مزايا أجهزة استشعار الضغط الرقمي

يتم استخدام أجهزة استشعار الضغط في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية التي تتراوح من الهيدروليكية والهواء المضغوط ؛ إدارة المياه والهيدروليات المتنقلة والمركبات على الطرق الوعرة ؛ المضخات والضواغط ؛ أنظمة تكييف الهواء والتبريد إلى هندسة النبات والأتمتة. إنهم يلعبون دورًا رئيسيًا في ضمان أن يكون إجهاد النظام ضمن حدود مقبولة ويساعد في ضمان تشغيل التطبيقات الموثوقة. اعتمادًا على متطلبات التثبيت ومتطلبات النظام ، هناك مزايا مختلفة لاستخدام أجهزة استشعار الضغط التناظرية والرقمية.

متى تستخدم الرقمية والتناظريةمستشعرات الضغطفي تصميم النظام

إذا كان النظام الحالي يعتمد على التحكم التناظري ، فإن إحدى مزايا استخدام مستشعر الضغط التناظري هي بساطة الإعداد. إذا كانت هناك حاجة إلى إشارة واحدة فقط لقياس عملية ديناميكية في الحقل ، فسيكون مستشعر التناظرية مع محول التناظرية إلى الرقمية (ADC) حلاً أبسط ، في حين أن مستشعر الضغط الرقمي يتطلب بروتوكولًا محددًا لإثبات التواصل مع المستشعر. بالنسبة للأنظمة التي لا تتطلب أوقات استجابة أسرع من حوالي 0.5 مللي ثانية ، ينبغي النظر في أجهزة استشعار الضغط الرقمي ، لأنها تبسط الشبكات مع أجهزة رقمية متعددة وجعل النظام أكثر قادماً في المستقبل.

يتمثل الوقت المناسب في التفكير في التحول إلى مستشعرات الضغط الرقمي في نظام التناظرية في ترقية المكونات لتشمل رقائق صغيرة قابلة للبرمجة. العمليات الدقيقة الحديثة أصبحت الآن أرخص وأسهل في البرمجة ، ويمكن للتكامل في مكونات مثل أجهزة استشعار الضغط تبسيط الصيانة وترقيات النظام. هذا يوفر تكاليف الأجهزة المحتملة ، حيث يمكن تحديث المستشعر الرقمي عبر البرنامج بدلاً من استبدال المكون بأكمله.

يتمثل الوقت المناسب في التفكير في التحول إلى مستشعرات الضغط الرقمي في نظام التناظرية في ترقية المكونات لتشمل رقائق صغيرة قابلة للبرمجة. العمليات الدقيقة الحديثة أصبحت الآن أرخص وأسهل في البرمجة ، ويمكن للتكامل في مكونات مثل أجهزة استشعار الضغط تبسيط الصيانة وترقيات النظام. هذا يوفر تكاليف الأجهزة المحتملة ، حيث يمكن تحديث المستشعر الرقمي عبر البرنامج بدلاً من استبدال المكون بأكمله.

يقوم تصميم التوصيل والتشغيل وطول الكبل الأقصر لمستشعر الضغط الرقمي بتبسيط إعداد النظام ويقلل من تكلفة التثبيت الإجمالية للتطبيقات التي تم إعدادها للاتصالات الرقمية. عندما يتم دمج مستشعر الضغط الرقمي مع متتبع GPS ، يمكنه تحديد موقع الأنظمة عن بُعد المستندة إلى السحابة ومراقبتها عن بُعد في الوقت الفعلي.

توفر مستشعرات الضغط الرقمي العديد من المزايا مثل استهلاك الطاقة المنخفض ، والحد الأدنى من الضوضاء الكهربائية ، وتشخيصات المستشعرات ، والمراقبة عن بُعد.

مزايا أجهزة استشعار الضغط الرقمي

بمجرد أن يقوم المستخدم بتقييم ما إذا كان مستشعر الضغط التناظري أو الرقمي هو الأفضل لتطبيق معين ، فإن فهم بعض الميزات المفيدة التي توفرها أجهزة استشعار الضغط الرقمي للتطبيقات الصناعية ستساعد على تحسين سلامة النظام والكفاءة والموثوقية.

مقارنة بسيطة للدائرة المتكاملة (I 2 C) والواجهة المحيطية التسلسلية (SPI)

بروتوكولات الاتصالات الرقمية المستخدمة عادة في التطبيقات الصناعية هي الدائرة المتكاملة (I 2 C) والواجهة المحيطية التسلسلية (SPI). يعد I2C أكثر ملاءمة للشبكات الأكثر تعقيدًا لأن عدد أقل من الأسلاك مطلوبة للتثبيت. أيضًا ، يتيح I2C شبكات Master/Slave متعددة ، بينما يسمح SPI فقط بشبكة ماجستير/متعددة من الرقيق. SPI هو حل مثالي للشبكات الأكثر بساطة وسرعات أعلى ونقل البيانات مثل قراءة أو كتابة بطاقات SD أو تسجيل الصور.

إشارة الإخراج وتشخيصات المستشعر

هناك اختلاف مهم بين مستشعرات الضغط التناظرية والرقمية هو أن التناظرية توفر إشارة مخرج واحدة فقط ، بينما توفر المستشعرات الرقمية اثنين أو أكثر ، مثل إشارات الضغط ودرجة الحرارة وتشخيصات المستشعرات. على سبيل المثال ، في تطبيق قياس أسطوانة الغاز ، تقوم معلومات درجة الحرارة الإضافية بتوسيع إشارة الضغط إلى قياس أكثر شمولاً ، مما يسمح بحساب حجم الغاز. توفر أجهزة الاستشعار الناجمة أيضًا بيانات تشخيصية ، بما في ذلك المعلومات الهامة مثل موثوقية الإشارة ، واستعداد الإشارة ، وأخطاء في الوقت الفعلي ، وتمكين الصيانة الوقائية وتخفيض وقت المعالجة.

توفر البيانات التشخيصية حالة مفصلة للمستشعر ، مثل ما إذا كان عنصر المستشعر قد تالف ، أو ما إذا كان جهد العرض صحيحًا ، أو ما إذا كانت هناك قيم محدثة في المستشعر يمكن الحصول عليها. يمكن أن تؤدي البيانات التشخيصية من أجهزة الاستشعار الرقمية إلى قرارات أفضل عند استكشاف الأخطاء وإصلاحها من المستشعرات التناظرية التي لا توفر معلومات مفصلة حول أخطاء الإشارة.

فائدة أخرى من أجهزة استشعار الضغط الرقمي هي أن لديها ميزات مثل الإنذارات التي يمكن أن تنبه المشغلين إلى ظروف خارج المعلمات المحددة والقدرة على التحكم في توقيت وفترة القراءات ، مما يساعد على تقليل استهلاك الطاقة بشكل عام. نظرًا لأن مستشعر الضغط الرقمي يوفر عددًا كبيرًا من المخرجات والوظائف التشخيصية ، فإن النظام العام أكثر قوة وكفاءة ، لأن البيانات توفر للعملاء تقييمًا أكثر شمولاً لتشغيل النظام. بالإضافة إلى توسيع نطاق القدرات والتشخيص الذاتي ، يمكن أن يؤدي استخدام مستشعرات الضغط الرقمي أيضًا إلى تسريع تطوير وتطبيق أنظمة الإنترنت الصناعية (IIOT) وتطبيقات البيانات الضخمة.

الضوضاء البيئية

يمكن للبيئات الصاخبة الكهرومغناطيسية بالقرب من المحركات أو الكابلات الطويلة أو مصادر الطاقة اللاسلكية أن تخلق تحديات تداخل الإشارة للمكونات مثل أجهزة استشعار الضغط. لمنع التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) في مستشعرات الضغط التناظرية ، يحتاج التصميم إلى تضمين تكييف الإشارة المناسب مثل

الدروع المعدنية المؤرضة أو المكونات الإلكترونية السلبية الإضافية ، لأن الضوضاء الكهربائية قد تتسبب في قراءات إشارة خاطئة. جميع المخرجات التناظرية عرضة للغاية لـ EMI. ومع ذلك ، فإن استخدام الإخراج التناظري 4-20MA يمكن أن يساعد في تجنب هذا التداخل.

في المقابل ، تكون أجهزة استشعار الضغط الرقمية أقل عرضة للضوضاء البيئية من مكافئاتها التناظرية ، لذلك فهي تقوم باختيار جيد للتطبيقات التي تحتاج إلى أن تكون على دراية بـ EMI وتتطلب إخراجًا غير محلول 4-20MA. تجدر الإشارة إلى أن أنواعًا مختلفة من أجهزة استشعار الضغط الرقمي توفر درجات مختلفة من متانة EMI ، اعتمادًا على التطبيق. الدائرة المتكاملة (I2C) والواجهة الطرفية المسلسل (SPI) هي مناسبة تمامًا للأنظمة القصيرة أو المدمجة ذات الأطوال الكابلات التي تقل عن 5 ملايين ، على الرغم من أن الأطوال المسموح بها هي التي تُعتدل بها نوع الكابلات ومستحضرها. على المقاوم. بالنسبة للأنظمة التي تتطلب كابلات أطول ما يصل إلى 30 مترًا ، سيكون Canopen (مع التدريع الاختياري) أو مستشعرات الضغط الرقمي IO-Link هو الخيار الأفضل لمناعة EMI ، على الرغم من أنها تتطلب أكثر من I2C والواجهة المحيطية المتسلسلة (SPI) استهلاك الطاقة العالية).

حماية البيانات باستخدام فحص التكرار الدوري (CRC)

توفر المستشعرات الرقمية خيار تضمين CRC في الشريحة للمساعدة في ضمان أن يتمكن العملاء من الاعتماد على الإشارة. CRC لبيانات الاتصال هي ملحق لفحص النزاهة لذاكرة الرقاقة الداخلية ، مما يسمح للمستخدم بالتحقق من إخراج المستشعر بنسبة 100 ٪ ، مما يوفر تدابير إضافية للحماية من البيانات للمستتعان. في هذه الحالة ، هناك خطر متزايد من الضوضاء التي تزعج شريحة المستشعر وتوليد بنت يمكن أن تغير رسالة الاتصال. سيحمي اتفاقية حقوق الطفل على سلامة الذاكرة الذاكرة الداخلية من هذا الفساد وإصلاحها إذا لزم الأمر. على غرار ، توفر بعض المستشعرات الرقمية أيضًا CRC في اتصال البيانات ، مما يشير إلى أن البيانات المنقولة بين المستشعر ووحدة التحكم قد تالفة وقد تفسد المحسوب ، أو قد تثير محاولة أخرى لتقييم القراءة الصحيحة. يقوم CRC بتبسيط هذه العملية ويوفر مرونة أكبر للمصمم. بالإضافة إلى فحص صحة البيانات ، أضاف بعض الشركات المصنعة المزيد من الإلكترونيات لقمع الضوضاء من مصادر مثل WiFi و Bluetooth و GSM و ISM لزيادة صحة البيانات.

مستشعر الضغط الرقمي في العمل يدعم شبكات توزيع المياه الذكية

يمثل فقدان المياه بسبب التسريبات أو القياس غير الدقيق أو الاستهلاك غير المصرح به أو مزيج من الثلاثة تحديًا مستمرًا لشبكات توزيع المياه الكبيرة. يعد تطبيق أجهزة استشعار الضغط الرقمية منخفضة الطاقة على العقد في جميع أنحاء شبكة توزيع المياه وسيلة عملية وفعالة من حيث التكلفة لرسم خريطة لشبكة توزيع المياه الإقليمية والسماح للمرافق باكتشاف وتحديد المناطق التي يحدث فيها فقدان المياه غير المتوقع.

عند تطبيقها على العقد في شبكة توزيع المياه بأكملها ، يمكن أن تساعد مستشعرات الضغط الرقمي في تحديد مناطق فقدان المياه غير المتوقعة ، وبالتالي استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل فعال وتحسين كفاءة النظام.

عادةً ما تكون أجهزة استشعار الضغط مناسبة تمامًا لهذه التطبيقات إما مختومة بشكل رديء إلى IP69K أو وحدات لمنح العملاء مرونة في التصميم أكبر. لمنع المياه من اختراق المستشعر طوال عمر التطبيق ، يستخدم بعض مصنعي أجهزة استشعار الضغط اتصالًا من الزجاج إلى المعدن. الختم من الزجاج إلى المعدن هو مانعة للماء ويخلق ختم محكم الإغلاق على "الجزء العلوي" من المستشعر ، مما يساعد المستشعر على تحقيق IP69K. يعني هذا الختم أن المستشعر يقيس دائمًا فرق الضغط بين المادة في التطبيق والهواء المحيط به ، مما يمنع انجراف الإزاحة.

تحسين تنظيم نظام الغاز المضغوط

تلعب أجهزة استشعار الضغط مجموعة متنوعة من الأدوار المهمة في مراقبة وتسليم الغازات الجوية والطبية المضغوطة عبر شبكات التوزيع. في هذه الأنواع من التطبيقات ، يمكن أن تكون أجهزة استشعار الضغط مسؤولة عن التحكم في الضاغط ووظائف المراقبة المختلفة ، بما في ذلك تدفق المدخلات والإخراج ، وعادم الأسطوانة ، وحالة مرشح الهواء. في حين أن إشارة الضغط الواحدة يمكن أن تقيس بشكل غير مباشر كمية جزيئات الغاز في الموقع ، مما يتيح أن يكون هناك مجموعة من التغذية المرتدة للضغط ودرجة الحرارة التي يوفرها مستشعر الضغط الرقمي ، مما يتيح أن يتيح موقعًا أفضل. يتيح ذلك لمطوري النظام الاقتراب من ظروف التشغيل المثالية للتطبيق.

على الرغم من أنه لا يزال هناك بعض المنشآت الأنسب لاستخدام أجهزة استشعار الضغط التناظرية ، إلا أن المزيد والمزيد من تطبيقات الصناعة 4.0 تستفيد من استخدام نظرائهم الرقمية. من مناعة EMI والشبكات القابلة للتطوير إلى تشخيص المستشعرات وحماية البيانات ، تتيح أجهزة استشعار الضغط الرقمي المراقبة عن بُعد والصيانة التنبؤية ، وتحسين كفاءة النظام والموثوقية. سيساعد تصميم مستشعر قوي مع مواصفات مثل تصنيف IP69K ، وفحص تكامل البيانات الإضافي ، والإلكترونيات الواسعة على متن الطائرة لحماية EMI على زيادة العمر وتقليل أخطاء الإشارة المحتملة.