יתרונות חיישני לחץ דיגיטלי

חיישני לחץ משמשים במגוון יישומים תעשייתיים שנעים בין הידראוליקה ופנאומטיקה; ניהול מים, הידראוליקה ניידת ורכבים מחוץ לכביש; משאבות ומדחסים; מערכות מיזוג אוויר וקירור להנדסה ואוטומציה של פצלים. הם ממלאים תפקיד מפתח להבטיח כי לחץ המערכת הוא בגבולות מקובלים ומסייעים להבטיח הפעלה אמינה של יישומים. בהתאם לדרישות ההתקנה והמערכת, ישנם יתרונות שונים לשימוש בחיישני לחץ אנלוגי ודיגיטלי.

מתי להשתמש דיגיטלי ואנלוגיחיישני לחץבעיצוב מערכות

אם המערכת הקיימת מבוססת על בקרה אנלוגית, אחד היתרונות של שימוש בחיישן לחץ אנלוגי הוא פשטות ההתקנה שלה. אם יש צורך רק איתות אחד כדי למדוד תהליך דינאמי בשדה, חיישן אנלוגי בשילוב עם ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC) יהיה פיתרון פשוט יותר, ואילו חיישן לחץ דיגיטלי ידרוש פרוטוקול ספציפי כדי ליצור תקשורת עם החיישן. אם האלקטרוניקה המערכתית דורשת לולאת בקרת משוב מהירה מאוד, חיישן לחץ אנלוגי טהור הוא החיישן הטוב ביותר. עבור מערכות שאינן דורשות זמני תגובה מהר יותר מכ- 0.5ms, יש לקחת בחשבון חיישני לחץ דיגיטלי, מכיוון שהם מפשטים רשתות עם מכשירים דיגיטליים מרובים והופכים את המערכת לעתיד לעתיד יותר.

זמן מתאים לשקול לעבור לחיישני לחץ דיגיטלי במערכת אנלוגית הוא לשדרג רכיבים כך שיכללו מיקרו -שבבים הניתנים לתכנות. מיקרו -שבבים מודרניים כעת זולים וקלים יותר לתכנת, ושילובם ברכיבים כמו חיישני לחץ עלול לפשט את התחזוקה ושדרוגי המערכת. זה חוסך עלויות חומרה פוטנציאליות, שכן ניתן לעדכן את החיישן הדיגיטלי באמצעות תוכנה במקום להחליף את הרכיב כולו.

זמן מתאים לשקול לעבור לחיישני לחץ דיגיטלי במערכת אנלוגית הוא לשדרג רכיבים כך שיכללו מיקרו -שבבים הניתנים לתכנות. מיקרו -שבבים מודרניים כעת זולים וקלים יותר לתכנת, ושילובם ברכיבים כמו חיישני לחץ עלול לפשט את התחזוקה ושדרוגי המערכת. זה חוסך עלויות חומרה פוטנציאליות, שכן ניתן לעדכן את החיישן הדיגיטלי באמצעות תוכנה במקום להחליף את הרכיב כולו.

עיצוב הפלאג-משחק ואורך הכבלים הקצר יותר של חיישן הלחץ הדיגיטלי מפשטים את הגדרת המערכת ומפחיתים את עלות ההתקנה הכוללת עבור יישומים המוגדרים לתקשורת דיגיטלית. כאשר חיישן הלחץ הדיגיטלי משולב עם גשש GPS, הוא יכול לאתר ולפקח מרחוק מערכות מרחוק מבוססות ענן בזמן אמת.

חיישני לחץ דיגיטלי מציעים יתרונות רבים כמו צריכת חשמל נמוכה, רעש חשמלי מינימלי, אבחון חיישנים ומעקב מרחוק.

יתרונות חיישני לחץ דיגיטלי

ברגע שמשתמש העריך אם חיישן לחץ אנלוגי או דיגיטלי הוא הטוב ביותר ליישום נתון, הבנת חלק מהתכונות המועילות חיישני לחץ דיגיטלי המציעים ליישומים תעשייתיים תסייע בשיפור בטיחות המערכת, יעילות ואמינות.

השוואה פשוטה של ​​מעגל משולב בין-משולב (I 2 C) וממשק היקפי סדרתי (SPI)

שני פרוטוקולי תקשורת דיגיטלית הנפוצים ביישומים תעשייתיים הם מעגל משולב בין (I 2 C) וממשק היקפי סדרתי (SPI). I2C מתאים יותר לרשתות מורכבות יותר מכיוון שפחות חוטים נדרשים להתקנה. כמו כן, I2C מאפשרת מספר רשתות אמן/עבדים מרובות, ואילו SPI מאפשרת רק לרשת עבדים מאסטר/מרובה. SPI הוא פיתרון אידיאלי לרשתות פשוטות יותר ומהירויות גבוהות יותר והעברות נתונים כמו קריאה או כתיבת כרטיסי SD או הקלטת תמונות.

איתות פלט ואבחון חיישנים

הבדל חשוב בין חיישני לחץ אנלוגי לדיגיטלי הוא שאנלוגית מספקת אות פלט אחד בלבד, ואילו חיישנים דיגיטליים מספקים שניים או יותר, כגון אותות לחץ וטמפרטורה ואבחון חיישנים. לדוגמה, ביישום מדידת צילינדר גז, מידע הטמפרטורה הנוסף מרחיב את אות הלחץ למדידה מקיפה יותר, ומאפשר לחשב את נפח הגז. חיישני דיגיטל מספקים גם נתוני אבחון, כולל מידע קריטי כמו אמינות האות, מוכנות האות, תקלות בזמן אמת, הפעלת תחזוקה מניעה והפחתת זמן פוטנציאל זמן.

נתוני אבחון מספקים סטטוס מפורט של החיישן, כמו למשל האם אלמנט החיישן נפגע, האם מתח האספקה ​​נכון, או האם ישנם ערכים מעודכנים בחיישן שניתן להשיג. נתוני אבחון מחיישנים דיגיטליים יכולים להוביל להחלטות טובות יותר בעת פתרון בעיות מאשר חיישנים אנלוגיים שאינם מספקים מידע מפורט על שגיאות אות.

יתרון נוסף של חיישני לחץ דיגיטלי הוא שיש להם תכונות כמו אזעקות שיכולות להתריע בפני המפעילים על תנאים מחוץ לפרמטרים שנקבעו והיכולת לשלוט בתזמון ובמרווח הקריאות, ולסייע בהפחתת צריכת האנרגיה הכוללת. מכיוון שחיישן הלחץ הדיגיטלי מספק מספר גדול של תפוקות ופונקציות אבחון, המערכת הכוללת חזקה ויעילה יותר, מכיוון שהנתונים מספקים ללקוחות הערכה מקיפה יותר של פעולת המערכת. בנוסף להרחבת המדידה ויכולות האבחון העצמי, השימוש בחיישני לחץ דיגיטלי יכול גם להאיץ את הפיתוח והיישום של מערכות אינטרנט תעשייתי (IIOT) ויישומי נתונים גדולים.

רעש סביבתי

סביבות רועשות אלקטרומגנטיות בקרבת מנועים, כבלים ארוכים או מקורות כוח אלחוטיים יכולים ליצור אתגרי הפרעות אות לרכיבים כמו חיישני לחץ. כדי למנוע הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) בחיישני לחץ אנלוגי, התכנון צריך לכלול מיזוג אות תקין כגון

מגני מתכת מקורקעים או רכיבים אלקטרוניים פסיביים נוספים, שכן רעש חשמלי עלול לגרום לקריאות אות שווא. כל התפוקות האנלוגיות רגישות ביותר ל- EMI; עם זאת, שימוש בפלט אנלוגי 4-20mA יכול לעזור להימנע מהפרעה זו.

לעומת זאת, חיישני לחץ דיגיטלי פחות רגישים לרעש סביבתי מאשר המקבילות האנלוגיות שלהם, ולכן הם עושים בחירה טובה עבור יישומים שצריכים להיות מודעים ל- EMI ולדרוש פלט שאינו פיתרון של 4-20mA. יש לציין כי סוגים שונים של חיישני לחץ דיגיטלי מציעים דרגות שונות של איתנות EMI, בהתאם ליישום. מעגל דיגיטלי משולב (I2C) וממשק היקפי סדרתי (SPI) מתאימים היטב למערכות קצרות או קומפקטיות עם אורך כבלים פחות מ -5 מ ', אם כי האורכים המיירים מדויקים הם בעלי תלות ברובם. על הנגד. מערכות הדורשות כבלים ארוכים יותר של עד 30 מ ', חנונים (עם מיגון אופציונלי) או חיישני לחץ דיגיטלי IO-Link הם הבחירה הטובה ביותר לחסינות EMI, אם כי הן דורשות יותר מ- I2C ומקבלי הצריכה ההיקפית ההיקפית (SPI)).

הגנת נתונים באמצעות בדיקת יתירות מחזורית (CRC)

חיישנים דיגיטליים מציעים אפשרות לכלול CRC בשבב כדי לעזור להבטיח שהלקוחות יוכלו לסמוך על האות. ה- CRC של נתוני התקשורת הוא תוסף לבדיקת היושרה של זיכרון השבבים הפנימי, ומאפשר למשתמש לאמת 100% את תפוקת החיישן, ומספק אמצעי הגנה על נתונים נוספים לחיישן. פונקציית CRC היא אידיאלית ליישומי חיישני לחץ בסביבות רועשות, כמו אלה המותקנים בקרבת משדרים במערכות מבוססות ענן. במקרה זה, קיים סיכון מוגבר לרעש המפריע לשבב החיישן וייצור סיביות סיביות שיכולות לשנות את הודעת התקשורת. CRC על שלמות הזיכרון יגן על הזיכרון הפנימי מפני שחיתות כזו ויתקן אותו במידת הצורך. כמו כן, חיישנים דיגיטליים מסוימים מספקים גם CRC נוסף בתקשורת הנתונים, מה שמצביע על כך שהנתונים שהועברו בין החיישן לבקר הושחתו ועשויים לעורר ניסיון אחר להעריך קריאה של חיישן. ה- CRC מפשט תהליך זה ומספק גמישות רבה יותר למעצב. בנוסף לבדיקות תוקף נתונים, חלק מהיצרנים הוסיפו יותר אלקטרוניקה כדי לדכא רעש ממקורות כמו WiFi, Bluetooth, GSM ו- ISM כדי להגן עוד יותר על תוקף הנתונים.

חיישן לחץ דיגיטלי בעבודה תומך ברשתות חלוקת מים חכמים

אובדן מים כתוצאה מדליפות, מדידה לא מדויקת, צריכה בלתי מורשית או שילוב של השלושה הוא אתגר מתמיד לרשתות חלוקת מים גדולות. החלת חיישני לחץ דיגיטלי בעלת עוצמה נמוכה על צמתים ברחבי רשת חלוקת המים היא דרך מעשית וחסכונית למפות רשת חלוקת מים אזורית ולאפשר לשירותים לאתר ולאתר אזורים בהם מתרחש אובדן מים בלתי צפוי.

כאשר הם מיושמים על הצמתים של רשת חלוקת המים כולה, חיישני לחץ דיגיטלי יכולים לעזור בזיהוי אזורי אובדן מים בלתי צפויים, ובכך למעשה פתרון בעיות ושיפור יעילות המערכת.

חיישני לחץ המתאימים היטב ליישומים אלה אטומים בדרך כלל באופן הרמטי ל- IP69K או מודולרי כדי להעניק ללקוחות גמישות עיצובית גדולה יותר. כדי למנוע מים לחדור לחיישן לאורך כל חיי היישום, יש יצרני חיישני לחץ משתמשים בחיבור הרמטי זכוכית-מטאל. חותם הזכוכית למתכת הוא אטום למים ויוצר חותם אטום באוויר על "החלק העליון" של החיישן, המסייע לחיישן להשיג IP69K. איטום זה אומר שהחיישן תמיד מודד את הפרש הלחץ בין החומר ביישום לאוויר סביבו, ומונע סחף קיזוז.

שיפור ויסות מערכת הגז בלחץ

חיישני לחץ ממלאים מגוון תפקידים חשובים במעקב ומסירה של אוויר בלחץ וגזים רפואיים ברחבי רשתות ההפצה. בסוגים אלה של יישומים, חיישני לחץ יכולים להיות אחראים לבקרת מדחס ופונקציות ניטור שונות, כולל זרימת צריכה ופלט, פליטת צילינדר ומצב פילטר אוויר. בעוד אות לחץ יחיד יכול למדוד בעקיפין את כמות חלקיקי הגז במיקום במערכת, שילוב המשוב של לחץ וטמפרטורה הניתן על ידי חיישן לחץ דיגיטלי יכול לספק הערכה טובה יותר של המערכת של גז ושילוב של מיקום. זה מאפשר למפתחי מערכות להתקרב לתנאי ההפעלה האידיאליים ליישום.

אמנם ישנם עדיין כמה מתקנים המתאימים ביותר להשתמש בחיישני לחץ אנלוגיים, אך יותר ויותר יישומי תעשיה 4.0 נהנים משימוש במקביליהם הדיגיטליים. מחסינות EMI ורשתות הניתנות להרחבה ועד אבחון חיישנים והגנה על נתונים, חיישני לחץ דיגיטלי מאפשרים ניטור מרחוק ותחזוקה חזויה, ולשפר את יעילות המערכת ואמינות המערכת. תכנון חיישנים חזק עם מפרטים כמו דירוג IP69K, בדיקות שלמות נתונים נוספות ואלקטרוניקה נרחבת על גבי הגנת EMI יסייעו בהגדלת אורך החיים ולהפחית שגיאות אות פוטנציאליות.