Os sensores de presión úsanse nunha variedade de aplicacións industriais que van desde hidráulica e pneumática; xestión de auga, hidráulica móbil e vehículos fóra de estrada; bombas e compresores; Sistemas de aire acondicionado e refrixeración para a enxeñaría e automatización de plantas. Eles xogan un papel clave para garantir que o estrés do sistema estea dentro de límites aceptables e axudan a garantir un funcionamento fiable das aplicacións. Dependendo dos requisitos de instalación e sistema, hai diferentes vantaxes para usar sensores de presión analóxica e dixital.
Cando usar dixital e analóxicoSensores de presiónno deseño do sistema
Se o sistema existente está baseado no control analóxico, unha das vantaxes de usar un sensor de presión analóxica é a súa sinxeleza de configuración. Se só se necesita un sinal para medir un proceso dinámico no campo, un sensor analóxico combinado cun convertedor analóxico a dixital (ADC) sería unha solución máis sinxela, mentres que un sensor de presión dixital requiriría un protocolo específico para establecer a comunicación coa sensor sensor. Se a electrónica do sistema require un bucle de control activo moi rápido activo, un bucle analóxico puro é a mellor solución. Para sistemas que non precisan tempos de resposta máis rápidos que uns 0,5ms, deben considerarse sensores de presión dixital, xa que simplifican a rede con varios dispositivos dixitais e fan que o sistema sexa máis a proba de futuro.
Un tempo oportuno para considerar cambiar a sensores de presión dixital nun sistema analóxico é actualizar compoñentes para incluír microchips programables. Os microchips modernos agora son máis baratos e fáciles de programar, e a súa integración en compoñentes como os sensores de presión podería simplificar o mantemento e as actualizacións do sistema. Isto aforra custos de hardware potenciais, xa que o sensor dixital pódese actualizar a través de software en vez de substituír todo o compoñente.
Un tempo oportuno para considerar cambiar a sensores de presión dixital nun sistema analóxico é actualizar compoñentes para incluír microchips programables. Os microchips modernos agora son máis baratos e fáciles de programar, e a súa integración en compoñentes como os sensores de presión podería simplificar o mantemento e as actualizacións do sistema. Isto aforra custos de hardware potenciais, xa que o sensor dixital pódese actualizar a través de software en vez de substituír todo o compoñente.
O deseño de plug-and-play e a lonxitude de cable máis curta do sensor de presión dixital simplifica a configuración do sistema e reduce o custo global de instalación para aplicacións configuradas para comunicacións dixitais. Cando o sensor de presión dixital se combina cun rastreador GPS, pode localizar de forma remota e controlar os sistemas remotos baseados na nube en tempo real.
Os sensores de presión dixital ofrecen moitas vantaxes como o baixo consumo de enerxía, o ruído eléctrico mínimo, os diagnósticos de sensores e o control remoto.
Vantaxes dos sensores de presión dixital
Unha vez que un usuario evaluou se un sensor de presión analóxica ou dixital é mellor para unha determinada aplicación, comprender algunhas das características beneficiosas que ofrecen sensores de presión dixital para aplicacións industriais axudarán a mellorar a seguridade, eficiencia e fiabilidade do sistema.
Unha simple comparación do circuíto inter-integrado (I 2 C) e da interface periférica en serie (SPI)
Dous protocolos de comunicación dixital usados habitualmente en aplicacións industriais son circuíto interintegrado (I 2 C) e interface periférica en serie (SPI). I2C é máis adecuado para redes máis complexas porque son necesarios menos fíos para a instalación. Ademais, I2C permite múltiples redes mestras/escravos, mentres que o SPI só permite unha rede mestra/múltiple escravos. O SPI é unha solución ideal para redes máis sinxelas e maiores velocidades e transferencias de datos como ler ou escribir tarxetas SD ou gravar imaxes.
Sinal de saída e diagnósticos de sensores
Unha diferenza importante entre os sensores de presión analóxica e dixital é que o analóxico proporciona só un sinal de saída, mentres que os sensores dixitais proporcionan dous ou máis, como a presión e os sinais de temperatura e os diagnósticos de sensores. Por exemplo, nunha aplicación de medición do cilindro de gas, a información de temperatura adicional amplía o sinal de presión nunha medición máis completa, permitindo que o volume de gas se calcule. Os sensores digitais tamén proporcionan datos diagnósticos, incluíndo información crítica como a fiabilidade do sinal, a preparación do sinal e os fallos en tempo real, permitindo o mantemento preventivo e reducir o potencial de inactividade.
Os datos de diagnóstico proporcionan un estado detallado do sensor, como se o elemento do sensor está danado, se a tensión de subministración é correcta ou se hai valores actualizados no sensor que se pode obter. Os datos de diagnóstico de sensores dixitais poden levar a mellores decisións ao resolver problemas que os sensores analóxicos que non proporcionan información detallada sobre os erros do sinal.
Outro beneficio dos sensores de presión dixital é que teñen características como as alarmas que poden alertar aos operadores de condicións fóra dos parámetros establecidos e a capacidade de controlar o tempo e o intervalo de lecturas, axudando a reducir o consumo global de enerxía. Debido a que o sensor de presión dixital proporciona un gran número de saídas e funcións de diagnóstico, o sistema global é máis potente e eficiente, porque os datos proporcionan aos clientes unha avaliación máis completa do funcionamento do sistema. Ademais de ampliar as capacidades de medición e autodiagnóstico, o uso de sensores de presión dixital tamén pode acelerar o desenvolvemento e implementación de sistemas industriais de Internet of Things (IIOT) e aplicacións de grandes datos.
ruído ambiental
Os ambientes electromagnéticamente ruidosos preto de motores, cables longos ou fontes de enerxía sen fíos poden crear retos de interferencia do sinal para compoñentes como sensores de presión. Para evitar a interferencia electromagnética (EMI) nos sensores de presión analóxica, o deseño debe incluír un acondicionamento de sinal adecuado como como
Escudos metálicos a terra ou compoñentes electrónicos pasivos adicionais, xa que o ruído eléctrico pode causar falsas lecturas de sinal. Todas as saídas analóxicas son extremadamente susceptibles a EMI; Non obstante, usar unha saída analóxica de 4-20mA pode axudar a evitar esta interferencia.
En contraste, os sensores de presión dixital son menos susceptibles ao ruído ambiental que os seus equivalentes analóxicos, polo que fan unha boa opción para aplicacións que deben ter coñecemento de EMI e requiren unha saída distinta dunha solución de 4-20má. Cómpre salientar que diferentes tipos de sensores de presión dixital ofrecen diferentes graos de robustez EMI, dependendo da aplicación. Circuíto integrado con minuto (I2C) e interface periférica en serie (SPI) Os protocolos dixitais son ben adecuados para os sistemas de curto alcance ou compactos con lonxitudes de cable de menos de 5m, aínda que os lonxitudes de cable de cable de menos de 5m. sobre o resistor. Para os sistemas que requiran cables máis longos de ata 30 metros, os sensores de presión dixitais (con blindaje opcional) ou IO-Link serían a mellor opción para a inmunidade EMI, aínda que requiren máis que o consumo de enerxía de alta potencia de I2C e interface periférica en serie (SPI).
Protección de datos mediante comprobación de redundancia cíclica (CRC)
Os sensores dixitais ofrecen a opción de incluír un CRC no chip para axudar a que os clientes poidan confiar no sinal. O CRC dos datos de comunicación é un complemento para a comprobación de integridade da memoria de chip interno, permitindo ao usuario verificar o 100% a saída do sensor, proporcionando medidas adicionais de protección de datos para o sensor. A función CRC é ideal para aplicacións de sensores de presión en ambientes ruidosos, como os instalados preto dos transmisores nos sistemas baseados na nube. Neste caso, hai un maior risco de ruído que perturba o chip do sensor e xerando flips de bits que poidan alterar a mensaxe de comunicación. Un CRC sobre a integridade da memoria protexerá a memoria interna de tal corrupción e reparalo, se é necesario. Likewise, algúns sensores dixitais tamén proporcionan un CRC adicional na comunicación de datos, o que indica que os datos transmitidos entre o sensor e o controlador foron corrompidos e poden desencadear outro intento de avaliar unha lectura de sensores correctos, nalgúns casos. O CRC simplifica este proceso e proporciona unha maior flexibilidade ao deseñador. Ademais das comprobacións de validez de datos, algúns fabricantes engadiron máis electrónica para suprimir o ruído de fontes como WiFi, Bluetooth, GSM e bandas ISM para protexer aínda máis a validez dos datos.
O sensor de presión dixital no traballo admite redes de distribución de auga intelixente
A perda de auga por fugas, medición inexacta, consumo non autorizado ou unha combinación dos tres é un reto constante para as grandes redes de distribución de auga. Aplicar sensores de presión dixital de baixa potencia aos nodos en toda a rede de distribución de auga é un xeito práctico e rendible de mapear unha rede rexional de distribución de auga e permitir que as utilidades detecten e localicen áreas onde se produce unha perda de auga inesperada.
Cando se aplican aos nodos de toda a rede de distribución de auga, os sensores de presión dixital poden axudar a identificar as áreas de perda de auga inesperadas, así que soluciona eficazmente e mellora a eficiencia do sistema.
Os sensores de presión ben adecuados para estas aplicacións son normalmente selados herméticamente a IP69K ou modulares para dar aos clientes unha maior flexibilidade no deseño. Para evitar que a auga penetre no sensor ao longo da vida da aplicación, algúns fabricantes de sensores de presión usan unha conexión hermética de vidro a metal. O selo de vidro a metal é estanco e crea un selo hermético na "parte superior" do sensor, que axuda ao sensor a conseguir IP69K. Este selado significa que o sensor sempre está a medir a diferenza de presión entre a sustancia da aplicación e o aire que o rodea, evitando a deriva de compensación.
Regulación do sistema de gas a presión mellorada
Os sensores de presión desempeñan unha variedade de roles importantes no seguimento e entrega de gases aéreos e médicos presurizados ao longo das redes de distribución. Neste tipo de aplicacións, os sensores de presión poden ser os responsables do control do compresor e diversas funcións de seguimento, incluído o fluxo de entrada e saída, o escape de cilindro e o estado do filtro de aire. Mentres un único sinal de presión pode medir indirectamente a cantidade de partículas de gas nun lugar no sistema, a combinación de presión e a retroalimentación proporcionada por un mellor sensor de presión dixital. Isto permite aos desenvolvedores do sistema achegarse ás condicións de funcionamento ideais para a aplicación.
Aínda que aínda hai algunhas instalacións que son máis adecuadas para usar sensores de presión analóxica, cada vez son máis as aplicacións da industria 4.0 que se benefician de usar as súas contrapartes dixitais. Desde a inmunidade EMI e a rede escalable ata os diagnósticos de sensores e a protección de datos, os sensores de presión dixital permiten un control remoto e mantemento predictivo, mellorando a eficiencia e a fiabilidade do sistema. Un deseño de sensores robusto con especificacións como unha clasificación IP69K, comprobacións adicionais de integridade de datos e unha extensa electrónica a bordo para a protección contra EMI axudará a aumentar a vida e reducir os posibles erros de sinal.
Tempo de publicación: Decembro 10-2022