Avantages des capteurs de pression numérique

Les capteurs de pression sont utilisés dans une variété d'applications industrielles allant de l'hydraulique et de la pneumatique; Gestion de l'eau, hydraulique mobile et véhicules hors route; pompes et compresseurs; Systèmes de climatisation et de réfrigération à l'ingénierie et à l'automatisation des plantes. Ils jouent un rôle clé pour garantir que le stress du système se trouve dans des limites acceptables et aide à garantir un fonctionnement fiable des applications. Selon les exigences d'installation et du système, il existe différents avantages à utiliser des capteurs de pression analogiques et numériques.

Quand utiliser le numérique et analogiqueCapteurs de pressiondans la conception du système

Si le système existant est basé sur un contrôle analogique, l'un des avantages de l'utilisation d'un capteur de pression analogique est sa simplicité de configuration. Si un seul signal est nécessaire pour mesurer un processus dynamique dans le domaine, un capteur analogique combiné à un convertisseur analogique-numérique (ADC) serait une solution plus simple, tandis qu'un capteur de pression numérique nécessiterait un protocole spécifique pour établir une communication avec le capteur. Si l'électronique système nécessite une boucle de contrôle de rétroaction très rapide active, un capteur de pression analogique pure est la meilleure solution. Pour les systèmes qui ne nécessitent pas de temps de réponse plus rapides qu'environ 0,5 ms, les capteurs de pression numériques doivent être pris en compte, car ils simplifient la mise en réseau avec plusieurs appareils numériques et rendent le système plus étanche.

Un moment opportun pour envisager de passer à des capteurs de pression numérique dans un système analogique consiste à mettre à niveau les composants pour inclure des micropuces programmables. Les micropuces modernes sont désormais moins chères et plus faciles à programmer, et leur intégration dans des composants tels que les capteurs de pression pourrait simplifier la maintenance et les mises à niveau du système. Cela économise les coûts matériels potentiels, car le capteur numérique peut être mis à jour via un logiciel plutôt que de remplacer l'ensemble du composant.

Un moment opportun pour envisager de passer à des capteurs de pression numérique dans un système analogique consiste à mettre à niveau les composants pour inclure des micropuces programmables. Les micropuces modernes sont désormais moins chères et plus faciles à programmer, et leur intégration dans des composants tels que les capteurs de pression pourrait simplifier la maintenance et les mises à niveau du système. Cela économise les coûts matériels potentiels, car le capteur numérique peut être mis à jour via un logiciel plutôt que de remplacer l'ensemble du composant.

La conception de plug-and-play et la longueur de câble plus courte du capteur de pression numérique simplifient la configuration du système et réduisent le coût d'installation global des applications configurées pour les communications numériques. Lorsque le capteur de pression numérique est combiné avec un tracker GPS, il peut localiser et surveiller à distance les systèmes distants basés sur le cloud en temps réel.

Les capteurs de pression numérique offrent de nombreux avantages tels qu'une faible consommation d'énergie, un bruit électrique minimal, un diagnostic des capteurs et une surveillance à distance.

Avantages des capteurs de pression numérique

Une fois qu'un utilisateur a évalué si un capteur de pression analogique ou numérique est le meilleur pour une application donnée, la compréhension de certaines des caractéristiques bénéfiques que les capteurs de pression numérique offrent pour les applications industrielles contribueront à améliorer la sécurité, l'efficacité et la fiabilité du système.

Une comparaison simple du circuit inter-intégré (I 2 C) et de l'interface périphérique série (SPI)

Deux protocoles de communication numérique couramment utilisés dans les applications industrielles sont le circuit inter-intégré (I 2 C) et l'interface périphérique série (SPI). I2C est mieux adapté aux réseaux plus complexes car moins de fils sont nécessaires pour l'installation. En outre, I2C autorise plusieurs réseaux maître / esclaves, tandis que SPI n'autorise qu'un seul réseau d'esclaves maître / multiple. SPI est une solution idéale pour le réseautage plus simple et les vitesses plus élevées et les transferts de données tels que la lecture ou l'écriture de cartes SD ou d'enregistrement d'images.

Diagnostic de signal de sortie et de capteur

Une différence importante entre les capteurs de pression analogique et numérique est que l'analogue ne fournit qu'un seul signal de sortie, tandis que les capteurs numériques fournissent deux ou plus, tels que les signaux de pression et de température et les diagnostics de capteurs. Par exemple, dans une application de mesure du cylindre de gaz, les informations supplémentaires de température étendent le signal de pression dans une mesure plus complète, ce qui permet de calculer le volume de gaz. Les capteurs numériques fournissent également des données de diagnostic, y compris des informations critiques telles que la fiabilité du signal, la préparation du signal et les défauts en temps réel, permettant le maintien préventif et la réduction du temps de mise en évidence.

Les données de diagnostic fournissent un état détaillé du capteur, par exemple si l'élément du capteur est endommagé, que la tension d'alimentation soit correcte, ou s'il existe des valeurs mises à jour dans le capteur qui peuvent être obtenues. Les données de diagnostic des capteurs numériques peuvent conduire à de meilleures décisions lors du dépannage que les capteurs analogiques qui ne fournissent pas d'informations détaillées sur les erreurs de signal.

Un autre avantage des capteurs de pression numérique est qu'ils ont des fonctionnalités telles que des alarmes qui peuvent alerter les opérateurs des conditions en dehors des paramètres définis et la capacité de contrôler le calendrier et l'intervalle des lectures, contribuant à réduire la consommation globale d'énergie. Étant donné que le capteur de pression numérique fournit un grand nombre de sorties et de fonctions de diagnostic, le système global est plus puissant et plus efficace, car les données fournissent aux clients une évaluation plus complète du fonctionnement du système. En plus d'élargir les capacités de mesure et d'autodiagnostic, l'utilisation de capteurs de pression numérique peut également accélérer le développement et la mise en œuvre des systèmes Internet Internet des objets (IIoT) et des applications de Big Data.

bruit environnemental

Des environnements électromagnétiquement bruyants près des moteurs, des câbles longs ou des sources d'alimentation sans fil peuvent créer des défis d'interférence du signal pour des composants tels que les capteurs de pression. Pour éviter les interférences électromagnétiques (EMI) dans les capteurs de pression analogique, la conception doit inclure un conditionnement du signal approprié tel que

Des boucliers métalliques mis à la terre ou des composants électroniques passifs supplémentaires, car le bruit électrique peut provoquer des lectures de faux signaux. Toutes les sorties analogiques sont extrêmement sensibles à l'EMI; Cependant, l'utilisation d'une sortie analogique de 4 à 20 mm peut aider à éviter cette interférence.

En revanche, les capteurs de pression numérique sont moins sensibles au bruit environnemental que leurs équivalents analogiques, ils font donc un bon choix pour les applications qui doivent être conscientes de l'EMI et nécessitent une sortie autre qu'une solution de 4 à 20 mm. Il convient de noter que différents types de capteurs de pression numérique offrent différents degrés de robustesse EMI, en fonction de l'application. Les protocoles numériques de l'interface périphérique (SPI) sont bien adaptés à des systèmes à court terme ou compacts avec le type de câble de 5 m de 5 m. sur la résistance. Pour les systèmes nécessitant des câbles plus longs jusqu'à 30 m, Canopen (avec blindage en option) ou des capteurs de pression numérique en IO serait le meilleur choix pour l'immunité EMI, bien qu'ils nécessitent plus que les homologues I2C et en série d'interface périphérique (SPI) à haute consommation d'énergie).

Protection des données à l'aide de la vérification de la redondance cyclique (CRC)

Les capteurs numériques offrent la possibilité d'inclure un CRC dans la puce pour vous assurer que les clients peuvent compter sur le signal. Le CRC des données de communication est un complément à la vérification de l'intégrité de la mémoire de puce interne, permettant à l'utilisateur de vérifier à 100% la sortie du capteur, fournissant des mesures de protection des données supplémentaires pour le capteur. La fonction CRC est idéale pour les applications de capteur de pression dans des environnements bruyants, tels que ceux installés presque transmetteurs dans les systèmes basés sur le nuage. Dans ce cas, il existe un risque accru de bruit dérangeant la puce du capteur et générant des flips de bits qui pourraient modifier le message de communication. Un CRC sur l'intégrité de la mémoire protégera la mémoire interne contre une telle corruption et la réparera si nécessaire. De même, certains capteurs numériques fournissent également un CRC supplémentaire dans la communication de données, ce qui indique que les données transmises entre le capteur et le contrôleur ont été corrompues et peuvent déclencher une autre tentative d'évaluation d'une lecture du capteur correct. Le CRC simplifie ce processus et offre une plus grande flexibilité au concepteur. En plus des vérifications de validité des données, certains fabricants ont ajouté plus d'électronique pour supprimer le bruit provenant de sources telles que les bandes WiFi, Bluetooth, GSM et ISM pour protéger davantage la validité des données.

Le capteur de pression numérique au travail prend en charge les réseaux de distribution d'eau intelligente

La perte d'eau due à des fuites, à une mesure inexacte, à une consommation non autorisée ou à une combinaison des trois est un défi constant pour les grands réseaux de distribution d'eau. L'application de capteurs de pression numérique à faible puissance sur les nœuds du réseau de distribution d'eau est un moyen pratique et rentable de cartographier un réseau régional de distribution d'eau et de permettre aux services publics de détecter et de localiser les zones où une perte d'eau inattendue se produit.

Lorsqu'elles sont appliquées aux nœuds de l'ensemble du réseau de distribution d'eau, les capteurs de pression numérique peuvent aider à identifier les zones de perte d'eau inattendues, dépannage ainsi efficacement l'efficacité du système.

Les capteurs de pression bien adaptés à ces applications sont généralement scellés hermétiquement en IP69k ou modulaire pour offrir aux clients une plus grande flexibilité de conception. Pour empêcher l'eau de pénétrer le capteur tout au long de la vie de l'application, certains fabricants de capteurs de pression utilisent une connexion hermétique de verre à métal. Le sceau de verre à métal est étanche et crée un sceau étanche sur le «haut» du capteur, ce qui aide le capteur à atteindre IP69K. Ce scellement signifie que le capteur mesure toujours la différence de pression entre la substance dans l'application et l'air autour de lui, empêchant la dérive de décalage.

Régulation améliorée du système de gaz sous pression

Les capteurs de pression jouent une variété de rôles importants dans la surveillance et la livraison d'air sous pression et les gaz médicaux dans les réseaux de distribution. Dans ces types d'applications, les capteurs de pression peuvent être responsables du contrôle du compresseur et de diverses fonctions de surveillance, y compris le débit d'admission et de sortie, l'échappement des cylindres et l'état du filtre à air. Bien qu'un seul signal de pression puisse mesurer indirectement la quantité de particules de gaz à un emplacement dans le système, la combinaison de la pression et de la rétroaction de la température fournie par un sens de pression numérique peut fournir une meilleure estimation de la quantité de gaz à cet emplacement, permettant un meilleur réglage du système et de la surveillance. Cela permet aux développeurs du système de se rapprocher des conditions de fonctionnement idéales pour l'application.

Bien qu'il existe encore des installations les mieux adaptées pour utiliser des capteurs de pression analogique, de plus en plus d'applications de l'industrie 4.0 bénéficient de l'utilisation de leurs homologues numériques. De l'immunité EMI et du réseau évolutif aux diagnostics de capteurs et à la protection des données, les capteurs de pression numérique permettent la surveillance à distance et la maintenance prédictive, l'amélioration de l'efficacité du système et de la fiabilité. Une conception de capteurs robuste avec des spécifications telles qu'une note IP69K, des vérifications supplémentaires d'intégrité des données et une électronique intégrée étendue pour la protection EMI contribuera à augmenter la durée de vie et à réduire les erreurs de signal potentiels.