Avantatges dels sensors de pressió digital

Els sensors de pressió s’utilitzen en diverses aplicacions industrials que van des d’hidràulica i pneumàtica; Gestió de l’aigua, hidràulica mòbil i vehicles tot terreny; bombes i compressors; Sistemes de climatització i refrigeració per a l’enginyeria i l’automatització de plantes. Tenen un paper clau per assegurar que l’estrès del sistema estigui dins dels límits acceptables i ajudin a assegurar un funcionament fiable de les aplicacions. Segons els requisits d’instal·lació i sistema, hi ha diferents avantatges d’utilitzar sensors de pressió analògics i digitals.

Quan cal utilitzar digital i analògicSensors de pressióEn el disseny del sistema

Si el sistema existent es basa en el control analògic, un dels avantatges d’utilitzar un sensor de pressió analògica és la seva senzillesa de configuració. Si només es necessiti un senyal per mesurar un procés dinàmic al camp, un sensor analògic combinat amb un convertidor analògic a digital (ADC) seria una solució més senzilla, mentre que un sensor de pressió digital requeriria un protocol específic per establir la comunicació amb el sensor. Si l’electrònica del sistema requeriria un bucle de control de retroalimentació molt ràpid, un sensor de pressió analògic pura és la millor solució. Per als sistemes que no requereixen temps de resposta més ràpid que uns 0,5ms, s’han de tenir en compte els sensors de pressió digital, ja que simplifiquen la xarxa amb diversos dispositius digitals i fan que el sistema sigui més a prova de futur.

El moment oportú per plantejar -se canviar a sensors de pressió digital en un sistema analògic és actualitzar els components per incloure microxips programables. Els microxips moderns són ara més barats i fàcils de programar, i la seva integració en components com els sensors de pressió podria simplificar el manteniment i les actualitzacions del sistema. D’aquesta manera s’estalvia els costos de maquinari potencials, ja que el sensor digital es pot actualitzar mitjançant el programari en lloc de substituir tot el component.

El moment oportú per plantejar -se canviar a sensors de pressió digital en un sistema analògic és actualitzar els components per incloure microxips programables. Els microxips moderns són ara més barats i fàcils de programar, i la seva integració en components com els sensors de pressió podria simplificar el manteniment i les actualitzacions del sistema. D’aquesta manera s’estalvia els costos de maquinari potencials, ja que el sensor digital es pot actualitzar mitjançant el programari en lloc de substituir tot el component.

El disseny de plug-and-play i la longitud del cable més curt del sensor de pressió digital simplifica la configuració del sistema i redueix el cost global de la instal·lació per a aplicacions configurades per a comunicacions digitals. Quan el sensor de pressió digital es combina amb un rastrejador GPS, pot localitzar i supervisar de forma remota sistemes remots basats en núvols en temps real.

Els sensors de pressió digital ofereixen molts avantatges com el consum baix d’energia, el soroll elèctric mínim, el diagnòstic del sensor i el control remot.

Avantatges dels sensors de pressió digital

Una vegada que un usuari hagi avaluat si un sensor de pressió analògic o digital és millor per a una aplicació determinada, comprendre algunes de les característiques beneficioses que ofereixen els sensors de pressió digital per a aplicacions industrials ajudarà a millorar la seguretat, l'eficiència i la fiabilitat del sistema.

Una comparació senzilla del circuit inter-integrat (I 2 C) i de la interfície perifèrica en sèrie (SPI)

Dos protocols de comunicació digitals utilitzats habitualment en aplicacions industrials són el circuit inter-integrat (I 2 C) i la interfície perifèrica en sèrie (SPI). I2C és més adequat per a xarxes més complexes, ja que es necessiten menys cables per a la instal·lació. A més, I2C permet diverses xarxes mestres/esclaus, mentre que SPI només permet una xarxa d'esclaus mestre/múltiple. SPI és una solució ideal per a xarxes més simples i velocitats i transferències de dades més altes com llegir o escriure targetes SD o enregistrar imatges.

Senyal de sortida i diagnòstic del sensor

Una diferència important entre els sensors de pressió analògics i digitals és que l’analògic proporciona només un senyal de sortida, mentre que els sensors digitals proporcionen dos o més, com ara senyals de pressió i temperatura i diagnòstic del sensor. Per exemple, en una aplicació de mesurament del cilindre de gas, la informació de temperatura addicional amplia el senyal de pressió en una mesura més completa, permetent calcular el volum de gas. Els sensors digitals també proporcionen dades de diagnòstic, incloent informació crítica com la fiabilitat del senyal, la preparació del senyal i les falles en temps real, permetent un manteniment preventiu i reduint el temps d’inici.

Les dades de diagnòstic proporcionen un estat detallat del sensor, com ara si l’element del sensor està danyat, si la tensió d’alimentació és correcta o si hi ha valors actualitzats al sensor que es poden obtenir. Les dades de diagnòstic de sensors digitals poden comportar millors decisions a l’hora de solucionar problemes que els sensors analògics que no proporcionen informació detallada sobre els errors de senyal.

Un altre avantatge dels sensors de pressió digital és que tenen funcions com ara alarmes que poden alertar els operadors a les condicions fora dels paràmetres de conjunt i la capacitat de controlar el temps i l’interval de les lectures, ajudant a reduir el consum d’energia global. Com que el sensor de pressió digital proporciona un gran nombre de sortides i funcions de diagnòstic, el sistema global és més potent i eficient, perquè les dades proporcionen als clients una avaluació més completa del funcionament del sistema. A més d’ampliar les mesures i les capacitats d’autodiagnòstic, l’ús de sensors de pressió digital també pot accelerar el desenvolupament i la implementació de sistemes industrials d’Internet de les coses (IIoT) i aplicacions de grans dades.

soroll ambiental

Els ambients electromagnèticament sorollosos a prop de motors, cables llargs o fonts d’energia sense fils poden crear reptes d’interferència del senyal per a components com els sensors de pressió. Per evitar la interferència electromagnètica (EMI) en sensors de pressió analògics, el disseny ha d’incloure un condicionament de senyal adequat com ara

Shields metàl·lics a terra o components electrònics passius addicionals, ja que el soroll elèctric pot causar falses lectures de senyal. Totes les sortides analògiques són extremadament susceptibles a EMI; Tanmateix, utilitzar una sortida analògica de 4-20mA pot ajudar a evitar aquesta interferència.

En canvi, els sensors de pressió digital són menys susceptibles al soroll ambiental que els seus equivalents analògics, de manera que fan una bona elecció per a les aplicacions que han de ser conscients de l’EMI i requereixen una sortida que no sigui una solució de 4-20mA. Cal destacar que diferents tipus de sensors de pressió digital ofereixen diferents graus de robustesa EMI, depenent de l’aplicació. El circuit integrat (I2C) i la interfície perifèrica en sèrie (SPI) són adequades per a sistemes de curtmetratge o compactes amb longituds de cable inferiors a 5m, tot i que els llargs que es permeten exacte són molt dependents del tipus de cable i de pullwire. a la resistència. Per als sistemes que requereixen cables més llargs de fins a 30 m, la canopen (amb blindatge opcional) o els sensors de pressió digital IO-Link serien la millor opció per a la immunitat EMI, tot i que requereixen més que I2C i la interfície perifèrica en sèrie (SPI) de consum elevat de potència).

Protecció de dades mitjançant la comprovació de redundància cíclica (CRC)

Els sensors digitals ofereixen l’opció d’incloure un CRC al xip per ajudar a garantir que els clients puguin confiar en el senyal. El CRC de les dades de comunicació és un suplement de la comprovació d’integritat de la memòria del xip intern, permetent a l’usuari verificar el 100% de la sortida del sensor, proporcionant mesures addicionals de protecció de dades per al sensor. La funció CRC és ideal per a aplicacions de sensors de pressió en entorns sorollosos, com els instal·lats a prop de transmissors en sistemes basats en núvol. En aquest cas, hi ha un augment del risc de soroll que pertorba el xip del sensor i la generació de bits que podrien alterar el missatge de comunicació. Un CRC sobre la integritat de la memòria protegirà la memòria interna d’aquesta corrupció i la reparar -la si cal. De tant en tant, alguns sensors digitals també proporcionen un CRC addicional en la comunicació de dades, cosa que indica que les dades transmès entre el sensor i el controlador s’han corromput i poden desencadenar un altre intent d’avaluar una lectura de sensors correcta. En alguns casos, els usuaris de finalització es circumvencen això entrellaçant la comunicació amb el sensor amb una comunicació externa, com ara el núvol, la porció, el controlador. El CRC simplifica aquest procés i proporciona una major flexibilitat al dissenyador. A més de les comprovacions de validesa de les dades, alguns fabricants han afegit més electrònica per suprimir el soroll de fonts com WiFi, Bluetooth, GSM i Bandes ISM per protegir encara més la validesa de les dades.

Sensor de pressió digital en el treball admet xarxes de distribució d’aigua intel·ligents

La pèrdua d’aigua a causa de les fuites, la mesura inexacta, el consum no autoritzat o una combinació dels tres és un repte constant per a les grans xarxes de distribució d’aigua. L’aplicació de sensors de pressió digital de baixa potència als nodes a tota la xarxa de distribució d’aigua és una forma pràctica i rendible de mapar una xarxa regional de distribució d’aigua i permetre que els serveis públics detectin i localitzin zones on es produeixi una pèrdua inesperada d’aigua.

Quan s’apliquen als nodes de tota la xarxa de distribució d’aigua, els sensors de pressió digital poden ajudar a identificar zones inesperades de pèrdua d’aigua, de manera eficaç per solucionar i millorar l’eficiència del sistema.

Els sensors de pressió ben adequats per a aquestes aplicacions solen ser segellats hermèticament a IP69K o modulars per donar als clients una major flexibilitat del disseny. Per evitar que l’aigua penetri al sensor durant tota la vida de l’aplicació, alguns fabricants de sensors de pressió utilitzen una connexió hermètica de vidre a metall. El segell de vidre a metall és estanc i crea un segell hermètic a la "part superior" del sensor, que ajuda al sensor a aconseguir IP69K. Aquest segellat significa que el sensor sempre mesura la diferència de pressió entre la substància de l’aplicació i l’aire que l’envolta, evitant la deriva de desplaçament.

Regulació del sistema de gas a pressió millorada

Els sensors de pressió tenen una gran varietat de papers importants en el control i el lliurament de gasos d’aire i medicina a pressió a les xarxes de distribució. En aquest tipus d’aplicacions, els sensors de pressió poden ser responsables del control del compressor i de diverses funcions de control, incloent el flux d’entrada i la sortida, l’escapament del cilindre i l’estat del filtre d’aire. Mentre que un senyal de pressió únic pot mesurar indirectament la quantitat de partícules de gas en una ubicació del sistema, la combinació de la pressió i la retroalimentació de la temperatura proporcionada per un sensor de pressió digital pot proporcionar una millor estimació de la quantitat de gas en aquesta ubicació, permetent una millor sintonia i monitorització del sistema. Això permet als desenvolupadors del sistema apropar -se a les condicions de funcionament ideals per a l’aplicació.

Tot i que encara hi ha algunes instal·lacions més adequades per utilitzar sensors de pressió analògics, cada vegada més aplicacions de la indústria 4.0 es beneficien d’utilitzar els seus homòlegs digitals. Des de la immunitat EMI i la xarxa escalable fins als diagnòstics del sensor i la protecció de dades, els sensors de pressió digital permeten el control remot i el manteniment predictiu, la millora de l’eficiència i la fiabilitat del sistema. Un disseny de sensors robust amb especificacions com ara una qualificació IP69K, comprovacions addicionals d’integritat de dades i una àmplia electrònica a bord per a la protecció EMI ajudarà a augmentar la vida i reduir els possibles errors de senyal.