Πλεονεκτήματα ψηφιακών αισθητήρων πίεσης

Οι αισθητήρες πίεσης χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία βιομηχανικών εφαρμογών που κυμαίνονται από υδραυλικά και πνευμονικά. Διαχείριση νερού, κινητά υδραυλικά συστήματα και οχήματα εκτός δρόμου. αντλίες και συμπιεστές. Συστήματα κλιματισμού και ψύξης για τη μηχανική φυτών και την αυτοματοποίηση. Διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην εξασφάλιση ότι το άγχος του συστήματος βρίσκεται εντός αποδεκτών ορίων και συμβάλλει στη διασφάλιση αξιόπιστης λειτουργίας των εφαρμογών. Ανάλογα με τις απαιτήσεις εγκατάστασης και συστήματος, υπάρχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα στη χρήση αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων πίεσης.

Πότε να χρησιμοποιήσετε ψηφιακό και αναλογικόΑισθητήρες πίεσηςστο σχεδιασμό του συστήματος

Εάν το υπάρχον σύστημα βασίζεται στον αναλογικό έλεγχο, ένα από τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός αισθητήρα αναλογικής πίεσης είναι η απλότητα της εγκατάστασης. Εάν απαιτείται μόνο ένα σήμα για τη μέτρηση μιας δυναμικής διαδικασίας στο πεδίο, ένας αναλογικός αισθητήρας σε συνδυασμό με έναν μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό (ADC) θα ήταν μια απλούστερη λύση, ενώ ένας αισθητήρας ψηφιακής πίεσης θα απαιτούσε ένα συγκεκριμένο πρωτόκολλο για την καθιέρωση της επικοινωνίας με τον αισθητήρα. Για συστήματα που δεν απαιτούν χρόνους απόκρισης ταχύτερα από περίπου 0,5ms, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι αισθητήρες ψηφιακής πίεσης, καθώς απλοποιούν τη δικτύωση με πολλαπλές ψηφιακές συσκευές και καθιστούν το σύστημα πιο από το μέλλον.

Μια κατάλληλη στιγμή για να εξεταστεί η μετάβαση σε αισθητήρες ψηφιακής πίεσης σε ένα αναλογικό σύστημα είναι η αναβάθμιση των εξαρτημάτων για να συμπεριλάβει προγραμματιζόμενα μικροτσίπ. Τα σύγχρονα μικροτσίπ είναι πλέον φθηνότερα και ευκολότερα προγραμματισμένα και η ενσωμάτωσή τους σε εξαρτήματα όπως οι αισθητήρες πίεσης θα μπορούσαν να απλοποιήσουν τη συντήρηση και τις αναβαθμίσεις του συστήματος. Αυτό εξοικονομεί πιθανό κόστος υλικού, καθώς ο ψηφιακός αισθητήρας μπορεί να ενημερωθεί μέσω λογισμικού αντί να αντικαταστήσει ολόκληρο το στοιχείο.

Μια κατάλληλη στιγμή για να εξεταστεί η μετάβαση σε αισθητήρες ψηφιακής πίεσης σε ένα αναλογικό σύστημα είναι η αναβάθμιση των εξαρτημάτων για να συμπεριλάβει προγραμματιζόμενα μικροτσίπ. Τα σύγχρονα μικροτσίπ είναι πλέον φθηνότερα και ευκολότερα προγραμματισμένα και η ενσωμάτωσή τους σε εξαρτήματα όπως οι αισθητήρες πίεσης θα μπορούσαν να απλοποιήσουν τη συντήρηση και τις αναβαθμίσεις του συστήματος. Αυτό εξοικονομεί πιθανό κόστος υλικού, καθώς ο ψηφιακός αισθητήρας μπορεί να ενημερωθεί μέσω λογισμικού αντί να αντικαταστήσει ολόκληρο το στοιχείο.

Ο σχεδιασμός plug-and-play και το μικρότερο μήκος καλωδίου του αισθητήρα ψηφιακής πίεσης απλοποιεί τη ρύθμιση του συστήματος και μειώνει το συνολικό κόστος εγκατάστασης για εφαρμογές που έχουν ρυθμιστεί για ψηφιακές επικοινωνίες. Όταν ο αισθητήρας ψηφιακής πίεσης συνδυάζεται με έναν ιχνηλάτη GPS, μπορεί να εντοπίσει και να παρακολουθεί τα απομακρυσμένα συστήματα που βασίζονται σε σύννεφο σε πραγματικό χρόνο.

Οι αισθητήρες ψηφιακής πίεσης προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα όπως η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, ο ελάχιστος ηλεκτρικός θόρυβος, η διάγνωση αισθητήρων και η απομακρυσμένη παρακολούθηση.

Πλεονεκτήματα ψηφιακών αισθητήρων πίεσης

Μόλις ένας χρήστης έχει αξιολογήσει εάν ένας αναλογικός ή ψηφιακός αισθητήρας πίεσης είναι ο καλύτερος για μια δεδομένη εφαρμογή, η κατανόηση ορισμένων από τα ευεργετικά χαρακτηριστικά των ψηφιακών αισθητήρων πίεσης προσφέρουν για βιομηχανικές εφαρμογές θα συμβάλει στη βελτίωση της ασφάλειας, της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας του συστήματος.

Μια απλή σύγκριση του ενσωματωμένου κυκλώματος (I 2C) και της σειριακής περιφερειακής διεπαφής (SPI)

Δύο πρωτόκολλα ψηφιακής επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικές εφαρμογές είναι το ενσωματωμένο κύκλωμα (I 2C) και η σειριακή περιφερική διεπαφή (SPI). Το I2C είναι καλύτερα κατάλληλο για πιο σύνθετα δίκτυα, επειδή απαιτούνται λιγότερα καλώδια για την εγκατάσταση. Επίσης, το I2C επιτρέπει πολλαπλά δίκτυα Master/Slave, ενώ το SPI επιτρέπει μόνο ένα δίκτυο Master/Multiple Slave. Το SPI είναι μια ιδανική λύση για απλούστερη δικτύωση και υψηλότερες ταχύτητες και μεταφορές δεδομένων, όπως η ανάγνωση ή η γραφή καρτών SD ή η εγγραφή εικόνων.

Διαγνωστικό σήμα εξόδου και αισθητήρα

Μια σημαντική διαφορά μεταξύ των αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων πίεσης είναι ότι το αναλογικό παρέχει μόνο ένα σήμα εξόδου, ενώ οι ψηφιακοί αισθητήρες παρέχουν δύο ή περισσότερα, όπως σήματα πίεσης και θερμοκρασίας και διαγνωστικά αισθητήρων. Για παράδειγμα, σε μια εφαρμογή μέτρησης κυλίνδρων αερίου, οι πρόσθετες πληροφορίες θερμοκρασίας επεκτείνουν το σήμα πίεσης σε μια πληρέστερη μέτρηση, επιτρέποντας την υπολογισμό του όγκου αερίου. Οι αισθητήρες που παρέχουν επίσης διαγνωστικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων κρίσιμων πληροφοριών, όπως η αξιοπιστία του σήματος, η ετοιμότητα σήματος και τα σφάλματα σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας την προληπτική συντήρηση και τη μείωση του δυναμικού.

Τα διαγνωστικά δεδομένα παρέχουν μια λεπτομερή κατάσταση του αισθητήρα, όπως το εάν το στοιχείο του αισθητήρα είναι κατεστραμμένο, εάν η τάση τροφοδοσίας είναι σωστή ή αν υπάρχουν ενημερωμένες τιμές στον αισθητήρα που μπορεί να ληφθεί. Τα διαγνωστικά δεδομένα από ψηφιακούς αισθητήρες μπορούν να οδηγήσουν σε καλύτερες αποφάσεις κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων από τους αναλογικούς αισθητήρες που δεν παρέχουν λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με σφάλματα σήματος.

Ένα άλλο πλεονέκτημα των ψηφιακών αισθητήρων πίεσης είναι ότι έχουν χαρακτηριστικά όπως συναγερμοί που μπορούν να προειδοποιήσουν τους χειριστές σε συνθήκες εκτός των καθορισμένων παραμέτρων και την ικανότητα ελέγχου του χρονισμού και του διαστήματος των μετρήσεων, συμβάλλοντας στη μείωση της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Επειδή ο αισθητήρας ψηφιακής πίεσης παρέχει μεγάλο αριθμό εξόδων και διαγνωστικών λειτουργιών, το συνολικό σύστημα είναι πιο ισχυρό και αποτελεσματικό, επειδή τα δεδομένα παρέχουν στους πελάτες μια πιο ολοκληρωμένη αξιολόγηση της λειτουργίας του συστήματος. Εκτός από την επέκταση των δυνατοτήτων μέτρησης και αυτοαναγνωστικών, η χρήση αισθητήρων ψηφιακής πίεσης μπορεί επίσης να επιταχύνει την ανάπτυξη και την εφαρμογή των συστημάτων βιομηχανικού διαδικτύου (IIOT) και μεγάλες εφαρμογές δεδομένων.

περιβαλλοντικός θόρυβος

Ηλεκτρομαγνητικά θορυβώδη περιβάλλοντα κοντά σε κινητήρες, μακρά καλώδια ή ασύρματες πηγές ενέργειας μπορούν να δημιουργήσουν προκλήσεις παρεμβολής σήματος για εξαρτήματα όπως αισθητήρες πίεσης. Για να αποφευχθεί η ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή (EMI) σε αναλογικούς αισθητήρες πίεσης, ο σχεδιασμός πρέπει να περιλαμβάνει την κατάλληλη προετοιμασία σήματος όπως

Οι γειωμένες μεταλλικές ασπίδες ή τα πρόσθετα παθητικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, καθώς ο ηλεκτρικός θόρυβος μπορεί να προκαλέσει ψευδείς μετρήσεις σήματος. Όλες οι αναλογικές εξόδους είναι εξαιρετικά ευαίσθητες στο EMI. Ωστόσο, η χρήση αναλογικής εξόδου 4-20mA μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή αυτής της παρεμβολής.

Αντίθετα, οι αισθητήρες ψηφιακής πίεσης είναι λιγότερο ευαίσθητοι στον περιβαλλοντικό θόρυβο από τα αναλογικά ισοδύναμα τους, έτσι ώστε να κάνουν μια καλή επιλογή για εφαρμογές που πρέπει να γνωρίζουν το EMI και να απαιτούν έξοδο εκτός από μια λύση 4-20mA. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι διαφορετικοί τύποι αισθητήρων ψηφιακής πίεσης προσφέρουν διαφορετικούς βαθμούς ευρωστίας EMI, ανάλογα με την εφαρμογή. Ενσωματωμένο κύκλωμα (I2C) και τα σειριακά περιφερειακά διεπαφή (SPI) ψηφιακά πρωτόκολλα είναι κατάλληλα για βραχυκύκλωμα ή συμπαγή συστήματα με μήκος μικρότερης από 5 μέτρα, αν και τα ακριβή που επιτρέπουν τα μήκη που επιτρέπουν σε μεγάλο βαθμό εξαρτώνται από το είδος του καλωδίου και του καλωδίου. στην αντίσταση. Για συστήματα που απαιτούν μεγαλύτερα καλώδια έως 30m, Canopen (με προαιρετική θωράκιση) ή αισθητήρες ψηφιακής πίεσης IO-Link θα ήταν η καλύτερη επιλογή για την ασυλία EMI, αν και απαιτούν περισσότερα από τα I2C και σειριακές περιφερειακές διασύνδεσης (SPI) υψηλής κατανάλωσης ισχύος).

Προστασία δεδομένων χρησιμοποιώντας τον κυκλικό έλεγχο πλεονασμού (CRC)

Οι ψηφιακοί αισθητήρες προσφέρουν την επιλογή να συμπεριλάβουν ένα CRC στο τσιπ για να βοηθήσουν να διασφαλιστεί ότι οι πελάτες μπορούν να βασίζονται στο σήμα. Το CRC των δεδομένων επικοινωνίας είναι ένα συμπλήρωμα στον έλεγχο ακεραιότητας της εσωτερικής μνήμης τσιπ, επιτρέποντας στον χρήστη να επαληθεύει την έξοδο του αισθητήρα, παρέχοντας πρόσθετα μέτρα προστασίας δεδομένων για τον αισθητήρα. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει αυξημένος κίνδυνος θορύβου που διαταράσσει το τσιπ αισθητήρα και παραγωγή bit flips που θα μπορούσαν να μεταβάλουν το μήνυμα επικοινωνίας. Ένα CRC στην ακεραιότητα της μνήμης θα προστατεύσει την εσωτερική μνήμη από μια τέτοια διαφθορά και θα την επισκευάσει, αν είναι απαραίτητο. Μοιάζοντας, ορισμένοι ψηφιακοί αισθητήρες παρέχουν επίσης ένα πρόσθετο CRC στην επικοινωνία δεδομένων, υποδεικνύοντας ότι τα δεδομένα που μεταδίδονται μεταξύ του αισθητήρα και του ελεγκτή έχει καταστραφεί και μπορεί να προκαλέσει μια άλλη προσπάθεια να αξιολογηθεί μια σωστή ανάγνωση αισθητήρων. Το CRC απλοποιεί αυτή τη διαδικασία και παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στον σχεδιαστή. Εκτός από τους ελέγχους εγκυρότητας δεδομένων, ορισμένοι κατασκευαστές έχουν προσθέσει περισσότερα ηλεκτρονικά για την καταστολή του θορύβου από πηγές όπως οι ζώνες WiFi, Bluetooth, GSM και ISM για την περαιτέρω προστασία της εγκυρότητας των δεδομένων.

Ο αισθητήρας ψηφιακής πίεσης στην εργασία υποστηρίζει έξυπνα δίκτυα διανομής νερού

Η απώλεια νερού λόγω διαρροών, ανακριβής μέτρησης, μη εξουσιοδοτημένης κατανάλωσης ή συνδυασμού των τριών αποτελεί σταθερή πρόκληση για μεγάλα δίκτυα διανομής νερού. Η εφαρμογή αισθητήρων ψηφιακής πίεσης χαμηλής ισχύος σε κόμβους σε όλο το δίκτυο διανομής νερού είναι ένας πρακτικός και οικονομικά αποδοτικός τρόπος για να χαρτογραφήσουμε ένα περιφερειακό δίκτυο διανομής νερού και να επιτρέπεται στις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας να ανιχνεύουν και να εντοπίζουν περιοχές όπου συμβαίνει απροσδόκητη απώλεια νερού.

Όταν εφαρμόζονται στους κόμβους ολόκληρου του δικτύου διανομής νερού, οι αισθητήρες ψηφιακής πίεσης μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό απροσδόκητων περιοχών απώλειας νερού, με αποτέλεσμα την αποτελεσματική αντιμετώπιση και τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας του συστήματος.

Οι αισθητήρες πίεσης είναι κατάλληλοι για αυτές τις εφαρμογές είναι συνήθως είτε ερμητικά σφραγισμένοι σε IP69K είτε Modular για να δώσουν στους πελάτες μεγαλύτερη ευελιξία σχεδιασμού. Για να αποφευχθεί η διείσδυση του νερού στον αισθητήρα καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής της εφαρμογής, ορισμένοι κατασκευαστές αισθητήρων πίεσης χρησιμοποιούν μια ερμητική σύνδεση από γυαλί προς μέταλλο. Η σφράγιση γυαλιού-μέταλλου είναι υδατοστεγή και δημιουργεί μια αεροστεγές σφραγίδα στην "κορυφή" του αισθητήρα, ο οποίος βοηθά τον αισθητήρα να επιτύχει το IP69K. Αυτή η σφράγιση σημαίνει ότι ο αισθητήρας μετρά πάντα τη διαφορά πίεσης μεταξύ της ουσίας στην εφαρμογή και του αέρα γύρω του, εμποδίζοντας την μετατόπιση μετατόπισης.

Βελτιωμένη ρύθμιση του συστήματος φυσικού αερίου υπό πίεση

Οι αισθητήρες πίεσης διαδραματίζουν μια ποικιλία σημαντικών ρόλων στην παρακολούθηση και την παράδοση του αέρα και των ιατρικών αερίων σε όλα τα δίκτυα διανομής. Σε αυτούς τους τύπους εφαρμογών, οι αισθητήρες πίεσης μπορούν να είναι υπεύθυνοι για τον έλεγχο του συμπιεστή και τις διάφορες λειτουργίες παρακολούθησης, συμπεριλαμβανομένης της ροής πρόσληψης και εξόδου, της εξάτμισης του κυλίνδρου και της κατάστασης του φίλτρου αέρα. Αυτό επιτρέπει στους προγραμματιστές του συστήματος να πλησιάσουν τις ιδανικές συνθήκες λειτουργίας για την εφαρμογή.

Ενώ εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες εγκαταστάσεις που ταιριάζουν καλύτερα στη χρήση αναλογικών αισθητήρων πίεσης, όλο και περισσότερες εφαρμογές της βιομηχανίας 4.0 επωφελούνται από τη χρήση των ψηφιακών ομολόγων τους. Από την ανοσία EMI και την κλιμακωτή δικτύωση έως τη διάγνωση των αισθητήρων και την προστασία των δεδομένων, οι αισθητήρες ψηφιακής πίεσης επιτρέπουν την απομακρυσμένη παρακολούθηση και τη συντήρηση της πρόβλεψης, τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας του συστήματος. Ένας ισχυρός σχεδιασμός αισθητήρων με προδιαγραφές, όπως βαθμολογία IP69K, πρόσθετοι έλεγχοι ακεραιότητας δεδομένων και εκτεταμένα ηλεκτρονικά ηλεκτρονικά στοιχεία για την προστασία EMI θα συμβάλουν στην αύξηση της διάρκειας ζωής και τη μείωση των πιθανών σφαλμάτων σήματος.