att sensorn alltid mäter tryckskillnaden mellan ämnet i applikationen och luften runt den, vilket förhindrar förskjutning.
Förbättrad reglering av trycksystemet
Trycksensorer spelar en mängd viktiga roller i övervakning och leverans av trycksatt luft och medicinska gaser i hela distributionsnätverket. 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. Detta gör det möjligt för systemutvecklare att komma närmare de ideala driftsförhållandena för applikationen.
Även om det fortfarande finns några installationer som är bäst lämpade att använda analoga trycksensorer, har fler och fler Industry 4.0 -applikationer drar nytta av att använda sina digitala motsvarigheter. Från EMI -immunitet och skalbar nätverk till sensordiagnostik och dataskydd möjliggör digitala trycksensorer fjärrövervakning och förutsägbart underhåll, förbättring av systemeffektiviteten och tillförlitligheten. En robust sensordesign med specifikationer som IP69K -betyg, ytterligare dataintegritetskontroller och omfattande ombord elektronik för EMI -skydd hjälper till att öka livslängden och minska potentiella signalfel.
Posttid: december-10-2022