Fordeler med digitale trykksensorer

Trykksensorer brukes i en rekke industrielle applikasjoner som spenner fra hydraulikk og pneumatikk; vannforvaltning, mobile hydraulikk og terrengkjøretøyer; pumper og kompressorer; Klimaanlegg og kjølesystemer til planteteknikk og automatisering. De spiller en nøkkelrolle i å sikre at systemstress er innenfor akseptable grenser og bidrar til å sikre pålitelig drift av applikasjoner. Avhengig av installasjons- og systemkrav, er det forskjellige fordeler med å bruke analoge og digitale trykksensorer.

Når skal du bruke digital og analogTrykksensoreri systemdesign

Hvis det eksisterende systemet er basert på analog kontroll, er en av fordelene ved å bruke en analog trykksensor dens enkelhet med oppsett. Hvis bare ett signal er nødvendig for å måle en dynamisk prosess i feltet, ville en analog sensor kombinert med en analog-til-digital (ADC) omformer være en enklere løsning, mens en digital trykksensor vil kreve en spesifikk protokoll for å etablere kommunikasjon med sensoren. Hvis systemelektronet krever en veldig rask aktiv tilbakemeldingskontrollløyfe, en ren analog. For systemer som ikke krever responstid raskere enn omtrent 0,5 ms, bør digitale trykksensorer vurderes, da de forenkler nettverk med flere digitale enheter og gjør systemet mer fremtidssikre.

En god tid til å vurdere å bytte til digitale trykksensorer i et analogt system er å oppgradere komponenter for å inkludere programmerbare mikrochips. Moderne mikrobrikker er nå billigere og enklere å programmere, og integrasjonen deres i komponenter som trykksensorer kan forenkle vedlikehold og systemoppgraderinger. Dette sparer potensielle maskinvarekostnader, ettersom den digitale sensoren kan oppdateres via programvare i stedet for å erstatte hele komponenten.

En god tid til å vurdere å bytte til digitale trykksensorer i et analogt system er å oppgradere komponenter for å inkludere programmerbare mikrochips. Moderne mikrobrikker er nå billigere og enklere å programmere, og integrasjonen deres i komponenter som trykksensorer kan forenkle vedlikehold og systemoppgraderinger. Dette sparer potensielle maskinvarekostnader, ettersom den digitale sensoren kan oppdateres via programvare i stedet for å erstatte hele komponenten.

Plug-and-play-design og kortere kabellengde på den digitale trykksensoren forenkler systemoppsett og reduserer den totale installasjonskostnaden for applikasjoner som er satt opp for digital kommunikasjon. Når den digitale trykksensoren kombineres med en GPS-tracker, kan den eksternt lokalisere og overvåke skybaserte eksterne systemer i sanntid.

Digitale trykksensorer tilbyr mange fordeler som lavt strømforbruk, minimal elektrisk støy, sensordiagnostikk og fjernovervåking.

Fordeler med digitale trykksensorer

Når en bruker har evaluert om en analog eller digital trykksensor er best for en gitt applikasjon, vil det å forstå noen av de gunstige funksjonene digitale trykksensorer tilbyr for industrielle applikasjoner bidra til å forbedre systemets sikkerhet, effektivitet og pålitelighet.

En enkel sammenligning av inter-integrert krets (I 2 C) og seriell perifert grensesnitt (SPI)

To digitale kommunikasjonsprotokoller som vanligvis brukes i industrielle applikasjoner, er inter-integrerte krets (I 2 C) og seriell perifert grensesnitt (SPI). I2C er bedre egnet for mer komplekse nettverk fordi færre ledninger er nødvendige for installasjon. I2C tillater også flere master/slavenettverk, mens SPI bare tillater en master/flere slavetettverk. SPI er en ideell løsning for enklere nettverk og høyere hastigheter og dataoverføringer som å lese eller skrive SD -kort eller spille inn bilder.

Utgangssignal og sensordiagnostikk

En viktig forskjell mellom analoge og digitale trykksensorer er at analog bare gir ett utgangssignal, mens digitale sensorer gir to eller flere, for eksempel trykk- og temperatursignaler og sensorniagnostikk. For eksempel, i en måling av gass sylinder, utvider den ekstra temperaturinformasjonen trykksignalet til en mer omfattende måling, slik at gassvolumet kan beregnes. Digitale sensorer gir også diagnostiske data, inkludert kritisk informasjon som signal pålitelighet, signalberedskap og sanntidsfeil, muliggjør forebyggende vedlikehold og reduseringspotensialnedtid.

Diagnostiske data gir en detaljert status for sensoren, for eksempel om sensorelementet er skadet, om forsyningsspenningen er riktig, eller om det er oppdaterte verdier i sensoren som kan oppnås. Diagnostiske data fra digitale sensorer kan føre til bedre beslutninger når feilsøking enn analoge sensorer som ikke gir detaljert informasjon om signalfeil.

En annen fordel med digitale trykksensorer er at de har funksjoner som alarmer som kan varsle operatørene om forhold utenfor faste parametere og muligheten til å kontrollere tidspunktet og intervallet for avlesninger, noe som bidrar til å redusere det totale energiforbruket. Fordi den digitale trykksensoren gir et stort antall utganger og diagnostiske funksjoner, er det samlede systemet kraftigere og effektivt, fordi dataene gir kundene en mer omfattende evaluering av driften av systemet. I tillegg til å utvide måle- og selvdiagnostiske evner, kan bruk av digitale trykksensorer også akselerere utviklingen og implementeringen av industrielle Internet of Things (IIOT) systemer og big data-applikasjoner.

Miljøløy

Elektromagnetisk støyende miljøer i nærheten av motorer, lange kabler eller trådløse kraftkilder kan skape signalinterferensutfordringer for komponenter som trykksensorer. For å forhindre elektromagnetisk interferens (EMI) i analoge trykksensorer, må designen inkludere riktig signalkondisjonering som for eksempel

Jordede metallskjold eller ytterligere passive elektroniske komponenter, da elektrisk støy kan forårsake falske signalavlesninger. Alle analoge utganger er ekstremt utsatt for EMI; Å bruke en 4-20 mA analog utgang kan imidlertid bidra til å unngå denne forstyrrelsen.

I kontrast er digitale trykksensorer mindre utsatt for miljøstøy enn deres analoge ekvivalenter, så de gjør et godt valg for applikasjoner som må være klar over EMI og krever en annen utgang enn en 4-20MA-løsning. Det skal bemerkes at forskjellige typer digitale trykksensorer tilbyr forskjellige grader av EMI-robusthet, avhengig av applikasjonen. Interintegrerte krets (I2C) og seriell perifert grensesnitt (SPI) digitale protokoller er godt egnet for kortvarig eller kompakte system på motstanden. For systemer som krever lengre kabler opp til 30 meter, kan Canopen (med valgfri skjerming) eller IO-Link digitale trykksensorer være det beste valget for EMI-immunitet, selv om de krever mer enn I2C og seriell perifert grensesnitt (SPI) høyt strømforbruk) kolleger.

Databeskyttelse ved bruk av Cyclic Redundancy Check (CRC)

Digitale sensorer tilbyr muligheten til å inkludere en CRC i brikken for å sikre at kundene kan stole på signalet. CRC for kommunikasjonsdataene er et supplement til integritetskontrollen av det interne brikkeminnet, slik at brukeren kan 100% bekrefte sensorutgangen, og gir ytterligere databeskyttelsesmål for sensoren. CRC-funksjonen er ideell for trykksensorapplikasjoner i støyende miljøer, for eksempel de som er installert i nærheten av sendere i skybaserte systemer. I dette tilfellet er det økt risiko for støy som forstyrrer sensorbrikken og genererer bit -flips som kan endre kommunikasjonsmeldingen. En CRC på minneintegritet vil beskytte det interne minnet mot slik korrupsjon og reparere det om nødvendig. Likende gir noen digitale sensorer også en ekstra CRC i datakommunikasjonen, noe som indikerer at dataene som overføres mellom sensoren og kontrolleren har blitt ødelagt og kan utløse et annet forsøk på å evaluere en riktig sensorlesing. CRC forenkler denne prosessen og gir designeren større fleksibilitet. I tillegg til dataliditetskontroller, har noen produsenter lagt til mer elektronikk for å undertrykke støy fra kilder som WiFi, Bluetooth, GSM og ISM -bånd for ytterligere å beskytte dataliditet.

Digital trykksensor på jobb støtter smarte vannfordelingsnettverk

Vanntap på grunn av lekkasjer, unøyaktig måling, uautorisert forbruk eller en kombinasjon av de tre er en konstant utfordring for store vannfordelingsnettverk. Å bruke digitale trykksensorer med lav effekt på noder i hele vannfordelingsnettet er en praktisk og kostnadseffektiv måte å kartlegge et regionalt vannfordelingsnettverk og la verktøy oppdage og lokalisere områder der uventet vanntap oppstår.

Når de brukes på nodene til hele vannfordelingsnettverket, kan digitale trykksensorer bidra til å identifisere uventede vanntapområder, og dermed effektivt feilsøke og forbedre systemets effektivitet.

Trykksensorer som er godt egnet for disse applikasjonene, er vanligvis enten hermetisk forseglet til IP69K eller Modular for å gi kundene større designfleksibilitet. For å forhindre at vann trenger gjennom sensoren gjennom hele applikasjonens levetid, bruker noen trykksensorprodusenter en glass-til-metall hermetisk forbindelse. Glass-til-metall-tetningen er vanntett og skaper en lufttett tetning på "toppen" av sensoren, som hjelper sensoren med å oppnå IP69K. Denne tetningen betyr at sensoren alltid måler trykkforskjellen mellom stoffet i påføring og luften rundt den, og forhindrer forskyvning.

Forbedret regulering av gasssystemet

Trykksensorer spiller en rekke viktige roller i overvåking og levering av trykk på trykk og medisinske gasser gjennom distribusjonsnettverk. I denne typen applikasjoner kan trykksensorer være ansvarlige for kompressorkontroll og forskjellige overvåkningsfunksjoner, inkludert inntak og utgangsstrøm, sylinderseksos og luftfilterstatus. Mens et enkelt trykksignal indirekte måler mengden gasspartikler på et sted i systemet, kan kombinasjonen av trykk og temperaturfedback av et digitalt trykksensor gi et bedre estimat av mengden av bensin ved at den bensinstrekningen gir bedre system. Dette gjør at systemutviklere kan komme nærmere de ideelle driftsforholdene for applikasjonen.

Selv om det fremdeles er noen installasjoner som er best egnet til å bruke analoge trykksensorer, drar flere og flere Bransje 4.0 -applikasjoner fordel av å bruke sine digitale kolleger. Fra EMI -immunitet og skalerbart nettverk til sensordiagnostikk og databeskyttelse, muliggjør digitale trykksensorer fjernovervåking og prediktivt vedlikehold, forbedrer systemets effektivitet og pålitelighet. En robust sensordesign med spesifikasjoner som en IP69K -rangering, ytterligere dataintegritetskontroller og omfattende ombord elektronikk for EMI -beskyttelse vil bidra til å øke levetiden og redusere potensielle signalfeil.