Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Датчики дифференциального (перепада) давления. Описание и принцип работы

Датчики дифференциального (перепада) давления применяются для преобразования перепада давления (разности давлений) в унифицированный выходной сигнал напряжения, тока или индуктивности. Наиболее популярными являются датчики с унифицированным токовым выходом (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА).


ИД-Р-ЦС-Ex датчик разности давлений

Чувствительными элементами приборов являются мембраны и тензорезисторы. Сопротивление измеряется следующим образом. К измерительной мембране крепятся тензодатчики, она изолирована от рабочей среды. Давление среды принимают на себя мембранные разделители. Пространство между измерительной и разделительными мембранами заполнено специальной жидкостью. Под воздействием давления происходит деформирование мембран разделителей, которые в свою очередь деформируют измерительную мембрану, а за ней тензорезисторы. Тензорезисторы преобразуют степень деформации в тот или иной выходной сигнал. На дифференциальный датчик давление действует с двух сторон, поэтому корпус прибора имеет два соединительных штуцера: плюсовой и минусовой. Как правило, штуцеры располагаются параллельно, но бывают модели с соосным расположением штуцеров. Датчик показывает разницу давления со знаком соответствующим штуцеру.


МИДА-ДД-15-Ех датчик разности давлений с соосным расположением штуцеров

Датчики дифференциального давления рассчитаны на измерение относительно небольших значений давления среды. Эти значения варьируются от нескольких миллиметров водяного столба до нескольких сотен килопаскаль (1 мм. вод. ст. = 0.009807 кПа). Датчики перепада соединяются с первичными преобразователями посредством импульсных трубок.


Импульсная трубка

Импульсные трубки используются для подключения различных приборов измерения давления, являются самым экономичным вариантом. Предназначение трубок – защита датчиков от чрезмерного нагрева и пульсации измеряемой среды. При монтаже импульсных трубок  необходимо учесть, что импульсная линия должна быть максимально короткой, так как с ее увеличением возрастает задержка распространения импульса давления, что довольно критично для контуров регулирования интенсивно протекающих процессов.

Датчики перепада давления применяются в системах теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции, машиностроения и иных системах требующих постоянной балансировки за счет обеспечения и поддержания перепада.

Дифманометр принцип работы

Дифференциальный манометр: виды, принцип работы

Потребность в точном замере давления возникает в разных областях. Наиболее требовательны к точности замеряемых показателей производственные предприятия, на которых обслуживаются сложные технологические процессы. Комплексно определять перепады давления в таких условиях позволяет дифференциальный манометр (дифманометр), который имеет разные технико-конструкционные и функциональные исполнения.

Принцип работы прибора

Главным отличием дифференциальных моделей манометра является фиксация сразу двух значений, разность между которыми и отражается в качестве целевого показателя.  

Устройство дифференциального манометра

Большинство моделей содержат в конструкции целый комплекс манометрических деталей, функциональных компонентов и трубок для коммуникации между средами. Обязательным является и наличие нескольких измерительных камер, которые отделяются друг от друга именно манометрическими приспособлениями. В типовой схеме работы эти устройства и выполняют функции чувствительного элемента, фиксирующего разность давлений. Изменение состояния с колебанием той или иной характеристики в одной из сред дает сигнал и активируется механизм индикации. Опять же, средства выражения данных у дифференциального манометра различаются, как и реакции на изменения в системе в принципе. Корпус прибора выполняется из защищенных материалов – высокопрочного пластика или металла с антикоррозийным покрытием. Также корпус может иметь специальные элементы для установки, переноса или расположения в вязких и агрессивных средах. Особенно наличие таких дополнений важно для моделей прибора, которые используются в химической промышленности.

Основные классификации

В первую очередь стоит выделить конструкционные отличия между разными дифманометрами. Например, существуют стационарные и карманные устройства – соответственно, первые один раз устанавливаются в точке измерения и больше не меняют положения, а вторые используются непродолжительное время при обследовании той или иной технологической среды. По способу представления информации можно выделить три разновидности прибора:

  • Стрелочный дифманометр. Классическое исполнение измерительного аналогового устройства, которое показывает значение через движение стрелки по шкале. Такие модели физически надежны, однако уступают по точности более современным и развитым аппаратам.
  • Цифровой дифференциальный манометр. Устройство выводит данные по результатам замеров на дисплей. При наличии микропроцессора оператор может давать цифровым моделям команды по дальнейшим действиям в зависимости от зафиксированных показателей. То есть прибор выступает в качестве контроллера.
  • Модели с токовым выходом. Как правило, аппараты этой группы интегрируются в технологические цепочки и подают сигналы тока от 4 до 20 мА на исполнительное оборудование.

Мембранный дифманометры

В основе рабочей группы мембранного измерителя разности давлений находится чувствительная металлическая пластина или другой упругий, но в то же время восприимчивый к колебаниям элемент. К слову, в целях повышения чувствительности мембраны иногда делают гофрированными. Устройство также включает две герметичные камеры для измерения давления, которые соединяются между собой вентильным блоком с импульсными трубками. Разность давлений в дифференциальном манометре мембранного типа фиксируется штоком сердечника, который напрямую связан с чувствительным элементом. При пороговых колебаниях шток вызывает пропорциональные изменения выходного сигнала, что и обеспечивает эффект индикации.

Сильфонный дифманометр

Также этот вариант прибора называют показывающим. Конструкция сильфонных манометров основывается на двух частях – показывающей и сильфонной. Что касается первой части, то ее, как правило, представляет круглый корпус средним диаметром 150-200 мм, внутри которого заключен стрелочный трибко-секторный механизм. Цена деления обычно составляет 1 мбар, что оптимально для измерения технологических показателей давления. Дифференциальный манометр с сильфоном, в частности, используется в системах тепло-энергетики и газоснабжения, обслуживающих не агрессивные среды наподобие азота, аргона, воздуха и т. д.

Рабочая же часть устройства формируется средствами деформации упругой механики, состоящей из сильфонов, пружин и торсионной трубки. Собственно, активная среда воздействует на демпферную систему, которая передает физические сигналы элементам показывающей системы. Причем точность сильфонных устройств довольно высокая, поскольку механика не воспринимает помехи от температурно-влажностных негативных факторов.

Ртутный дифманометр

Входит в обширную группу жидкостных манометров, имея при этом одно из самых технически сложных конструкционных исполнений. Принцип действия прибора основывается на определении гидростатических показателей давления по столбу жидкости – в данном случае ртути. Используя также систему взаимодействия сообщающихся сосудов, устройство определяет разность давлений путем фиксации и сравнения избыточных уровней в жидкостных столбах. К особенностям ртутных дифференциальных манометров можно отнести высокую плотность рабочей среды, что минимизирует негативное влияние капиллярных сил.

Кроме того, для защиты рабочего процесса от внешнего воздействия при статическом давлении до 5 МПа могут задействоваться и дополнительные элементы контроля начального положения обслуживаемого столба жидкости. К тому же ртутные дифманометры отличаются чувствительностью к температурам, поэтому для устранения эффекта теплового влияния устройства иногда снабжаются средствами регулировки нулевого уровня чувствительной среды.

Дифференциальные манометры широко используют в технологических процессах для выполнения замеров, контроля, фиксации и настройки перепада напора, расхода рабочей жидкости и ее уровня.

Основные классификации

Большая часть диффманометров содержат в своем составе набор узлов и деталей. При их содействии поддерживаются коммуникационные связи между средами. В состав устройства в обязательном порядке должны входить камеры, которые отделены друг от друга приспособлением, с помощью них проводят замеры. То есть эти устройства играют роль чувствительного компонента,  который и фиксирует разницу давлений.

Изменение характеристик рабочей среды приводит к активации механизма индикации. Кроме этого, средства индикации у манометра этого класса могут различаться.

Для изготовления корпуса применяют полимеры или металл с антикоррозийным покрытием. Корпус оснащают специальными компонентами, которые применяют для транспортировки и закрепления устройств на рабочем месте.

Во-первых, надо разделить небольшие конструктивные отличия между разными манометрами. В практической деятельности  используют стационарные и переносные устройства. Первые фиксируют непосредственно на месте выполнения замера. Вторые применяют при обследовании того или иного технологического процесса.

По способу подачи данных можно выделить следующие модификации устройства.

Стрелочный

Это классическое представление аналоговых измерительных изделий. Полученное значение показывает стрелка, перемещающаяся по установленной шкале. Такие модели отличаются высокой надежностью, но по части показателей точности, аналоговые манометры значительно уступают цифровым.

Цифровой манометр

Это устройство выводит результаты замера на установленный монитор. На такие изделия может быть уставлен микрочип, которые используют для формирования команд, направляемых на исполнительный механизм. Манометры этого класса устанавливают непосредственно в технологические линии. Управление исполнительными механизмами осуществляются с помощью электрических сигнал от 4 до 20 мА.

Мембранный дифманометр

В основании дифференциального манометра этого типа лежит пластина, выполненная из металла или из другого упругого материала. Иногда, для повышения эффективности мембран их делают гофрированными.

В состав дифференциального мембранного устройства входят две емкости, предназначенные для замера параметров рабочей жидкости. Емкости связаны между собой блоком, оснащенные импульсными трубками.Разница давлений может закрепляться при помощи штока. Он связан с органом измерения. При предельных колебаниях шток вызывает изменения сигнала на выходе из прибора. Это и гарантирует отображение получаемых параметров.

Сильфонный дифманометр

Дифференциальный манометр этого класса часто называют показывающим. Конструктивно оно состоит из показывающей и сильфонной частей. Отображающая часть представляет собой корпус круглой формы. Внутри него устанавливают индикаторный механизм стрелочного типа. Цена деления такого устройства составлять 1 мбар. Сильфонные манометры нашли свое применение в системах отопления, водоснабжения. Кроме этого их устанавливают в комплексах газоснабжения, по которым транспортируют нейтральные газы.

В рабочей части дифференциального манометра установлены элементы упругой механики, они состоят из сильфонов, пружин и пр. то есть, активная среда оказывает воздействие на демпфирующую систему, та в свою очередь передает сигналы на систему индикации. Устройства этого класса отличаются высокой точностью замера, так как механика не восприимчива к воздействию температуры и влаги

Ртутный дифманометр

Он отличается сложностью конструкции. Работа этого изделия основана на определении гидростатических характеристик по ртутному столбику. Применяя взаимодействующие сосуды, прибор фиксирует разницу давлений методом оценки и сравнивания избыточных уровней в столбах жидкостей.

Особенность устройств этого типа заключается в плотности рабочей жидкости. Это сводит к минимуму воздействие капиллярных сил.

Ртутные дифференциальные приборы отличает высокая чувствительность к температурам. Поэтому для ликвидации температурного воздействия на них устанавливают приборы настройки.

Модели дифманометров

  • Группа жидкостных дифференциальных манометров, в которую входят поплавковые, колокольные, трубные и кольцевые модификации. В них измерительный процесс происходит на основе показателей жидкостного столба.
  • Цифровые дифманометры. Дают возможность измерять не только характеристики перепадов давления, но и скорость потоков сжатого воздушного, показатели влажности и температуры. 
  • Категория механических устройств. Это сильфонные и мембранные версии, обеспечивающие измерение посредством отслеживания характеристик чувствительного к давлению элемента.

Двухтрубные модели

Данные приборы используются для измерения показателей давления и определения разностей между ними. Это устройства с видимым уровнем, который обычно представлен в U-образной форме. По конструкции такой дифференциальный манометр представляет собой установку из двух вертикальных сообщающихся трубок, которые фиксируются на деревянной или металлической основе. Обязательным компонентом устройства является и пластинка со шкалой. В ходе подготовки к измерению трубы заполняют рабочей средой.

Далее в одну из труб начинается подача измеряемого давления. Одновременно с этим вторая труба взаимодействует с атмосферой. В процессе измерения дельты обе трубки испытывают измеряемое давление. Двухтрубный дифференциальный манометр с жидкостным заполнением используется для измерения показателей разрежения, давления неагрессивных газов и воздушных сред.

Однотрубные модели

Однотрубные дифманометры обычно используются, если необходимо получить результат высокой точности. В таких устройствах применяется и широкий сосуд, на который действует давление с наибольшим коэффициентом. Единственная же трубка фиксируется к пластинке со шкалой, демонстрирующей данные разности, и сообщается с атмосферной средой. В процессе измерения перепадов давления с ней взаимодействует наименьшее из давлений. Рабочая среда заливается в манометр дифференциального давления до того момента, пока не будет достигнут нулевой уровень.

Под воздействием давления определенная доля жидкости перетекает в трубку из сосуда. Так как объем рабочей среды, которая переместилась в измерительную трубку, соответствует объему, вышедшему из сосуда, однотрубный дифманометр предусматривает измерение высоты лишь одного жидкостного столба. Иными словами, сокращается погрешность измерения. Тем не менее, и приборы этого типа не избавлены от недостатков.

Отклонения от оптимальных значений могут быть обусловлены температурным расширением в измерительных компонентах прибора, плотностью рабочей среды и другими погрешностями, которые, впрочем, характерны для всех разновидностей дифманометров. Например, дифференциальный манометр цифровой даже с учетом поправок на показатели плотности и температурные коэффициенты также имеет определенный порог погрешности.

Мембранные дифманометры

Главный подтип механических дифференциальных манометров, который также разделяется на устройства с металлическими и неметаллическими измерительными элементами. В приборах с плоской мембраной из металла расчеты происходят на основе фиксации характеристик прогибов в измерительном компоненте. Распространен и дифференциальный манометр, в котором мембрана выступает разделительной перегородкой для камер. В момент деформации противодействующая сила формируется цилиндрической спиральной пружиной, разгружающей измерительный элемент. Так происходит сопоставление двух разных величин давления.

Также некоторые модификации мембранных устройств снабжаются защитой от одностороннего воздействия – эта особенность конструкции позволяет их применять в измерении показателей избыточного давления. Несмотря на активное внедрение электроники в метрологическую отрасль в целом, мембранные средства измерения остаются востребованными и даже незаменимыми в некоторых областях. Например, высокотехнологичный дифференциальный манометр ДМЦ-01м цифрового типа, несмотря на эргономичность и высокую точность, имеет ряд ограничений по использованию в условиях, где возможна эксплуатация мембранных устройств.

Сильфонные версии

В таких моделях измерительных элементом выступает гофрированный короб из металла, дополненный спиральной пружиной. Плоскость прибора разделяется сильфоном на две части. Наибольшее воздействие давления приходится на камеру вне сильфона, а наименьшее – во внутреннюю полость. В результате воздействия давлений с разными силами чувствительный элемент деформируется в соответствии с величиной, пропорциональной искомому показателю. Это классические манометры дифференциальные, показывающие результаты измерений стрелкой на циферблате. Но есть и другие представители этого семейства.

Другие механические версии

Менее распространены кольцевые, поплавковые и колокольные устройства измерения разности давлений. Хотя среди них встречаются относительно точные бесшкальные и самопишущие модели, а также приборы с контактными электрическими устройствами. Передача данных в них обеспечивается дистанционно опять же, посредством электрической связи или за счет пневматики. Для определения расходных показателей на основе переменных разностей также выпускают механические приборы с суммирующими и интегрирующими дополнениями.

Цифровые дифманометры

Устройства этого типа кроме основных функций измерения разницы в давлении способны определять динамические показатели рабочих сред. Такие приборы обозначаются маркировкой ДМЦ-01м. Дифференциальный манометр цифровой, в частности, используется в системах контроля вентиляции производственных объектов, позволяет рассчитывать показатели потребления газа, учитывая температурные корректировки, а также вести учет средних расходов по измеренным позициям. Устройство снабжено микропроцессором, который автоматически ведет учет измерений и накопления информации по газоходу. Все получаемые сведения о результатах работы отображаются на дисплее.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Датчики давления и датчики дифференциального давления новой серии DPharp EJX

Использование новейших технологий обеспечило для этих интеллектуальных датчиков дифференциального давления достижение минимального времени отклика и компактность конструкции.Удобный для пользователя многофункциональный ЖК-дисплей, расширенная функция самодиагностики и удобство эксплуатации обеспечивают пользователю максимальную эффективность работы. Приборы серии DPharp EJX представлены широким разнообразием моделей, включая датчики избыточного давления и датчики дифференциального давления с выносными разделительными мембранами, датчики избыточного давления ввертного типа и многопараметрические датчики дифференциального и абсолютного давления с функциями вычисления расхода. Кроме того, они соответствуют различным стандартам, включая стандарты пожаробезопасного, взрывобезопасного и искробезопасного исполнения, нормы техники безопасности SIL и директивы EC. Приборы этой серии также совместимы с протоколами связи HART и Foundation fieldbus.

Благодаря гибкости и универсальности модельного ряда и расширенной функциональности, приборы серии EJX располагают широкими возможностями, отвечающими требованиям разностороннего применения, внося в результате существенный вклад в минимизацию для заказчика величины полной стоимости владения (TCO).

Рис. 1. Внешний вид прибора серии EJA (слева) и серии EJX (справа)

 

Введение

После выпуска в 1991 году приборов серии DPharp EJ, а в 1994 году приборов серии DPharp EJA во всем мире используется около 1,2 миллиона этих датчиков.

Недавно компанией YOKOGAWA на базе кремниевого резонансного чувствительного элемента (сенсора) были разработаны также датчики серии EJX, являющиеся еще более компактными, легкими и усовершенствованными приборами, реализующими функцию мультисенсорности.

На рис. 1 показан внешний вид приборов серий EJA и  EJX.

 

Возможности

Мультисенсорность

Датчики дифференциального давления измеряют перепад давления между сторонами высокого и низкого давления. Однако, при измерении расхода часто необходимо также измерять давление на стороне высокого давления (в дальнейшем изложении называется статическим давлением), например, для того, чтобы выполнить коррекцию по плотности потока жидкости. Датчики дифференциального давления серии EJX могут выполнять считывание значений статического давления, обеспечивая решение двух задач (измерение дифференциального и статического давления) с использованием одного прибора. Прибор также можно легко сконфигурировать так, чтобы в качестве статического давления он регистрировал давление на стороне низкого давления. В результате при измерении уровня в резервуаре можно также с помощью того же датчика измерять внутреннее давление в резервуаре. Кремниевый резонансный сенсор, встроенный в прибор серии DPharp, имеет два резонатора (формируемых с использованием технологии MEMS), расположенных на кремниевой мембране так, что в одном из них при приложении дифференциального давления происходит деформация растяжения, а в другом — деформация сжатия. Резонансные частоты этих резонаторов можно представить следующим уравнением.

где

f – резонансная частота;
E – модуль Юнга;
ρ – плотность кремния;
l, h – длина и толщина резонатора;
ε – напряжение (плотность силы) растяжения;
ε0 – начальное напряжение растяжения;
εdp – изменение напряжения растяжения, обусловленное дифференциальным давлением;
εsp – изменение напряжения растяжения, обусловленное статическим давлением.

Сигналы дифференциального и статического давления можно вычислить, выполняя дифференцирование и суммирование для двух резонаторов соответственно. Для простоты объяснения вычисление резонансной частоты здесь сведено к следующему уравнению:

где
f0 – резонансная частота при нулевой силе растяжения;
Gf – возведенная в квадрат чувствительность резонатора (= 0,2366 * (1/h)2).

Изменения (Δf 2) резонансных частот f1 и f2 двух резонаторов, расположенных на одной кремниевой мембране, обусловленные давлением, задаются следующими уравнениями (1):

Как видно из этих уравнений, вычисление выражения Δf12 ? a Δf22 позволяет исключить члены, относящиеся к статическому давлению, и получить сигнал дифференциального давления. Аналогично, вычисление выражения Δf12 + b Δf22 позволяет исключить члены, относящиеся к дифференциальному давлению и получить сигнал статического давления. Основное свойство кремниевого резонансного сенсора заключается в том, что предварительное определение каждого коэффициента на основе фактически измеренных соответствующих данных позволяет рассчитать сигналы дифференциального и статического давления на основе деформации одной мембраны посредством выполнения простых операций вычитания и суммирования.

Рис. 2. Реальная погрешность определения статического давления 1 MПа

На рис. 2 показана реальная погрешность определения статического давления 1 MПа при допустимой согласно спецификации погрешности ±0,2%. В более сложном датчике дифференциального давления с функциями вычисления расхода благодаря этому свойству стало возможным реализовать гарантированную точность для статического давления в 1 МПа даже более высокую — ±0,1%.

Датчики дифференциального давления серии EJX с протоколом Foundation fieldbus могут одновременно передавать сигналы дифференциального и статического давления. В приборах серии EJX с протоколом HART предусмотрена возможность отображения на дисплее также и статического давления.

Уже существует многопараметрические датчики, которые выполняют измерение дифференциального и статического давления с использованием нескольких сенсоров. Приборы серии EJX являются первой в мире серией датчиков дифференциального давления, которые могут выполнять измерения дифференциального и статического давления с использованием одного сенсора, а также обеспечивать считывание и вывод значений давления.

Высоконадежный чувствительный элемент

Стабильность кремниевого резонансного чувствительного элемента, используемого в приборах серии EJX, обусловлена принципом его действия. Превосходную рабочую стабильность приборов этой серии демонстрируют не только записи долговременной эксплуатации, но также и результаты 15-летней проверки долговременного дрейфа (рис. 3).

Рис. 3. Результаты проверки долговременного дрейфа

Давайте снова рассмотрим свойства кремниевого резонансного сенсора, которые заключаются в следующем:

  1. Сенсор имеет отличные упругие свойства кремния.
  2. Сенсор имеет большой коэффициент тензочувствительности (±2000) и соответственно высокую чувствительность измерения давления.
  3. Поскольку резонансные частоты резонаторов зависят от их механических и конструктивных размеров, сенсор имеет очень малые температурные коэффициенты и очень низкую чувствительность к примесям по сравнению с пьезорезистивными сенсорами. В результате сенсор обеспечивает высокую долговременную стабильность.
  4. Резонансную частоту можно считывать непосредственно с использованием счетчика центрального процессора, тем самым обеспечивая высокую точность обработки данных. Поэтому такой сенсор идеально подходит для использования в интеллектуальных датчиках. Кроме того, поскольку сенсор не подвержен влиянию ошибок аналого-цифрового преобразования, присущих датчикам давления, основанных на других принципах работы, точность датчика можно очень легко увеличивать дальше.
  5. Используя большую часть возможностей кремниевого резонатора с большим коэффициентом тензочувствительности, и всего лишь обрабатывая сигналы от двух резонаторов, можно получить значения дифференциального и статического давления с гораздо большей стабильностью, чем то же самое с использованием пьезорезистивных датчиков.
  6. Имеется возможность измерения температуры кремниевой мембраны через сопротивление резонатора. Температурная зависимость коэффициента упругости кремния хорошо изучена и достаточно четко определена(3). При этом, в дополнение к тому, что она и так значительно меньше аналогичной зависимости упругости металлических и керамических мембран, применяемых в емкостных датчиках, информация о температуре сенсора позволяет делать дополнительную коррекцию на этот эффект, также как и на другие факторы влияния температуры капсулы на дрейф показаний сенсора.

Быстрый отклик

Рис. 4. Устройство защиты от перегрузки по давлению датчика EJA110

В приборах серии EJX для увеличения быстродействия применен новый механизм защиты от перегрузки по давлению, а электронные схемы выполняют вычисления с высокой скоростью. Тем самым эти приборы стало возможным применять в контурах высокоскоростного управления, например – для управления расходом пара в турбинах. В результате этих доработок достигнута реакция 63% от воздействия за 95 мс.

В существующих датчиках дифференциального давления серии EJA в защите от перегрузок реализована идеология емкостных датчиков давления: внутри капсулы сделан дополнительный объем с центральной мембраной, демпфирующий перегрузку, перепуская избыток жидкости на сторону низкого давления, как показано на рис. 4. Естественно, существует гидродинамическое сопротивление внутри передающих жидкость каппиляров, которое существенно увеличивает время отклика.

Рис. 5. Новый механизм защиты от перегрузки по давлению датчика EJX 110

Новый механизм защиты от перегрузки по давлению, используемый в приборах серии EJX, проиллюстрирован на рис. 5. Этот механизм состоит из двух взаимно независимых механизмов защиты от перегрузки по давлению, расположенных на сторонах высокого (H) и низкого (L) давления. Этот механизм предотвращает движение внутренней жидкости в пределах диапазона измерения давления, обеспечивая быстрый отклик приборов серии EJX.

В части электроники были предприняты следующие шаги, с помощью которых удалось уменьшить период обработки данных в четыре раза по сравнению с обычными датчиками:

  1. Определение частоты С использованием контура подсчета частотных сигналов измеряются периоды, меньшие одного импульса, так что частота может быть измерена без потери разрешения даже в случае более коротких времен выборки. Подробности будут изложены в следующем разделе.

    Рис. 6. Вид резонатора в поперечном разрезе

  2. Увеличение скорости вычисления значения давления Использование следующих четырех методов позволило увеличить скорость обработки при вычислении давления в 4 раза по отношению к существующим приборам серии EJA.
    1. Минимизирована частота использования вычислений с плавающей запятой и введены вычисления с фиксированной запятой.
    2. Элементы вычислений, имеющие минимальные изменения, выполняются как работы с низким приоритетом, позволяя минимизировать объем вычислений, непосредственно связанных с определением значения давления

    3. Увеличена скорость системных часов за счет использования маломощных конструкций устройств.

    4. Усовершенствованы характеристики микропроцессора.

  3. Усовершенствование резонаторов С использованием техники микрообработки удалось увеличить выходное напряжение резонаторов в 1,5 раза без изменения их основной структуры (рис. 6). Это привело к значительному увеличению стабильности выходного напряжения и существенному снижению времени обработки сигнала.

Рис. 7.  Реакция на единичный скачок EJX110

На рис. 7 показана переходная характеристика (реакция на ступенчатое изменение давления) для наиболее распространенной модели серии EJX — датчика дифференциального давления EJX110 с капсулой M.

Расширенные функции самодиагностики

Функции самодиагностики приборов серии EJX были расширены, так что теперь эти приборы имеют 30 элементов диагностики и около 20 видов сигнализаций. Количество сигнализаций различается в зависимости от модели. Эти сигнализации можно классифицировать в четыре категории:

  1. Неисправная работа самого датчика.
  2. Неправильная установка параметров.
  3. Ошибочные переменные процесса.
  4. Выполнение работы с несоблюдением допустимых или заложенных условий эксплуатации.

 

Конструкция

Конфигурация

Рис. 8. Компоновочные блоки прибора EJX110

На рис. 8 показаны компоновочные составляющие датчиков дифференциального давления серии EJX. В целом датчик можно представить состоящим из 2-х частей: блока восприятия давления и блока преобразования.

Использование нового механизма защиты от чрезмерного давления позволило уменьшить размеры устройства восприятия давления таким образом, что его вес составляет только 2,7 кг, это уменьшение веса на 30% по отношению к датчику серии EJA.

Блок восприятия давления состоит из капсулы, фланцевых крышек и штуцеров для подсоединения к процессу.

Блок преобразования состоит из электронной части и клеммной коробки, которые идентичны для всех моделей серии EJX (единственное, они могут меняться в зависимости от используемых протоколов связи). Этот блок также может компоноваться цифровым ЖК-дисплеем, на котором пользователи имеют возможность отслеживать измеренные значения дифференциального и статического давления, а также – сообщения сигнализаций.

Блок восприятия давления

Для создания датчика дифференциального давления, невосприимчивого к изменениям температуры и способного выполнять стабильные измерения, усилия были сконцентрированы в первую очередь на создании конструкции с минимальным объемом жидкости, передающей давление от разделительной мембраны к сенсору в измерительной капсуле. Использование описанного выше нового механизма защиты от чрезмерного давления позволило уменьшить объем этой жидкости в 10 раз по сравнению с датчиками серии EJA.

Блок восприятия давления имеет симметричную структуру, устойчивую к воздействию различных возмущений, обусловленных внешним давлением. Объемы жидкости внутри капсулы на сторонах высокого и низкого давления хорошо сбалансированы, так что влияние эффектов, обусловленных расширением или сжатием внутренней жидкости, вызванных изменением температуры или статического давления, минимизировано.

Для изготовления внутренних разделительных мембран используется специально пассивированный высококачественный никелевый сплав Hastalloy C, представляющий собой испытанный в производстве коррозионно-стойкий материал, также используемый для датчиков серии EJA. При этом никакие сварные соединения не контактируют с атмосферой. Для корпуса капсулы используется кованная нержавеющая сталь 316L, и тем самым обеспечивается коррозионностойкая конструкция.

Для уменьшения влияния нагрузки, возникающей при закреплении фланцевых крышек, было уделено серьезное внимание обеспечению механической изоляции. Поверхности сварных соединений разделительной мембраны и детали, на которой закрепляется прокладка, были отделены друг от друга для предотвращения дополнительных напряжений в разделительной мембране, связанных с нагрузкой при затягивании болтов крепления фланцевых крышек.

Фланцевые крышки, обеспечивающие подключение к процессу, имеют конструкцию, отвечающую стандарту IEC61518.

Блок преобразования

Рис. 9. Блок-схема цепи возбуждения (показана только для одного резонатора)

В датчиках серии EJX используется тот же самый метод возбуждения резонатора, что и в датчиках серии EJA (рис. 9). Недавно компанией Yokogawa было разработано устройство ASIC, основанное на малошумной структуре, с низким потреблением тока, использование которого обеспечивает в три раза более высокие характеристики по сравнению с датчиками обычных серий. На рис. 10 показана общая блок-схема блока преобразования.

Следует отметить, что частотные сигналы от резонатора являются асинхронными по отношению к системным часам счетного контура. По этой причине в случае применения используемого в EJA контура элементарного счетчика, так или иначе, на обоих концах интервала выборки остаются дробные отрезки времени продолжительностью менее периода системных часов. Соответственно, эти отрезки не могут быть измерены, в связи с чем появляется погрешность, эквивалентная ± одному импульсу.

Рис. 10. Общая блок-схема

Если для увеличения скорости обработки сигнала сократить время выборки без повышения частоты системных часов, эта погрешность возрастает, ухудшая разрешение счетчика. Если чрезмерно увеличивать частоту системных часов, то будет увеличиваться потребление тока, что выводит прибор за рамки требуемых характеристик.

В приборах серии EJX в дополнение к обычному методу взаимодействия используется метод растяжения временного масштаба(2), в котором эти дробные отрезки времени расширяются в 64 раза, а затем измеряются. Используя метод растяжения временного масштаба при помощи дополнительных мер, в частности, добавления специального счетчика стало возможным обеспечить низкое потребление электроэнергии и высокую скорость обработки сигнала, а также — высокое разрешение, превышающее в пять раз или более разрешение приборов обычных серий.

Использование мультиплексного метода цифро-аналогового преобразования (D/A) для блока цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) позволило получить быстрый отклик, в 10 раз или более превышающий отклик приборов обычных серий, при одновременном сохранении высокого разрешения.

В выходном контуре 4 20 мА используется 16-битовый контур цифро-аналогового преобразования, и диапазон токового выхода удовлетворяет стандарту NAMUR NE43.

Встроенный дисплей

Рис. 11. Встроенный дисплей

Учитывая важность удобства восприятия информации, были увеличены размеры встроенного дисплея, при этом в целом размеры приборов серии EJX были уменьшены (рис. 11).

К элементам, отображаемым на дисплее, были добавлены гистограммы, значения переменных процесса, показатели степени и единицы измерения:

Индикация параметра процесса

Пользователи могут выбрать для отображения на дисплее максимум четыре из следующих пяти параметров:

  1. значение дифференциального давления в процентах;
  2. значение масштабного коэффициента и единицы измерения;
  3. значение дифференциального давления;
  4. значение статического давления в процентах;
  5. значение статического давления.

Рис. 12. Характеристики входа-выхода

Выбранные параметры при этом будут чередующимся образом периодически отображаться на дисплее. Усовершенствованный дизайн отображения переменной в виде гистограммы гистограммы позволит пользователю мгновенно определить, находится ли переменная процесса в пределах нормального рабочего диапазона. Для отображения единиц измерения и коэффициента масштабирования можно использовать до шести символов. Функциональность дисплея усовершенствована таким образом, что наиболее часто используемые единицы измерения, такие, как, например, единицы расхода, могут быть заданы пользователями. Пользователи могут также вывести на дисплей показатели степени (?10, ?100 и ?1000), которые следует использовать для представления фактических коэффициентов масштабирования.

Дисплей сообщений о сигнализациях

При обнаружении неисправности на дисплее появится короткое сообщение, содержащее в дополнение к номеру сигнализации информацию о сигнализации. Из короткого сообщения пользователи смогут быстро узнать о содержании сигнализации, не сверяясь с документацией для поиска описания по номеру сигнализации. Если возникнет сигнализация, относящаяся к установкам параметров, переменным процесса или рабочей среды, на дисплее будут чередоваться номер сигнализации и значение переменной процесса. Если возникнет сигнализация, относящаяся непосредственно к датчику, дисплей покажет только информацию о сигнализации, обеспечивая пользователей необходимой информацией так быстро, как это возможно.

Рис. 13. Влияние изменений температуры окружающей среды на нулевую точку (Диапазон: Максимальный диапазон ? 1/10)

 

Рабочие характеристики

В настоящем разделе даются примеры характеристик прибора EJX110 (капсула M; диапазон измерения давления ±100 кПа), являющегося наиболее типовой моделью приборов серии EJX.

Характеристики

На рис. 12 показаны характеристики входа-выхода для диапазонов 0–100 кПа, 0–10 кПа и 0–1 кПа. На рис. 13 показан дрейф нулевой точки при изменении температуры окружающей среды от -40 до 80°C. На рис. 14 показан дрейф нулевой точки при изменении статического давления от 0 МПа до максимального рабочего давления ±16 МПа.

Рис. 14. Влияние изменений статического давления на нулевую точку (Диапазон: Максимальный диапазон ? 1/10)

Влияние перегрузки по давлению

При нормальных условиях датчик дифференциального давления часто монтируется с использованием 3-х вентильного блока. При этом достаточно часто возникают ситуации, когда в зависимости от положения вентилей 3-х вентильного блока во время запуска установки или работы по обслуживанию к одной из сторон датчика может быть приложено чрезмерное давление, выходящее за пределы диапазона измерения дифференциального давления.

Чтобы избежать возможного сдвига выхода или повреждения кремниевой мембраны за счет перегрузки по давлению, датчик оснащен механизмом защиты от чрезмерного дифференциального давления.

Рис. 15. Влияние перегрузки по давлению (Диапазон: Максимальный диапазон)

На рис. 15 показано влияние односторонней перегрузки по давлению.

Поскольку влияние перегрузки по давлению является незначительным, и датчик достаточно легкий, многие пользователи могут монтировать его непосредственно на оборудовании без применения 3-х вентильного блока.

 

Спецификация

На рис. 16 показан диапазон измерения давления для датчика дифференциального давления EJX110. Четыре типа капсулы полностью охватывают диапазон шкал измерения давления от 0,1 кПа до 14 МПа. Капсулы M, H и V имеют глубину перестройки шкалы 1:200, предоставляя пользователям возможность измерения дифференциального давления в широком диапазоне.

Рис. 16. Диапазоны шкал измерения давления для датчиков дифференциального давления

Имеется возможность выполнения дистанционной настройки и мониторинга через протокол связи HART посредством ручного коммуникатора или распределенной системы управления (DCS). Для приборы серии EJX также поддерживают протокол Foundation fieldbus.

Для поддержки многообразия возможных применений фирма Yokogawa представила большое семейство датчиков серии EJX, включающее:

  • датчики избыточного давления
  • датчики абсолютного давления
  • датчики дифференциального давления, монтируемые на фланце, ввертного исполнения
  • датчики дифференциального давления для высокого статического давления
  • датчики давления и датчики дифференциального давления с разделительными мембранами
  • датчики давления и датчики дифференциального давления для санитарно-технического оборудования
  • многопараметрические датчики дифференциального давления с функцией вычисления расхода. Это семейство датчиков было сертифицировано на соответствие различным типам искробезопасности, взрывобезопасности и пожаробезопасности.

Как упоминалось выше, частота резонаторов определяется механическими размерами и физическими свойствами, и на нее не влияют другие возмущения, поэтому достаточно легко определить их состояние и насколько достоверны показания прибора. В приборах серии EJX также реализованы специальные программы для проверки вычислений микропроцессора. Приборы серии EJX сертифицированы на соответствие Интегрированному уровню безопасности 2 (SIL2) уже в стандартном исполнении.

 

Выводы

В данной статье были представлены особенности, конструкция и характеристики датчиков давления и датчиков дифференциального давления новой серии EJX.

Мультисенсорная функция кремниевого резонансного чувствительного элемента реализует новые возможности в решении прикладных задач. Комбинирование этой функции с программными средствами, в которых используются эти возможности, позволяет выполнять всевозможные расширенные диагностики, такие как, например, диагностика засорения импульсных линий.

Компания Yokogawa продолжит дальнейшие разработки в области измерительных технологий нового поколения с тем, чтобы пользователи все больше могли применять датчики серии EJX скорее как многофункциональные приборы, а не только как обычные датчики давления или дифференциального давления.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература
  1. Saegusa Tokuji, Gotoh Shigeru, Kuwayama Hideki, Michiaki Yamagata “DPharp Series Electronic Differential Pressure Transmitters”, Yokogawa Technical Report, №15, 1992, pp. 30–37
  2. Katano Kazuya, “How to Use Time-measuring Instruments,” Transistor Gijutsu, Vol. 31, №2, 1994, pp. 331–340 (на Японском)
  3. McSkimin, H.J., J. Appl. Phys. 24, 8 (1953) 988-997.Morin, F.J. and J.P. Maita, Phys.Rev. 96, 1 (1954) 28-35

Датчики дифференциального давления D6F-PH

Благодаря цифровой технологии основная опция измерения давления в датчиках серии D6F-PH может дополняться измерением расхода воздушного (газового) потока и его температуры, а по заявке заказчика — даже детектированием аварийной ситуации по достижении температурой заданного порогового значения. Такие результаты конструирования электронных приборов, предназначенных для измерения и управления параметрами физической среды, невозможно было бы получить вне сферы стремительно развивающихся в настоящее время технологий проектирования и производства микро­электромеханических систем (МЭМС, или Microelectromechanical Systems, MEMS).

 

МЭМС или не МЭМС?

Рис. 1. Конструкция измерительного элемента D6F-PH

Как и любой продукт МЭМС-технологий, датчик дифференциального давления от Omron представляет собой микросистему, объединяющую два самостоятельных компонента. Первый из них — исполненный на отдельном кристалле измерительный элемент, преобразующий контролируемые параметры физической среды в некоторый электрический сигнал. Второй — специализированная интегральная микросхема (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), осуществляющая обработку входного и формирование выходного сигнала, содержащего информацию об измеряемом параметре.

Микрофотоснимок измерительного элемента в датчике (рис. 1а) иллюстрирует реальные размеры и топологию размещения (рис. 1б) его составных частей. Трудно представить себе, что столь совершенная измерительная система имеет габариты всего лишь 1,25х1,25х0,4 мм! При внимательном изучении рисунка в центре кристалла можно видеть выполненный по тонкопленочной технологии нагревательный элемент, о котором речь пойдет позже, и три независимых термоэлемента — А, В и базовый. Выводы этих элементов соединены с показанными на рисунке контактными площадками, предназначенными для подключения к специализированной микросхеме ASIC. Тонкая подложка измерительного элемента для обеспечения требуемой стойкости к механическим и вибрационным воздействиям соединена с керамическим основанием. В нижней части рис. 1б представлено поперечное сечение измерительного элемента, где видно, что в центральной части основания под нагревательным и термочувствительными элементами вытравлена полость, снижающая охлаждающее воздействие основания на измерительный элемент при его нагреве.

Как упоминалось выше, процесс принудительного нагрева контролируемой датчиком физической среды положен в основу действия прибора и ужесточает условия его функционирования, что связано с возникающими механическими напряжениями композитных материалов и деградацией электрических свойств незащищенных токонесущих элементов. Поэтому важно оградить измерительный элемент и от возможной химической агрессивности среды. Защитные свойства измерительного узла обеспечивают не только показанный на рисунке изолирующий слой поверх токонесущих элементов, но и используемая в компании Omron технология производства МЭМС-датчиков дифференциального давления и других продуктов аэрокосмического назначения, соответствующих самым жестким требованиям эксплуатации.

Отметим, что функционально завершенный датчик помещен производителем в исключительно компактный корпус с габаритами всего лишь 26×22×18 мм, причем со встроенными в нем чипами он мог бы быть существенно меньше, если бы не потребовались некоторые ухищрения, необходимые при конструировании конфигурации измерительного воздушного обводного канала. Отдельно данная особенность датчика будет описана далее.

 

Принцип функционирования

Типовая схема применения датчика дифференциального давления представлена на рис. 2, где стрелкой показано направление движения газа (воздуха) в основном канале. При этом давление на входе диафрагмы обозначено через Р1, на выходе — Р2. Для измерения дифференциального давления обводную трубку со входа диафрагмы подключают к патрубку датчика с индексом «+», с выхода — с индексом «–». Тогда измеряемое дифференциальное давление составит величину DР = Р1–Р2. Если обводные трубки подключить к измерительной диафрагме наоборот, датчик покажет результат измерения со знаком минус. Чтобы результат измерения перепада давления соответствовал истинному значению с точностью до знака, изначальное подключение обводных трубок с высоким и низким давлением должно соответствовать вышеуказанному правилу.

Рис. 2. Типовая схема применения датчика дифференциального давления

Принцип измерения дифференциального давления иллюстрирует рис. 3, показывающий распределение температурного поля в рабочем пространстве датчика, поперечное сечение конструкции которого пояснялось на рис. 1б. На рис. 3а видно, что в отсутствие движения воздуха в измерительном канале температурное поле симметрично относительно нагревательного элемента, следовательно, выходное напряжение на термоэлементах А (со стороны плюсового патрубка) и В (минусового) одинаково, их разность равна нулю. При возникновении движения воздуха в измерительном канале перпендикулярно оси нагревательного элемента (рис. 3б) температурное поле перераспределяется, при этом больший нагрев термоэлемента В вызывает возрастание напряжения на его выводах и, соответственно, меньший нагрев термоэлемента А приводит к уменьшению его выходного напряжения. Следовательно, разность напряжений на выводах термоэлементов А и В позволяет определить дифференциальное давление в основном канале транспортируемого воздуха (газа), а зная сечение канала, и расход. Такую расчетную задачу обработки данных измерения выполняет упомянутая ранее специализированная микросхема, соединенная с выводами измерительного датчика.

Рис. 3. Измерение дифференциального давления на основе перераспределения температурного поля, создаваемого нагревательным элементом в датчике D6F-PH

По своей сути данная специализированная микросхема является однокристальной микро-ЭВМ, содержащей все необходимые для ее функционирования элементы — процессор, оперативную и долговременную память с «зашитой» в ней управляющей программой, регистры хранения и обработки информации, аналого-цифровые преобразователи, интерфейс обмена информацией с внешней ЭВМ и др. Подробнее со структурой микро-ЭВМ и форматом цифровых данных, используемых в датчике, можно ознакомиться в источнике [2].

Цифровая обработка информации в датчике дифференциального давления позволяет программно устранить показанную на рис. 4 нелинейную зависимость выходного напряжения, формируемого измерительной частью. Вследствие теплового механизма проведения измерений результат нелинейно зависит как от скорости измеряемого потока, так и от колебаний температуры воздуха в некотором интервале DТ, как это обозначено на рисунке. Основываясь на дополнительных данных, получаемых от базового термоэлемента (рис. 1б), микро-ЭВМ линеаризует требуемую зависимость и выполняет температурную коррекцию с погрешностью выходных данных не хуже ±3%. Причем выходные данные формируются в виде последовательного цифрового потока формата I2C.

Рис. 4. Зависимость выходного напряжения в измерительном элементе датчика от температуры и измеряемого расхода воздуха

Результаты исследования устойчивости к пылевому загрязнению контролируемой среды датчиков дифференциального давления от различных производителей изложены в статье [3], где показано влияние не только конструктивного исполнения прибора на жизнестойкость подобных изделий, но и их ориентации в пространстве при функционировании, а также рабочего расхода воздуха при измерении. Чем он меньше, тем выше ресурс прибора. Следовательно, изначально рассчитанные на низкое дифференциальное давление датчики серии D6F-PH, дополнительно оборудованные системой BDSS и правильно сориентированные в пространстве, имеют неоспоримое преимущество перед остальными аналогами.

Устройство двунаправленного пылевого фильтра иллюстрирует рис. 5а. Запыленный воздух через входной патрубок тангенциально входит в цилиндрический корпус первого по пути движения воздуха микроциклона, соосно с которым смонтирован выходной патрубок для очищенного воздуха. Через 180° также тангенциально к корпусу микроциклона подсоединен выходной патрубок для запыленного воздуха. Аналогичный второй микроциклон включен последовательно с первым, при этом не имеет значения, какой из микроциклонов будет первым, а какой — вторым, т. е. эффективность очистки воздуха не зависит от направления движения воздуха в фильтре, что особенно важно для дифференциальных датчиков, где движение воздушного потока может происходить как в прямом, так и в обратном направлении.

Рис. 5. Устройство двунаправленного пылевого фильтра в D6F-PH

Как показано на рис. 5б, при входе в микроциклон условно выделенные оранжевым цветом частицы пыли, обладающие некоторой массой, под воздействием центробежной силы смещаются в радиальном направлении к корпусу микроциклона и, увлекаемые воздушным потоком, через патрубок выходят из первого и попадают во второй циклон. Очевидно, что в соосный с корпусом микроциклона выходной патрубок частицы пыли попасть не могут, поскольку направление движения воздуха в нем перпендикулярно по отношению к плоскости вращательного движения запыленного воздуха. Этим достигается достаточно глубокая степень очистки воздуха, подаваемого по отдельному каналу к МЭМС-датчику, что позволяет обеспечить требуемую точность и стабильность измерений.

 

Особенности применения и технические параметры

В

Рис. 6. Конструктивные размеры датчиков серии D6F-PH

нешний вид датчиков дифференциального давления серии D6F-PH иллюстрирует цветной коллаж на первой странице (форзаце) статьи, а их основные конструктивные параметры приведены на рис. 6. Обращает на себя внимание наличие взаимно перпендикулярно ориентированных двух пар крепежных отверстий со внутренним диаметром 2 мм, что предоставляет конструктору при проектировании измерительной установки возможность выбора различных вариантов крепления датчика. Для справки на рисунке показана фактически отсутствующая на изделии маркировка «+» и «–» патрубков, которую следует учитывать при подключении обводных трубок с высоким и низким давлением соответственно, о чем пояснялось выше. На верхней части рисунка над размерной линией 22 мм, соответствующей межосевому расстоянию крепежных отверстий, показаны штыревые электрические контакты. Для подключения к ним напряжения питания и сигнальных проводников следует использовать соответствующую ответную четырехконтактную гнездовую часть разъема и ни в коем случае не прибегать к непосредственной припайке проводников.

Для снижения погрешности измерения рекомендуется размещение подводящих обводных трубок в горизонтальной плоскости, о чем упоминалось ранее как о правильном пространственном ориентировании. Длина обводных трубок внутренним диаметром 4 мм не должна превышать 800 мм. В этом случае дополнительная погрешность измерения расхода потока контролируемой среды не превысит 1%.

Датчик должен быть прочно закреплен винтами с метрической резьбой М1,8 на плоской поверхности при ограничении вращающего момента до 0,36 нм. Неправильная установка может привести не только к возрастанию погрешности измерений, но и к повреждению датчика. Нормируемые показатели погрешностей при использовании приборов приведены в таблице 1.

Следует учитывать, что приведенный в таблице допустимый измерительный интервал дифференциального давления калибруется при стандартном атмосферном давлении 1013,25 гПа. При этом калибровочный газ (воздух) не должен содержать больших частиц пыли, нефти или сконденсировавшейся влаги.

Относительная влажность воздуха не должна превышать значения 85 %. Погрешность установки нуля в приборе и погрешность проводимых измерений в общем случае некоррелированы, и поэтому должны складываться.

Таблица 1. Технические параметры датчиков дифференциального давления серии D6F-PH

Окончание е в Control Engineering Россия №4’2014.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература
  1. http://microsite.omroncomponents.com/assets/D6F-PH_Datasheet.pdf
  2. www.mouser.com/pdfdocs/ApplicationNotes_Diff_Pressure_Sensor_App_note_D6FPH_Rev_1.pdf
  3. Григорьев А. МЭМС-датчики дифференциального давления // Электронные компоненты. 2013. № 7.
  4. www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm
  5. Каталог продукции. Научно-производственное предприятие ЭЛЕМЕР. 2011.
  6. ГОСТ 12.3.018–79 «Методы аэродинамических испытаний».
  7. Петунин А. Н. Методы и техника измерений параметров газового потока. М.: Машиностроение. 1972.

Датчики дифференциального давления от Omron / Статьи и обзоры / Элек.ру

В марте прошлого года компания Omron Electronic Components BV, признанная во всем мире как лидер производства высококачественных инновационных электронных компонентов, представила серию цифровых датчиков дифференциального давления D6F-PH, обеспечивающих исключительную точность и повторяемость измерений таких параметров низкоскоростных воздушных потоков, как давление и расход, недостижимые для ранее используемых аналогов емкостного или пьезоэлектрического типа.

Благодаря цифровой технологии, основная опция измерения давления в датчиках серии D6F-PH может дополняться измерением расхода воздушного (газового) потока и его температуры, а по заявке заказчика — даже детектированием аварийной ситуации по достижении температурой заданного порогового значения. Превосходная чувствительность и способность производить измерения в различных газовых потоках с низким расходом позволяет использовать новые приборы в высококачественном медицинском, химико-технологическом оборудовании и в научных исследованиях. Столь замечательные результаты конструирования электронных приборов, предназначенных для измерения и управления параметрами физической среды, невозможно было бы получить вне сферы стремительно развивающихся в настоящее время технологий проектирования и производства микроэлектромеханических систем (Microelectromechanical Systems, MEMS).

Как и любой продукт МЭМС-технологий, датчик дифференциального давления от Omron представляет собой микросистему, объединяющую два самостоятельных компонента. Первый из них — исполненный на отдельном кристалле измерительный элемент, преобразующий контролируемые параметры физической среды в некоторый электрический сигнал. Второй — специализированная интегральная микросхема (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), осуществляющая обработку входного и формирование выходного сигнала, содержащего информацию об измеряемом параметре.

Микрофотоснимок измерительного элемента в датчике (рис. 1а) иллюстрирует реальные размеры и топологию размещения (рис. 1б) его составных частей. Трудно представить себе, что столь совершенная измерительная система имеет габариты всего лишь 1,25 х 1,25 х 0,4 мм! При внимательном изучении рисунка в центре кристалла можно видеть выполненный по тонкопленочной технологии нагревательный элемент, о котором речь пойдет позже, и три независимых термоэлемента — А, В и базовый. Выводы этих элементов соединены с показанными на рисунке контактными площадками, предназначенными для подключения к специализированной микросхеме ASIC. Тонкая подложка измерительного элемента для обеспечения требуемой стойкости к механическим и вибрационным воздействиям соединена с керамическим основанием. В нижней части рис. 1б представлено поперечное сечение измерительного элемента, где видно, что в центральной части основания под нагревательным и термочувствительными элементами вытравлена полость, снижающая охлаждающее воздействие основания на измерительный элемент при его нагреве.

Рис. 1. Конструкция измерительного элемента в датчике дифференциального давления D6F–PH

Как упоминалось выше, процесс принудительного нагрева контролируемой датчиком физической среды положен в основу действия прибора и ужесточает условия его функционирования, что связано с возникающими механическими напряжениями композитных материалов и деградацией электрических свойств незащищенных токонесущих элементов. Поэтому важно оградить измерительный элемент и от возможной химической агрессивности среды. Защитные свойства измерительного узла обеспечивают не только показанный на рисунке изолирующий слой поверх токонесущих элементов, но и используемая в компании Omron технология производства МЭМС-датчиков дифференциального давления и других продуктов аэрокосмического назначения, соответствующих самым жестким требованиям эксплуатации.

Принцип работы

Типовая схема применения датчика дифференциального давления представлена на рис. 2, где стрелкой показано направление движения газа (воздуха) в основном канале. При этом давление на входе диафрагмы обозначено через Р1, на выходе — Р2. Для измерения дифференциального давления обводную трубку со входа диафрагмы подключают к патрубку датчика с индексом «+», с выхода — с индексом «–». Тогда измеряемое дифференциальное давление составит величину ΔР = Р1–Р2. Если обводные трубки подключить к измерительной диафрагме наоборот, датчик покажет результат измерения со знаком минус. Чтобы результат измерения перепада давления соответствовал истинному значению с точностью до знака, изначальное подключение обводных трубок с высоким и низким давлением должно соответствовать вышеуказанному правилу.

Рис. 2. Типовая схема применения датчика дифференциального давления

Принцип измерения дифференциального давления иллюстрирует рис. 3, показывающий распределение температурного поля в рабочем пространстве датчика, поперечное сечение конструкции которого пояснялось на рис. 1б. На рис. 3а видно, что в отсутствии движения воздуха в измерительном канале температурное поле симметрично относительно нагревательного элемента, следовательно, выходное напряжение на термоэлементах А (со стороны плюсового патрубка) и В (минусового) одинаково, их разность равна нулю. При возникновении движения воздуха в измерительном канале перпендикулярно оси нагревательного элемента (рис. 3б) температурное поле перераспределяется, при этом больший нагрев термоэлемента В вызывает возрастание напряжения на его выводах и, соответственно, меньший нагрев термоэлемента А приводит к уменьшению его выходного напряжения. Следовательно, разность напряжений на выводах термоэлементов А и В позволяет определить дифференциальное давление в основном канале транспортируемого воздуха (газа), а зная сечение канала, и расход. Такую расчетную задачу обработки данных измерения выполняет упомянутая ранее специализированная микросхема, соединенная с выводами измерительного датчика.

Рис. 3. Измерение дифференциального давления на основе перераспределения температурного поля, создаваемого нагревательным элементом в датчике D6F–PH

По своей сути данная специализированная микросхема является однокристальной микро-ЭВМ, содержащей все необходимые для ее функционирования элементы — процессор, оперативную и долговременную память с «зашитой» в ней управляющей программой, регистры хранения и обработки информации, аналого-цифровые преобразователи, интерфейс обмена информацией с внешней ЭВМ и др. Подробнее со структурой микро-ЭВМ и форматом цифровых данных, используемых в датчике, можно ознакомиться в источнике [2].

Цифровая обработка информации в датчике дифференциального давления позволяет программно устранить показанную на рис. 4 нелинейную зависимость выходного напряжения, формируемого измерительной частью. Вследствие теплового механизма проведения измерений результат нелинейно зависит как от скорости измеряемого потока, так и от колебаний температуры воздуха в некотором интервале ΔТ, как это обозначено на рисунке. Основываясь на дополнительных данных, получаемых от базового термоэлемента (рис. 1б), микро-ЭВМ линеаризует требуемую зависимость и выполняет температурную коррекцию с погрешностью выходных данных не хуже ±3%. Причем выходные данные формируются в виде последовательного цифрового потока формата I2C.

Рис. 4. Зависимость выходного напряжения в измерительном элементе датчика от температуры и измеряемого расхода воздуха

Результаты исследования устойчивости к пылевому загрязнению контролируемой среды датчиков дифференциального давления от различных производителей изложены в статье [3], где показано влияние не только конструктивного исполнения прибора на жизнестойкость подобных изделий, но и их ориентации в пространстве при функционировании, а также рабочего расхода воздуха при измерении. Чем он меньше, тем выше ресурс прибора. Следовательно, изначально рассчитанные на низкое дифференциальное давление датчики серии D6F–PH, дополнительно оборудованные системой BDSS и правильно сориентированные в пространстве, имеют неоспоримое преимущество перед остальными аналогами.

Устройство двунаправленного пылевого фильтра иллюстрирует рис. 5а. Запыленный воздух через входной патрубок тангенциально входит в цилиндрический корпус первого по пути движения воздуха микроциклона, соосно с которым смонтирован выходной патрубок для очищенного воздуха. Через 180° также тангенциально к корпусу микроциклона подсоединен выходной патрубок для запыленного воздуха. Аналогичный второй микроциклон включен последовательно с первым, при этом не имеет значения, какой из микроциклонов будет первым, а какой — вторым, т. е. эффективность очистки воздуха не зависит от направления движения воздуха в фильтре, что особенно важно для дифференциальных датчиков, где движение воздушного потока может происходить как в прямом, так и в обратном направлении.

Рис. 5. Устройство двунаправленного пылевого фильтра в датчике D6F–PH

Как показано на рис. 5б, при входе в микроциклон условно выделенные оранжевым цветом частицы пыли, обладающие некоторой массой, под воздействием центробежной силы смещаются в радиальном направлении к корпусу микроциклона и, увлекаемые воздушным потоком, через патрубок выходят из первого и попадают во второй циклон. Очевидно, что в соосный с корпусом микроциклона выходной патрубок частицы пыли попасть не могут, поскольку направление движения воздуха в нем перпендикулярно по отношению к плоскости вращательного движения запыленного воздуха. Этим достигается достаточно глубокая степень очистки воздуха, подаваемого по отдельному каналу к МЭМС-датчику, что позволяет обеспечить требуемую точность и стабильность измерений.

Особенности применения и технические параметры

Основные конструктивные параметры датчиков дифференциального давления серии D6F–PH приведены на рис. 6. Обращает на себя внимание наличие взаимно перпендикулярно ориентированных двух пар крепежных отверстий со внутренним диаметром 2 мм, что предоставляет конструктору при проектировании измерительной установки возможность выбора различных вариантов крепления датчика. Для справки на рисунке показана фактически отсутствующая на изделии маркировка «+» и «–» патрубков, которую следует учитывать при подключении обводных трубок с высоким и низким давлением соответственно, о чем пояснялось выше. На верхней части рисунка над размерной линией 22 мм, соответствующей межосевому расстоянию крепежных отверстий, показаны штыревые электрические контакты. Для подключения к ним напряжения питания и сигнальных проводников следует использовать соответствующую ответную четырехконтактную гнездовую часть разъема и ни в коем случае не прибегать к непосредственной припайке проводников.

Рис. 6. Конструктивные размеры датчиков серии D6F–PH

Для снижения погрешности измерения рекомендуется размещение подводящих обводных трубок в горизонтальной плоскости, о чем упоминалось ранее как о правильном пространственном ориентировании. Длина обводных трубок внутренним диаметром 4 мм не должна превышать 800 мм. В этом случае дополнительная погрешность измерения расхода потока контролируемой среды не превысит 1%.

Датчик должен быть прочно закреплен винтами с метрической резьбой М1,8 на плоской поверхности при ограничении вращающего момента до 0,36 нм. Неправильная установка может привести не только к возрастанию погрешности измерений, но и к повреждению датчика. Нормируемые показатели погрешностей при использовании приборов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические параметры датчиков дифференциального давления серии D6F-PH

Следует учитывать, что приведенный в таблице допустимый измерительный интервал дифференциального давления калибруется при стандартном атмосферном давлении 1013,25 гПа. При этом калибровочный газ (воздух) не должен содержать больших частиц пыли, нефти или сконденсировавшейся влаги. Относительная влажность воздуха не должна превышать значения 85%. Погрешность установки нуля в приборе и погрешность проводимых измерений в общем случае некоррелированы, и поэтому должны складываться.

Аппаратное и программное обеспечение тестирования датчика

При автономном тестировании датчика достаточно иметь некоторую установку, регулирующую параметры среды, и два контролирующих прибора — образцовый и тестируемый. В такой схеме ЭВМ необходима лишь для регистрации показаний приборов в целях их сравнительной оценки. Поскольку формат интерфейса для обмена данными между ЭВМ и тестируемым датчиком предопределен как I2C, а подавляющее большинство ЭВМ таким интерфейсом не оборудованы, необходим специальный адаптер, конвертирующий имеющийся во всех ЭВМ интерфейс USB в требуемый I2C. С одной стороны адаптер через разъем мини-USB отдельным кабелем соединяют с ЭВМ, а с другой стороны подключают к датчику через четырехпроводный кабель со специальным гнездовым разъемом. Все вышеперечисленные элементы составляют аппаратное обеспечение, необходимое для тестирования датчика.

Однако впервые подключенный адаптер с присоединенным к нему датчиком ЭВМ воспринимает как неизвестное оборудование. Для его распознавания необходимо установить драйвер устройства, для чего потребуется скачать с сайта производителя модуля [4] архив CDM 2.08.30 WHQL Certified.zip, разархивировать его и указать установщику оборудования полученный каталог как источник. При успешной установке драйвера в диспетчере устройств ЭВМ появится виртуальный COM-порт, как это выделено красной рамкой на рис. 7. Теперь при отключении адаптера от ЭВМ дополнительный виртуальный порт будет исчезать из перечня оборудования, при повторном подключении — снова появляться.

Рис. 7. Результат установки виртуального последовательного порта на ЭВМ

После проведения указанных операций датчик готов для включения в измерительную схему, но для обращения ЭВМ к датчику и получения результатов измерения необходима отдельная управляющая программа D6_Flow_demo_v1.0.exe, которую можно заказать и получить в компании Omron. При запуске исполняемой программы на экране монитора разворачивается рабочее окно D6F Digital Flow Sensor Monitor (FTDI — I2C) v1.0 интерфейса общения с датчиком (рис. 8), где для типа D6F–PH5050AD3 в разделе Select Mode выбирают Mode3, в разделе Mesure Mode — Pressure, Interval time — 1 ms, на электронной клавише вместо предустановленного по умолчанию расхода 5 л/мин выбирают перепад давления ±500 Па, а затем последовательно нажимают экранные кнопки Normal Mode и Start. В результате кнопка Start изменит свое функциональное назначение, о чем будет свидетельствовать появившаяся на ней надпись Stop, и с выбранной периодичностью 1 мс в соответствующих показанных на рисунке окнах будут обновляться цифровые данные, сигнализирующие о текущем значении измеряемого перепада давления и температуры контролируемой среды. Одновременно поток отображаемых цифровых данных аккумулируется в файле, который можно просмотреть после нажатия на кнопку Stop. Для этого необходимо нажать перешедшую в активное состояние экранную кнопку CSV Gen, а затем в выпадающем рабочем окне FileSelection выбрать директорию для сохранения файла и присвоить ему некоторое идентификационное имя.

Рис. 8. Интерфейс выбора режима датчика и регистрации результатов измерения

После переноса данных в файл Microsoft Excel для их анализа и графического представления можно использовать весь богатый математический аппарат Microsoft Excel, в том числе и средства построения графиков требуемого формата.

Измерение статического давления

Поскольку принцип работы датчика D6F PH основан на измерении теплоотдачи при движении воздуха через термоанемометрический чувствительный элемент, при измерении давления через датчик должен постоянно проходить некоторый расход воздуха. Это принципиально отличает его от датчиков, использующих в качестве чувствительного элемента снабженные тензорезистором мембраны различной формы. В таких датчиках используется закрытая полость, в которой под воздействием сил давления деформируется тонкая мембрана, и затем ее деформация преобразуется в сигнал тензорезистора. Поэтому для исследователей представляет большой практический интерес сравнение результатов измерения статического давления с помощью датчиков, основанных на столь разных физических принципах. Такое исследование коренным образом отличается от типовой схемы применения (рис. 2) и способно продемонстрировать широкую универсальность применения исследуемых датчиков серии D6F PH. В качестве образцовых мембранных датчиков были выбраны многодиапазонные датчики давления АИР 10 НПП ЭЛЕМЕР [5].

Для проведения сравнительных испытаний была собрана лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 9. Ввиду особенностей конструкции датчиков АИР–10 давление с их помощью может определяться только в одну сторону — или больше атмосферного, или меньше. Поэтому в установке были использованы два образцовых датчика АИР 10, один из которых измерял давление выше атмосферного, другой — ниже. Тестируемый датчик D6F PH позволяет определять давление как выше атмосферного, так и ниже, которое индицируется со знаком «–». На рисунке видно, что давление в сосуде создается за счет нагрева воздуха. Так как примененный в испытаниях датчик D6F PH5050AD3 имеет ограничение по измеряемому давлению в пределах ±500 Па, то на установке было предусмотрено устройство по ограничению уровня давления в системе. При достижении уровня давления 500 Па (50 мм водного столба) излишний воздух уходит из сосуда. Рабочий диапазон датчиков АИР–10 был предустановлен в интервале значений 0–1000 Па, что в соответствии с рабочей документацией позволило получить значение их инструментальной погрешности в 1,2% (12 Па).

Рис. 9. Схема лабораторной установки при испытании датчика D6F–PH в условиях статического давления

При проведении эксперимента включался нагреватель, при этом давление поднималось до предельного значения и фиксировалось на этом уровне. Через некоторое время нагреватель выключался, при охлаждении воздуха в замкнутом объеме сосуда давление опускалось ниже атмосферного. Для проверки повторяемости результатов цикл «нагрев–охлаждение» проводился несколько раз. Результаты измерения одного из повторяющихся циклов представлены на рис. 10. На графиках представлены три кривые: для датчика D6F–PH, для давления выше атмосферного (датчик АИР–10+), для давления ниже атмосферного (датчик АИР–10–).

Рис. 10. Сравнительный результат измерения давления образцовыми и тестируемым датчиками

Графики демонстрируют хорошее согласование результатов измерения давления обоих типов датчиков. На стадии подъема и снижения давления динамические характеристики всех датчиков совпадают с достаточной степенью точности. На участке постоянного максимального давления имеется некоторое расхождение значений, причем полученные датчиком D6F PH данные в среднем на 30–40 Па ниже, чем аналогичные, полученные с помощью датчиков АИР–10. Относительная погрешность составляет 4–5%, что считается хорошей точностью для данной серии экспериментов, и, возможно, связано с близостью измеряемого давления к предельному значению датчика D6F PH. Обращает на себя внимание ступенчатый характер давления, измеряемый датчиком АИР–10+ на 25-й секунде эксперимента, обусловленный большой дискретностью времени опроса в регистраторе, из чего следует малая пригодность применения таких датчиков для контроля высокодинамичных процессов. На этом же рисунке линия, соответствующая результату измерения перепада давления датчиком D6F PH, благодаря малому времени реакции (см. табл. 1) не претерпевает никаких разрывов, что делает их незаменимыми в исследовании подобных процессов.

Таким образом, по результатам экспериментов можно сделать вывод о возможности измерения статического давления с достаточной степенью точности с помощью датчика давления D6F–PH, использующего термоанемометрический принцип. Отдельно необходимо отметить возможность измерения разнополярного давления (как выше атмосферного, так и ниже), что позволяет существенно снизить стоимость лабораторного оборудования по сравнению со схемой, базирующейся на применении однополярных датчиков давления. При этом следует учитывать, что необходимость течения воздуха через датчик D6F–PH исключает его использование для контроля давления с фиксированным объемом воздуха.

Исследование воздушного потока пневмометрическим методом

Другой важной областью применения датчиков дифференциального давления является измерение скорости потока по разности полного и статического давления в соответствии с законом Эйлера. Для замера полей скоростей и давлений в воздушных каналах использовалась стандартная методика, изложенная в [6]. С целью исследования возможности применения датчика D6F PH для измерения скорости потока была собрана установка, представленная на рис. 11. В качестве приемника полного давления использовалась тонкая металлическая трубка со специально спрофилированным концом, ориентированным навстречу потоку. Для точного позиционирования приемника применялся шаговый двигатель, с помощью которого приемник поворачивался на заданный угол в пределах от –90 до +90° относительно центральной оси потока. Набегающий поток с заданными параметрами формировался с помощью электровентилятора в трубе, на выходе из которой помещался приемник полного давления.

Рис. 11. Схема лабораторной установки для исследования воздушного потока пневмометрическим методом с помощью датчика D6F–PH

Результаты эксперимента представлены на рис. 12. С помощью датчика D6F–PH фиксировалось давление потока в зависимости от угла осевой ориентации приемника по отношению к потоку. Отчетливо заметно, что при больших углах давление становится ниже атмосферного, как это определяется условиями обтекания приемника полного давления потоком воздуха. Постепенно поворачивая приемник и фиксируя максимальное значение давления, можно определить не только величину скорости потока, но и его направление. Хорошо видно, что в диапазоне углов –13…+33° полное давление достигает максимума 340±30 Па, обусловленного параметрами контролируемого потока.

Рис. 12. Зависимость полного давления в воздушном потоке от ориентации приемника в датчике

Полученный результат измерения полного давления позволяет с помощью несложных вычислений найти скорость потока с в различных точках его продольного сечения по траектории перемещения приемника, как показано на рисунке. Для этого используют известное уравнение Эйлера [7]:

с = (2p/ρ)1/2 (1)

где р — давление, измеряемое датчиком, ρ — плотность воздуха.

Чтобы определить плотность воздуха, необходимо воспользоваться уравнением состояния Менделеева-Клайперона:

ρ = р/(RT) (2)

где R — газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/(кг•К), Т — термодинамическая температура воздуха, Т = t + 273 К. В свою очередь, здесь t — температура воздуха в °С.

После подстановки известных данных из (2) в (1) получаем, что максимальная скорость воздуха на оси потока составила с = 23±0,3 м/с, относительная погрешность определения скорости при этом не превышала ±1,5%. Максимальное давление от скоростного напора по конструктивным особенностям примененного датчика не может превышать 500 Па, что соответствует скорости потока воздуха в стандартных атмосферных условиях примерно 28 м/с.

Полученные и представленные на рисунке данные позволяют сделать вывод о возможности использования датчика D6F PH для определения скорости и направления воздушного потока пневмометрическим методом. При этом необходимость пропускать воздух через датчик отлично вписывается в схему измерений. Можно предположить, что предельно высокая чувствительность аналогичного датчика D6F–PH0505AD3 в области слабых перепадов давлений как выше, так и ниже атмосферного и хорошие динамические характеристики делают его уникальным и удобным инструментом при определении сложных полей скоростей конвекционных потоков воздуха в научно-исследовательских и производственных помещениях с принудительной и естественной вентиляцией, например там, где особую важность приобретает чистота воздуха — медицина, производство интегральных микросхем, элементов микроэлектромеханических систем и др.

Литература

  1. http://microsite.omroncomponents.com/assets/D6F-PH_Datasheet.pdf
  2. http://www.mouser.com/pdfdocs/ApplicationNotes_Diff_Pressure_Sensor_App_note_D6FPH_Rev_1.pdf
  3. Григорьев А. МЭМС-датчики дифференциального давления // Электронные компоненты. 2013. № 7.
  4. http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm
  5. Каталог продукции. Научно-производственное предприятие ЭЛЕМЕР. 2011.
  6. ГОСТ 12.3.018–79 «Методы аэродинамических испытаний».
  7. Петунин А. Н. Методы и техника измерений параметров газового потока. М.: Машиностроение. 1972.

Станислав Косенко,
Олег Михеев,
Максим Федотов, 
Иван Некрасов
Статья опубликована в журнале «Вестник Электроники», №2 2014

DMD 331 - BD Sensors

DMD 331 - BD Sensors
  • Давление

    Для присоединения к процессу датчика DMP 331P предлагается большой выбор типов механических присоединений: резьбовые, Clamp, молочные гайки, фланцевые соединения.

  • Уровень

    Датчик уровня LMP 307i предназначен для непрерывного измерения уровня воды, топлива и других жидкостей неагрессивных к нержавеющей стали.

  • Реле

    Датчик давления DMD 831 с цифровым дисплеем предназначен для использования в газообразных и жидких средах, совместимых с нержавеющей сталью. Этот прибор обладает целым набором уникальных функций:

  • Индикаторы
  • Отрасли

    Современное производство (сертификат ISO 9001), квалифицированный персонал и гибкий подход позволяют удовлетворять широкий круг потребностей наших заказчиков: от стандартных экономичных решений до производства специальных датчиков в индивидуальном исполнении.

  • Технологии

    ПРОТОКОЛ КАЛИБРОВКИ

    Опция поставки приборов с протоколами калибровки, позволяет заказчику получить отчет о фактических значениях погрешности датчика полученных в результате его калибровки.

    СЕНСОРЫ

    BD Sensors предлагает чувствительные элементы (сенсоры) для разработчиков и производителей датчиков давления.

     

  • Компания

    BD Sensors RUS (БД Сенсорс РУС)


    Российская производственная компания, специализирующаяся на разработке и серийном изготовлении широкого спектра высококачественных датчиков давления и уровня для различных применений в ТЭК, промышленности и ЖКХ.

  • Поддержка

    Адрес: 


    117105
    Россия-Москва
    Варшавское шоссе
    дом 35, стр. 1
    Тел.: (495) 380-1683

    Вам необходима помощь  по подбору датчика давления?

    Наши специалисты из отдела продаж помогут вам разобраться с техническими вопросами и подобрать оборудование подходящее для решения вашей задачи.

Датчик дифференциального давления для универсального применения в промышленности. Устойчив к односторонней перегрузке равной статистическому давлению. В качестве среды измерения выступают жидкости и газы неагрессивные к нержавеющей стали марки 1,4571 или 1,4435 и FKM. В зависимости от разности давлений на входах DMD 331 генерируется выходной сигнал пропорциональный разности давлений.

Характеристики

  • Диапазоны давления: от 0…0,2 до 0…16 бар, разрежение, дифференциальное
  • Основная погрешность: 1 / 0,5 % ДИ
  • Выходной сигнал: 4…20 мА, 0…10 В
  • Сенсор: кремниевый тензорезистивный
  • Диапазон температур измеряемой среды: -25…+125°C
  • Класс защиты: IP 65-67
  • Механическое присоединение: M20x1.5, G¼" (внутр.), G½", 7/16" UNF
  • Электрическое присоединение: DIN 43650, Binder 723 (5 конт.)

Область применения

  • контроль технологических процессов
  • контроль перепада давления на фильтрах
  • коммунальное хозяйство
  • водоподготовка

Среда

  • вода
  • газы
  • жидкости

Преимущества и Технические особенности

  • Экономичный датчик дифференциального давления
  • Защита от неправильного подключения, коротких замыканий и перепадов напряжений
  • Прочная и надёжная конструкция для тяжелых условий эксплуатации
  • Компактное исполнение
© 2020 - BD | SENSORS RUS - Все права защищены

Для улучшения работы сайта и его взаимодействия с пользователями мы используем файлы cookie. Продолжая работу с сайтом, Вы разрешаете использование cookie-файлов. Вы всегда можете отключить файлы cookie в настройках Вашего браузера.

Принять

Датчики дифференциального давления

Руководство по выбору датчика дифференциального давления для датчиков, используемых для измерения разницы давлений между двумя точками.

Используйте это руководство по датчикам дифференциального давления, чтобы помочь вам выбрать наиболее подходящий продукт для вашего применения, понять назначение компонентов, из которых состоит датчик дифференциального давления, и терминологию, используемую при выборе спецификации.

Выберите тип датчика перепада давления из списка ниже, чтобы просмотреть подробную информацию о продукте и запросить ценовое предложение.

Типы продукции

Продукты

Определение датчиков перепада давления

Измерение перепада давления может быть одним из самых сложных и запутанных приложений, когда дело доходит до выбора правильного датчика давления.

Влажное и сухое применение

Существует три основных типа датчиков перепада давления с учетом совместимости среды с жидкостями, и каждый из них имеет преимущества и недостатки по сравнению с другим:

Мокрая / Мокрая

Подходит для жидкостей с обеих сторон, более высокая стоимость, больший размер, ограниченные характеристики при низком давлении, более высокое номинальное давление в линии

Влажный / Сухой

Подходит для жидкостей только на положительной стороне, более низкая стоимость, большая чувствительность к давлению и температуре в трубопроводе, ограниченный диапазон для отрицательного давления

Сухой / Сухой

Не подходит для жидкостей, более низкая стоимость, лучшие характеристики при низком давлении, более низкое номинальное давление в трубопроводе

Давление в трубопроводе

Давление в трубопроводе - это общее давление в системе, обычно это максимальное давление на положительной стороне, при этом отрицательная сторона немного ниже из-за ограничения потока между двумя сторонами. перепад давления - это разница между положительным и отрицательным давлением.

Часто давление в линии намного выше, чем дифференциальное давление, и поэтому важно убедиться, что датчик имеет достаточное номинальное давление в линии, прежде чем оценивать, подходит ли диапазон перепада давления.

Также важно знать, выдержит ли датчик давление в линии с обеих сторон или только с одной стороны, поскольку, если не принять правильные меры предосторожности, очень легко случайно подать полное давление в линии с одной стороны во время установки или технического обслуживания, и таким образом повредить датчик.

Давление в линии является показателем механической целостности всех материалов, сварных швов и уплотнений, используемых в конструкции преобразователя.

Некоторые процессы имеют изменяющееся давление в трубопроводе, что означает, что нагрузка на механическую структуру каждой стороны датчика дифференциального давления будет изменяться. Если ячейка дифференциального давления или ячейка dp не была механически разработана для равномерного уравновешивания этих напряжений с обеих сторон, изменение линейного давления приведет к смещению нулевого сдвига в выходном сигнале. Это связано с тем, что чувствительная диафрагма соединена с окружающими компонентами и будет чувствительна к любому дисбалансу напряжений, вызывающему небольшое отклонение диафрагмы.

Некоторые производители включают информацию о том, как изменение давления в трубопроводе влияет на производительность, в лист технических данных продукта.

избыточное давление

Это максимально допустимый перепад давления без нарушения работоспособности или целостности преобразователя.Некоторые характеристики избыточного давления также включают заявление «не влияет на производительность». Некоторые рейтинги избыточного давления являются направленными, обычно положительный рейтинг избыточного давления будет выше, чем отрицательный.

Поскольку вы часто измеряете перепад давления, который ниже, чем давление в трубопроводе системы, может возникнуть высокий риск перепада избыточного давления, который может вывести датчик из строя или навсегда вывести его из строя.

Если в приложении есть потенциал для высоких перепадов давления при перегрузке с одной стороны, ищите датчик перепада давления с механическими ограничителями диафрагмы, или если перепад давления относительно высок по сравнению со статическим давлением в трубопроводе, рассмотрите возможность использования датчика перепада давления вместо них два датчика абсолютного давления.

Масляные тепловые эффекты

В некоторых датчиках дифференциального давления используются масляные капсулы с тонкими изолирующими мембранами с обеих сторон чувствительной мембраны. При повышении или понижении температуры масло будет расширяться и сжиматься, и это будет ощущаться диафрагмой. Если объем масла с обеих сторон одинаков и изолирующие мембраны с обеих сторон идентичны, то результирующий эффект будет значительно снижен, потому что эффект на одной стороне будет нейтрализовать эффект на другой стороне.

Так называемые датчики перепада давления с сухими ячейками не имеют ячеек, заполненных маслом, и, следовательно, не имеют тепловых ошибок, связанных с расширением масла. Однако, как и все типы электромеханических датчиков давления, они не полностью защищены от тепловых ошибок, поскольку сенсорная технология и механическая конструкция по-прежнему будут реагировать на изменения температуры.

Для решения этих проблем при измерении перепада давления некоторые производители включили функции защиты датчиков перепада давления и улучшения их характеристик.

Если рабочая температура колеблется в широком диапазоне, проверьте тепловую погрешность, указанную в техническом паспорте продукта, особенно погрешности теплового нуля. При проверке точности датчика давления в листе технических данных любого типа важно понимать, что включает в себя заявление о точности, поскольку многие из них включают точность только при комнатной температуре, и вам придется поискать в другом месте в листе технических данных, чтобы найти ошибки, связанные с изменением температуры.

Механические упоры

Это функция, встроенная в механическую сборку датчика давления в ячейке dp, которая защищает чувствительные компоненты от условий значительного избыточного давления. Механический упор обычно представляет собой металлическую поверхность, расположенную за диафрагмой. При превышении предела избыточного давления диафрагма упирается в механический упор, что не позволяет ей перемещаться слишком далеко. Механический упор обычно устанавливается с обеих сторон чувствительной диафрагмы для защиты преобразователя от состояния перегрузки в любом направлении. Это особенно полезно для установок, где есть риск случайного отключения одной стороны преобразователя дифференциального давления.

Выход извлечения квадратного корня

Датчики перепада давления часто используются для косвенного измерения расхода. Связь расхода с перепадом давления является функцией квадратного корня. Чтобы улучшить разрешение в нижней части диапазона давления, где наблюдается большее изменение расхода, датчик dp извлечения квадратного корня будет обеспечивать измененный выходной сигнал, который является линейным с потоком, а не с давлением.

Двунаправленный диапазон давления

Выходной сигнал двунаправленного датчика перепада давления масштабируется по диапазону давления, которое может изменяться на одинаковую величину в положительном и отрицательном направлении, например. грамм. От -15 до +15 мбар = от 0 до 10 В постоянного тока.

Диапазоны двунаправленного давления используются в таких приложениях, как мониторинг давления вентиляционного потока в воздуховоде, чтобы контролировать перепад давления между комнатами.

Ячейка DP

Датчик перепада давления - это тип датчика перепада давления, который состоит из двух камер, заполненных маслом, разделенных одним чувствительным элементом.

Каждая камера, заполненная маслом, включает мембрану, позволяющую создавать внешнее давление масла. Если давление масла с одной стороны больше, чем с другой, это приведет к небольшому изгибу чувствительного элемента, что приведет к изменению выходного сигнала, пропорциональному разнице давлений.

Ячейки

DP встроены в датчики перепада давления, которые обычно используются в сфере управления технологическими процессами. Преобразователь технологического dp состоит из трех основных компонентов, включая ячейку DP, монтажный фланец и корпус электроники. Ячейка DP крепится болтами между двумя монтажными фланцами, которые обеспечивают механический интерфейс с каждой изолирующей диафрагмой. Поскольку механический узел скреплен болтами, можно заменять ячейку DP в течение срока ее службы.

Ячейка DP часто включает внутреннюю механическую деталь, которая защищает центральный чувствительный элемент от повреждений, вызванных высоким избыточным давлением на одной стороне ячейки DP.Эта функция высокого избыточного давления часто называется механической остановкой, поскольку она ограничивает перемещение изолирующей диафрагмы по обе стороны от ячейки DP.

Внутри датчика перепада давления

Пояснительное видео о том, как работает типичный преобразователь дифференциального давления процесса.

В этом обзоре работы ячейки DP вы познакомитесь с различными механическими компонентами, такими как функциональное назначение разделительных диафрагм, заполнение маслом и емкостный чувствительный элемент.

Установка датчиков перепада давления

Трубные соединения

Длина с каждой стороны

Различная длина соединительной трубы на положительной и отрицательной стороне может привести к дисбалансу в реакции на изменение перепада давления между высокой и низкой стороной. Насколько это повлияет на показания, будет зависеть от внутреннего диаметра, гладкости внутренней поверхности и длины каждой соединительной трубы, вязкости жидкости и динамического отклика датчика.

Гибкие трубы

Если соединительные трубы обладают большой гибкостью, это приведет к демпфированию изменений давления. Этот эффект будет наиболее заметен, если вам нужно снимать показания с высокой частотой.

Трубы длинные

Чем больше общая длина соединительных труб, тем больше вероятность задержки при изменении давления. Малый внутренний диаметр по сравнению с общей длиной, шероховатая поверхность и более плотный материал усиливают этот эффект.

Воздух в ловушке при измерении жидкостей

Любой захваченный воздух в трубопроводах может вызвать эффект демпфирования, замедлить время отклика и вызвать небольшое повышение или понижение давления из-за адиабатических эффектов, вызванных изменениями температуры. Установка выпускных клапанов рядом с точками, в которых может скапливаться воздух, позволит вам выпустить его, поскольку соединения заполнены жидкостью.

Меры предосторожности при избыточном давлении

Если датчик перепада давления не может выдерживать полное давление в трубопроводе только с одной стороны, рассмотрите возможность добавления запорных / запорных клапанов для стороны высокого и низкого давления и байпасного клапана между сторонами высокого и низкого давления, чтобы уравновесить изолированное давление с обеих сторон.Этот блок и спускной клапан расположение позволяет обслуживать датчик дифференциального давления в месте без случайного чрезмерного повышения давления датчика на одной стороне.

Измерение расхода

Как датчик дифференциального давления используется для измерения расхода газа или жидкости в закрытой трубе.

В этом видео-руководстве объясняются различные типы первичных элементов, используемых для измерения расхода, и то, как они создают перепад давления, который затем можно преобразовать в линейное измерение расхода путем вычисления квадратного корня из давления.В нем также описаны способы установки передатчика DP на различные типы потоков среды.

Справка по продукту

Дифференциал сухой

Что означает, если датчик давления описан как имеющий сухой диапазон дифференциального давления?

Если датчик давления описан как сухой, это может означать одно из двух:

  1. Используемая сенсорная технология не имеет внутреннего заполнителя жидкостью, обычно находится за изолирующей диафрагмой и называется сухой ячейкой.
  2. Датчик перепада давления может измерять только сухой или неконденсирующийся газ, например влажный / сухой позволит жидкости на положительной стороне, но только осушать газы на отрицательной стороне. сухой / сухой означает, что на обоих портах давления датчика дифференциального давления не допускается попадание жидкости.

DPS - это датчик перепада давления с сухой ячейкой, не содержащий компонентов, заполненных жидкостью.

DMD341 - сухой / сухой датчик перепада давления, который не следует использовать для измерения давления жидкостей.

Список запросов и пояснений, касающихся выбора параметров спецификации для датчиков и преобразователей дифференциального давления.

Измерение давления всасывания

Можно ли использовать датчики перепада давления для измерения давления всасывания?

Да, если датчик имеет положительный диапазон, подключите порт отрицательной стороны к давлению всасывания и оставьте положительный порт открытым для давления окружающего воздуха.

Статическое давление в линии и перепад давления

В чем разница между статическим давлением и перепадом давления?

«Статическое давление» или «Статическое давление в трубопроводе» относится к давлению в одной точке системы, резервуара или трубы.Обычно он используется для определения точки наивысшего давления в системе вокруг точки измерения.

Дифференциальное давление - это давление, измеренное между 2 отдельными точками измерения, обычно эти 2 точки расположены в одной системе, где возникает область высокого и низкого давления из-за ограничения потока газа или жидкости.

Важно определить максимальное статическое давление в трубопроводе, чтобы устройство измерения перепада давления могло выдерживать максимальное статическое давление в трубопроводе на обоих портах без повреждений или механических повреждений.Некоторые устройства, такие как ячейки DP, спроектированы так, чтобы выдерживать максимальное статическое давление в трубопроводе только на одном порту, что защищает ячейку DP от случайной перегрузки с одной стороны.

Например, рассмотрим трубу диаметром 1 см и длиной 10 метров, заполненную водой с давлением 10 бар с помощью насоса на одном конце и слегка приоткрытым клапаном на другом конце, позволяющим воде течь по трубе. Давление, измеренное на клапане, составляет 9 бар, а на насосе - 10 бар. В этом примере статическое давление в трубопроводе составляет 10 бар, а перепад давления между насосом и клапаном составляет 1 бар.

Измерение эталонного давления по манометру с помощью датчика перепада давления

Мне нужно измерить давление от -10 до +10 фунтов на квадратный дюйм, которое относится к атмосферному давлению окружающей среды. Можно ли использовать датчик перепада давления вместо эталонного датчика манометрического давления, при этом положительная сторона подключена к среде, а отрицательная сторона сброшена до атмосферного давления окружающей среды?

Да, это будет работать, эталонный датчик манометра - это датчик, который привязан к давлению окружающего воздуха через вентиляционную трубку, которая соединена от отрицательной стороны чувствительной диафрагмы с внешней средой, например. грамм. через сигнальный кабель или отверстие рядом с электрическим разъемом. Таким образом, оставляя отверстие отрицательной стороны датчика перепада давления в атмосферу, вы фактически создаете эталонный датчик давления.

Использование диапазона dp для измерения давления всасывания

Можно ли использовать диапазон перепада для измерения давления всасывания?

Да, есть два способа использования датчиков перепада давления (DP) для измерения давления всасывания:

  1. Оставьте порт отрицательной стороны открытым для атмосферы и подключите положительную сторону к давлению всасывания.DP следует масштабировать и откалибровать для считывания в отрицательном направлении.
  2. Оставьте положительную сторону открытой для атмосферы и подключите отрицательную сторону к давлению всасывания, чтобы DP измерял разницу, как если бы это было положительное давление.

Удаление воздуха из датчика перепада давления с одной стороны вызовет повреждение

У меня вопрос относительно датчика перепада давления. Если на одной стороне, например, на стороне низкого давления датчика, давление отсутствует, может ли это повредить датчик?

Да, но это зависит от того, какое давление на стороне высокого давления, и от допустимой дифференциальной перегрузочной способности преобразователя.

Например, если у вас есть диапазон перепада 1 фунт / кв. Дюйм при линейном давлении 150 фунтов / кв. Дюйм, то потенциально у вас будет перепад 150 фунт / кв. Дюйм на стороне высокого давления, если у вас нулевое давление на стороне низкого давления. Если датчик дифференциального давления не имеет встроенных механических ограничителей давления для защиты датчика от давления 150 фунтов на квадратный дюйм только с одной стороны, это, скорее всего, приведет к повреждению чувствительной диафрагмы, поскольку она рассчитана только на перепад давления в 1 фунт на квадратный дюйм.

Как изменение перепада давления влияет на выходной сигнал

Если на стороне высокого давления преобразователя дифференциального давления давление ниже, чем на стороне низкого давления, будет ли у него выходной сигнал?

Если датчик перепада давления был настроен на измерение только в положительном диапазоне, тогда выход будет ниже 4 мА, если это выходное устройство 4-20 мА, или на выходе с наименьшим напряжением, если это 3-проводное напряжение конфигурации. устройство вывода.Большинство преобразователей дифференциального давления способны измерять давление в отрицательном или обратном направлении, но электроника формирования сигнала не всегда настроена на это.

У каждого производителя свой подход к изменению диапазона датчиков дифференциального давления, некоторые могут предлагать его только в качестве опции с фиксированной заводской настройкой, а другие могут предоставить пользователю возможность настроить его самостоятельно. Большинство интеллектуальных преобразователей дифференциального давления позволяют пользователю настраивать выходной сигнал для отрицательного диапазона или сочетания отрицательного и положительного диапазонов.Обычно это выполняется путем подавления нулевого выходного сигнала до требуемого отрицательного значения и, при необходимости, уменьшения диапазона в пределах диапазона регулировки устройства до требуемого выходного сигнала полной шкалы.

Настройка индикатора расхода с вводом sqrt

Если преобразователь dp имеет выход квадратного корня, и я хочу подключить его o / p к индикатору потока, то какой будет параметр в индикаторе потока, sqrt или linear?

Вы бы использовали индикатор потока в линейном режиме, если бы датчик dp был подключен к закрытой трубе и генерировал выходной сигнал sqrt.

Предупреждение о замене фильтра HEPA и MERV

У меня есть вакуумный насос Exair 6083, который подает на фильтр HEPA, а затем через фильтр MERV. Мне нужен датчик dp, который также будет отображать давление и отправлять сигнал переключения, когда фильтры необходимо заменить.

Мы рекомендуем DMD341, если давление dp очень низкое, или DMD331, если давление dp высокое, они будут обеспечивать аналоговый выход. Для вывода сигнала на дисплей и переключателя мы предлагаем PA430, который можно установить поверх любого датчика dp и отображать падение давления на фильтре HEPA или MERV.

Ошибка синхронизации

Не могли бы вы объяснить ошибку синхронизации, указанную в некоторых технических паспортах датчиков дифференциального давления?

Это относится к ошибке синхронизации при вычитании сигналов от двух чувствительных элементов давления для расчета перепада давления.

Контрольный список требований к датчику дифференциального давления

Определите требования к датчику дифференциального давления, используя этот контрольный список:

  1. Диапазон перепада давления?
  2. Статическое давление в линии?
  3. Избыточное давление?
  4. Тип носителя?
  5. Диапазон температур среды?
  6. Условия окружающей среды?
  7. Выходной сигнал?
  8. Источник питания?
  9. Точность измерения?
  10. Электрическое подключение?
  11. Присоединение к процессу?
  12. Сертификация?

Датчик перепада давления

Группа компаний Bosch Bosch Motorsport

    Английский

    • Немецкий
    • Английский
Мобильные решения Bosch Дом
  • Дом
  • Основные особенности
    • Персонализированная мобильность
      • Мобильность как услуга
      • Комфортная зарядка
      • Идеально без ключа
    • Автоматизированная мобильность
      • ESP - путь к безопасности дорожного движения
      • Системы помощи водителю для коммерческих автомобилей
      • Sense Закон
      • На пути к безаварийной езде на мотоциклах
      • Проекты и инициативы
    • Подключенная мобильность
      • Устройство Интернета вещей на колесах
      • Архитектура E / E
      • Компьютер автомобиля
      • Подключенный автомобиль
      • Подключенные службы Обновления
      • поверх
      • воздух
      • Интеллектуальное сельское хозяйство
    • Силовой агрегат и электрифицированная мобильность
      • Сочетание силового агрегата для улучшения качества воздуха
      • Прорыв в области электромобильности
      • Городская мобильность и качество воздуха
      • Производительность и удовольствие от вождения
  • Продукция и услуги
    • Легковые автомобили и легкие коммерческие автомобили
      • Силовые агрегаты
        • Электропривод
        • Высоковольтные гибридные системы
        • Гибридные решения Системы 48 В
        • Топливный элемент- электромобиль
        • решения для трансмиссии eCityTruck
        • Прямой впрыск бензина
        • Впрыск топлива через порт бензина
        • Сжатый природный газ
        • Система Common Rail (соленоид)
        • Система Common Rail (пьезо)
        • Система очистки выхлопных газов Denoxtronic
        • Обработка выхлопных газов с помощью технологии двойного впрыска
        • Системы привода Flex Fuel
        • Управление температурой для гибридных систем и электроприводов
        • Управление температурой для двигателей внутреннего сгорания
        • Технология трансмиссии
        • Трансмиссия DH-CVT
        • Датчики трансмиссии
        • Системы накаливания
      • Автоматизированное вождение
        • Ассистент движения в пробках
        • Ассистент движения на шоссе
        • Локализация для автоматизированного вождения
        • Дорожная сигнатура
        • Состояние компьютера DASy
        • Дорожный компьютер Predic50
      • Автоматическая парковка
        • Автоматическая парковка служащим
        • Функции парковки в домашней зоне
        • Функции парковки в гараже
        • Дистанционный ассистент парковки
      • Системы помощи водителю
        • Ассистент смены полосы движения
        • Предупреждение о выезде с полосы

          0
        • 50 Ассистент движения с полосы Автоматическое экстренное торможение
        • Автоматическое экстренное торможение уязвимых участников дорожного движения
        • Предупреждение о перекрестном движении сзади
        • Информация о дорожных знаках
        • Интеллектуальный хедлай ght control
        • Адаптивный круиз-контроль
        • Облачное предупреждение водителя о неправильном пути
        • Ассистент зоны строительства
        • Обнаружение сонливости водителя
        • Уклоняющаяся опора рулевого управления
        • Экстренное торможение при маневрировании
        • Многокамерная система
        • Парковочный ассистент
        • Парковочный ассистент Assist
        • Система заднего вида
        • Обнаружение слепых зон
      • Системы безопасности вождения
        • Система безопасности прицепа
        • Антиблокировочная тормозная система (ABS)
        • Усиление тормозов и распределение тормозного усилия
        • Электронная программа стабилизации (ESP®)
        • Система защиты пешеходов
        • Система защиты пассажиров
        • Интегрированные системы безопасности
        • Рекуперативные тормозные системы
        • Стеклоочистители
        • Встроенный силовой тормоз
      • Интерьер и кузов системы
        • Решения для информационно-развлекательной системы и кабины
        • Системы отображения и взаимодействия
        • Электроника кузова
        • Приводы комфорта
        • Системы контроля салона
      • Системы рулевого управления
        • Системы рулевого управления с электроусилителем
      • Решения для подключения
        • Центральный шлюз
            Блок управления V2X Connectivity
          • Perfectly keyless
          • Connected horizon
          • mySPIN
      • Коммерческие автомобили
        • Системы силовых агрегатов
          • Решения eCityTruck для силовых агрегатов
          • Решения с электроприводом eRegio 14 909 ERegioTruck 909 Система Common-Rail CRSN
          • Система Common-Rail MD / OHW
          • Очистка выхлопных газов с технологией двойного впрыска 901 50
        • Системы помощи водителю
          • Интеллектуальное управление фарами
          • Предупреждение о выезде с полосы
          • Ассистент удержания полосы
          • Ассистент центрирования полосы
          • Аварийное поддержание полосы
          • Усовершенствованное экстренное торможение
          • Информация о дорожных знаках
          • Предупреждение о столкновении с поворотом 901 -выкл. информационная система
          • Адаптивный круиз-контроль
          • Обнаружение слепых зон
        • Системы безопасности вождения
          • Система защиты пассажиров
        • Внутренние системы и кузовные системы
          • Информационно-развлекательные системы
          • Цифровые панели приборов 14
          • 49 Цифровая приборная панель 14
          • 49
        • Системы рулевого управления
          • Гидравлические и электрогидравлические системы рулевого управления
        • Решения для подключения
          • Central G ateway
          • Блок управления подключением
          • Perfectly keyless
          • Решения для подключения V2X
          • Connected Horizon
      • Off-Highway и большие двигатели
        • Силовые агрегаты
          • Электрифицированные системы трансмиссии 149 Modular
          • -90
          • Система Common-Rail MD / OHW
          • Система Common-Rail для грузовых автомобилей
          • Насосная система и насос-форсунка
          • Компоненты механического впрыска дизельного топлива для больших двигателей
          • Системы впрыска газа и двухтопливного топлива
        • Водитель вспомогательные системы
          • Многокамерная система
        • Intelligent Planting Solution
      • Двухколесные и силовые агрегаты
        • Системы трансмиссии
          • Системы управления двигателем
          • Система привода
          • Интегрированная система
          • Приводы eBike
        • Системы безопасности при езде
          • Система стабилизации мотоцикла (MSC)
          • АБС мотоцикла
          • Полуактивная система управления демпфированием
        • Системы помощи водителю
          • Расширенные системы помощи водителю
        • Инструменты и информационно-развлекательная система

    Датчики давления с усилителем | LMI

    Переключить навигацию

    • Блог
    • Связи с инвесторами
    • Карьера
    • Контакт
    Выбрать язык
    • Немецкий
    • Английский
    • Французский
    • Китайский
    • Приложения
      • Промышленное
      • Медицинский
      • Мобильность
    • Компетенции
      • Компетенции
      • Развитие
      • Комплексные производственные услуги
      • Проверка и квалификация
      • Силовая электроника
      • Менеджмент качества
      • Истории успеха
    • Продукция
      • Оптические датчики
      • Датчики излучения
      • Датчики давления
      • Датчики уровня
      • Датчики расхода
      • Blue Next Камеры
      • Силовые полупроводники
      • Прочие товары
      • Преобразование единиц
      • Центр загрузок
      • Поиск продукта
    • Компания
      • О нас
      • События
      • Пресс
      • Загрузки
    • Sensing Innovations
    • Блог
    • Связи с инвесторами
      • Кратко
      • Инвестиционный кейс
      • Поделиться информацией
      • Центр результатов
      • Финансовые новости
      • Финансовый календарь
      • Годовое общее собрание
      • Корпоративное управление
      • Контакт
    • Карьера
      • Коротко
      • Добро пожаловать в First Sensor
      • Возможности карьерного роста
      • Текущие открытые позиции
      • События
      • Применить правильно
      • Контакт
    • Связаться
      • Продажи
      • Филиалы
      • Контактная форма
    Выбрать язык
    • Немецкий
    • Английский
    • Французский
    • Китайский
    Поиск товаров

    Датчики давления

    Надежные, точные Главная> Продукция> Датчики давления> Датчики давления с усилением> LMI

    Субнавигация

    • Оптические датчики
      • Детекторы
        • PIN Фотодиоды
          • Серия 6b: фотодиоды, чувствительные к синему / зеленому цвету
          • Серия 5: высокоскоростные фотодиоды, чувствительные к ближнему ИК-диапазону
          • Серия 6: ИК-фотодиоды с минимальным темновым током
        • Квадрантные фотодиоды (QP)
        • Лавинные фотодиоды (APD)
          • Серия 8: оптимизированы для высоких частот среза - 650 нм - 850 нм
          • Series 9: с повышенной чувствительностью в ближнем ИК-диапазоне - 900 нм
          • Серия 10: с повышенной чувствительностью в ближнем ИК-диапазоне - 1064 нм
        • Квадрантные APD (QA)
        • Матрицы лавинных фотодиодов (матрицы ЛФД)
        • Позиционно-чувствительные диоды (PSD)
        • Фотодиоды InGaAs
        • Кремниевые фотоумножители (SiPM)
      • Модули
        • Гибриды
        • Оценочные модули
        • Источники высокого напряжения
      • Лазерные диоды
      • Индивидуальные решения
    • Датчики излучения
      • Серия X: Детекторы ионизирующего излучения
      • Кремниевые фотоумножители (SiPM)
    • Датчики давления
      • Элементы датчика давления
        • Standard Line STARe
        • Промышленная линия STARe
        • Линия высокой устойчивости STARe
        • Индивидуальные решения
      • Компоненты датчика давления
        • STARe A / G серии K
        • Серия K STARe D
      • Базовые датчики давления
        • HMU
      • Компенсированные датчики давления
        • HCL
        • HDO
        • HRO
      • Датчики давления с усилителем
        • HDI
        • HCLA
        • HTD
        • LMI
        • LME
        • LDE
        • LHD ULTRA
        • HMA
        • HMI
        • HME
        • HCA-BARO
        • HCE
        • 144S / 144L. ..PCB
        • 140ПК / 160ПК ... печатная плата
        • 110L / 430L ... Печатная плата
        • 140SC / 420SC ... Печатная плата
      • Датчики атмосферного давления
        • HCA-BARO
        • HDI-BARO
        • HCE-BARO
        • 144S-BARO
      • Датчики давления с повышенной совместимостью со средами
        • HMA
        • HMI
        • HME
        • HMU
      • Датчики давления для агрессивных жидкостей и газов
        • SSI
        • ССО
      • Датчики низкого давления
        • CTE / CTU7000
        • BTEL / PTUL5000
        • BTE / PTE / PTU5000
      • Преобразователи давления для агрессивных жидкостей и газов
        • CTE / CTU8000
        • CTE / CTU9000
        • KTE / KTU3000
        • KTE / KTU6000
      • Датчики давления для OEM-приложений
        • Датчик давления и температуры подачи топлива
        • Датчик давления и температуры в баллоне для внутреннего монтажа
        • Датчик давления вакуума для усилителя тормозов
        • Датчик давления водорода для автомобилей на топливных элементах
        • Датчик давления с несколькими портами для электрогидравлического рулевого управления
    • Датчики уровня
      • Гидростатические датчики уровня жидкости
        • CTE / CTW9000. ..CS
        • KTE / KTW8000 ... CS
        • CTE / CTW8000 ... CS
        • HYD
      • Оптические реле уровня жидкости
        • OLP
        • OLT
        • OLM
    • Датчики потока
      • Датчики массового расхода газов
        • WBI
        • WBA
        • WTA
      • Датчики для измерения объемного расхода
        • HCL
        • HCLA
        • LMI
        • LME
        • LDE
        • 144S / 144L...PCB
        • BTEL / PTUL5000
        • BTE / PTE / PTU5000
    • Blue Next Cameras
      • Технические характеристики
      • Системы для ADAS
    • Силовые полупроводники
      • Силовые МОП-транзисторы
      • Высоковольтные выпрямительные диоды
    • Другие продукты
      • Датчики кислорода
        • XYO
        • XYA
      • Миниатюрные электромагнитные клапаны
        • TX
        • TE
        • К
        • TQ
        • TD
        • X-клапан
        • серии 11
        • LX-клапан
        • Клапан MX
        • VSO MAX HP
        • VSO
        • VSO с низким расходом
        • ВСО-МИ
        • VSO LowPro
        • Клапан V2
        • ПНД серии
        • Клапан SRS
        • MD PRO
        • HF PRO
        • Одинокий волк
        • Коллекторы OEM
      • Электромагнитные клапаны повышенной устойчивости к средам
        • Клапан R6
        • Клапан R9
        • LQX12
        • серии 1
        • серии 2
        • серии 3
        • серии 9
        • серии 99
        • Серия 9 импульсных клапанов
        • Коллекторы OEM
      • Elect

    NovaSensor | Датчики давления

    Оборудованный самыми передовыми инструментами проектирования и передовыми лабораториями, NovaSensor является лидером в разработке, моделировании и производстве датчиков давления для микроэлектромеханических систем (МЭМС).

    Линейка датчиков давления NovaSensor включает современные, высокопроизводительные и экономичные сенсорные решения, известные своей точностью, надежностью и размером. Наши решения для измерения давления MEMS включают в себя семейства датчиков для поверхностного монтажа, гибридных и изолированных от среды датчиков, доступных на всех уровнях калибровки от некалиброванных до полностью откалиброванных, аналоговых и цифровых версий с усилением.

    Датчики давления


    Датчики NovaSensor NPI-12, изолированные от среды, из нержавеющей стали, представляют собой экономичное решение для приложений, которые обнаруживают засорение труб и производительность насоса.

    NovaSensor серии FMA Датчики ограничения воздуха для фильтрации (FAR) с высокой точностью измеряют потерю давления в различных устройствах для фильтрации воздуха с использованием высокоточной пьезорезистивной технологии NPA . ..

    Серия

    NovaSensor NPA - датчики давления для поверхностного монтажа представлены в миниатюрном размере как экономичное решение для приложений, требующих калиброванной производительности.Датчик предназначен для монтажа на печатной плате и поставляется в виде ленты и катушки для упрощения производственных операций.

    Одноразовые медицинские датчики давления серии NovaSensor NPC-100 специально разработаны для использования в одноразовых медицинских устройствах.

    Одноразовые медицинские датчики давления NovaSensor серии NPC-120 специально разработаны для использования в одноразовых медицинских устройствах.

    Датчики низкого / среднего давления NovaSensor серии NPC-1210 представляют собой экономичное решение для приложений, требующих калиброванной производительности в широком диапазоне температур.

    Датчики среднего давления серии NovaSensor NPC-1220 представляют собой твердотельные датчики давления, которые обеспечивают экономичное решение для приложений, требующих калиброванной производительности в широком диапазоне температур.

    Датчики среднего давления серии NovaSensor NPC-410 представляют собой твердотельные датчики давления, которые обеспечивают экономичное решение для приложений, требующих долговременной стабильности и большого объема.

    Твердотельные датчики низкого давления серии

    NovaSensor NPH состоят из микросхемы кремниевого датчика на интегральной схеме, размещенной в стандартном электрическом корпусе TO-8, который устанавливается на печатную плату.Пользователь может предоставить стандартную схему преобразования сигнала для усиления выходного сигнала 100 мВ. Датчик совместим с большинством некоррозионных газов и сухим воздухом. Толстопленочная резисторная сеть с лазерной подгонкой на гибридной керамической подложке обеспечивает температурную компенсацию.

    Серия твердотельных датчиков среднего давления NovaSensor NPH обеспечивает надежность при низкой стоимости и небольшом размере. Они доступны в версиях для манометрического, абсолютного и дифференциального давления.

    Серия NovaSensor NPI-15 токовых датчиков высокого давления с изоляцией от среды спроектирована для работы в агрессивных средах и при этом обеспечивает выдающуюся чувствительность, линейность и гистерезис кремниевого датчика. Они включают в себя новейшую технологию IsoSensor, которая дает OEM-пользователям лучшее по цене и производительности.

    Серия NovaSensor NPI-15VC датчиков высокого давления с компенсацией напряжения и изоляцией от среды предлагает характеристики наших датчиков с компенсацией тока с удобством использования источника напряжения.Они разработаны для работы в агрессивных средах и при этом обладают выдающейся чувствительностью, линейностью и гистерезисом кремниевых датчиков.

    Датчик давления NovaSensor NPI-19 Digital I 2 C включает технологию IsoSensor с интерфейсными протоколами I 2 C, что дает OEM-пользователю лучшее по цене и производительности.

    Датчики низкого давления серии

    NovaSensor NPI-19 состоят из изолированных от среды датчиков давления, которые предназначены для работы в агрессивных средах, обеспечивая при этом выдающуюся чувствительность, линейность и гистерезис кремниевого датчика.

    Датчики среднего давления серии

    NovaSensor NPI-19 состоят из датчиков давления, управляемых током, изолированных от среды, в которых используется самая современная технология IsoSensor. Они разработаны для работы в агрессивных средах, сохраняя при этом выдающуюся чувствительность, линейность и гистерезис кремниевого датчика.

    Серия NovaSensor NPP-301 включает кремниевые датчики давления в корпусах для поверхностного монтажа.

    Датчик давления агрессивной среды NovaSensor NPR-101 - это устройство МЭМС на основе силикона, использующее технологию «обратного абсолютного давления», разработанную для воздействия агрессивных сред, что исключает прямой контакт схемы датчика с нанесенной средой.

    Датчик абсолютного давления

    NovaSensor P330W представляет собой пьезорезистивную (PRT) пресс-матрицу, обеспечивающую такую ​​же превосходную стабильность и чувствительность, как и в более крупной матрице, но при чрезвычайно малой занимаемой площади, что делает его идеальным для инвазивных приложений, где малый размер имеет решающее значение.

    Комплект для оценки датчика абсолютного катетерного давления NovaSensor P330W предлагает упрощенный способ считывания калиброванного выходного сигнала с матрицы катетера P330B. Комплект состоит из матрицы датчика, припаянной к трехзаходному проводу и подключенной к печатной плате (PCB). Пользователи подключаются к комплекту через разъем JST или провода.

    Матрица датчика давления


    Матрица датчика давления среднего кремния NovaSensor P111 представляет собой пьезорезистивные датчики давления, представленные в миниатюрном исполнении 0.Матрица 10 дюймов x 0,12 дюйма (2,7 мм x 3,2 мм).

    Матрица датчика среднего давления NovaSensor P112 - это высоконадежный твердотельный датчик давления, доступный в абсолютной, дифференциальной и манометрической версиях.

    Матрица датчика давления с высоким содержанием кремния

    NovaSensor P122 - это пьезорезистивные датчики давления, представленные в миниатюрном исполнении 0.Матрица 10 дюймов x 0,10 дюйма (2,5 мм x 2,5 мм). При возбуждении 1,0 мА P122 выдает выходной сигнал в милливольтах, который пропорционален входному давлению. Благодаря процессу SenStable® от NovaSensor P122 обеспечивает долгосрочную стабильность и отличную повторяемость.

    Матрица датчика низкого давления NovaSensor P1300 - это высоконадежные твердотельные датчики давления, представленные в миниатюрной матрице 2,7 мм x 3,2 мм

    NovaSensor P1301 Матрица кремниевого датчика давления низкого давления представляет собой пьезорезистивный чувствительный элемент, измеряющий 2.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *