فرستنده فشار هوشمند

فرستنده فشار هوشمند یک ابزار اتوماسیون صنعتی است که ادغام فشار ، پردازش سیگنال و ارتباطات هوشمند را ادغام می کند. این ماده به طور گسترده ای برای اندازه گیری فشار و کنترل در مزارع مانند نفت ، شیمیایی و نیرو استفاده می شود. اصل کار آن را می توان به چهار پیوند اصلی تقسیم کرد: سنجش فشار ، تبدیل سیگنال ، پردازش هوشمند و انتقال داده ها ، به شرح زیر:
1 ، ادراک فشار: تبدیل فشار فیزیکی به جابجایی مکانیکی
هسته یک فرستنده فشار هوشمند یک سنسور فشار است که سیگنال فشار محیط اندازه گیری شده (مایع ، گاز یا بخار) را به جابجایی مکانیکی قابل اندازه گیری یا تغییر مقدار فیزیکی تبدیل می کند.
انواع سنسور مشترک:
سنسور خازنی: رایج ترین نوع ، متشکل از دیافراگم اندازه گیری و یک الکترود ثابت. هنگامی که فشار به غشای اعمال می شود ، دچار تغییر شکل جزئی می شود و در نتیجه تغییر در مقدار خازن بین غشای و الکترود ثابت ایجاد می شود (فشار بیشتر ، فاصله کوچکتر و ظرفیت بزرگتر).
سنسور Piezoresistive: با استفاده از اثر piezoresistive مواد نیمه هادی ، فشار باعث تغییر مقدار مقاومت مقاومت داخلی تراشه می شود که از طریق یک پل گندم گندم به یک سیگنال ولتاژ تبدیل می شود.
سنسور سیم القایی/ارتعاش: به طور غیرمستقیم میزان فشار را از طریق تغییر در القایی یا فرکانس لرزش ناشی از فشار منعکس می کند.

2 ، تبدیل سیگنال: تبدیل مقادیر فیزیکی به سیگنال های الکتریکی
سیگنال های خام توسط سنسورها (مانند تغییرات کوچک در خازن ، مقاومت و ولتاژ) باید از طریق مدارهای تهویه سیگنال به سیگنال های الکتریکی استاندارد (مانند جریان 4-20mA DC یا ولتاژ DC 0-5 ولت) تبدیل شوند:
تحریک و تشخیص: مدار منبع تغذیه تحریک پایدار (مانند ولتاژ ثابت یا جریان ثابت) را برای سنسور فراهم می کند ، در حالی که تغییرات در مقادیر فیزیکی سنسور (مانند تغییر در خازن) را تشخیص می دهد.
تقویت و فیلتر: سیگنال اصلی معمولاً ضعیف است (در محدوده Millivolt) و برای فیلتر کردن نویز محیطی (مانند تداخل دما و تداخل الکترومغناطیسی) باید توسط یک تقویت کننده عملیاتی تقویت شود.
آنالوگ به تبدیل دیجیتال (تبدیل A/D): سیگنال های الکتریکی آنالوگ تقویت شده را به سیگنال های دیجیتال برای پردازش تراشه هوشمند بعدی تبدیل می کند.
3 ، پردازش هوشمند: محاسبات دیجیتال و جبران خسارت
"هوش" فرستنده های فشار هوشمند در پردازش دیجیتال داده ها توسط ریزپردازنده (MCU) منعکس می شود و عملکردهای اصلی شامل موارد زیر است:
جبران غیرخطی: سیگنال خروجی سنسور ممکن است با فشار واقعی رابطه غیرخطی داشته باشد. ریزپردازنده انحراف را از طریق منحنی کالیبراسیون از پیش تعیین شده (مانند اتصالات چند جمله ای) برای بهبود دقت اندازه گیری اصلاح می کند.
جبران دما: تغییرات دما می تواند بر عملکرد سنسور تأثیر بگذارد (مانند ضریب کشش غشایی ، ضریب دمای مقاومت). پردازنده دمای محیط را در زمان واقعی {{1} از طریق یک سنسور دما ساخته شده- تشخیص می دهد و به طور خودکار خطاهای ناشی از دما را اصلاح می کند.

تنظیم دامنه: از تنظیم از راه دور دامنه اندازه گیری از طریق نرم افزار (مانند ارتباطات پروتکل HART) ، بدون نیاز به تنظیم مکانیکی پشتیبانی می کند و می تواند انعطاف پذیر با سناریوهای مختلف (مانند تنظیم از 0-1MPA به 0-5MPa) سازگار شود.
تشخیص گسل: نظارت بر زمان واقعی سنسور و وضعیت مدار (مانند قطع اتصال ، اضافه بار) و خروجی سیگنال های زنگ هشدار در هنگام وقوع ناهنجاری ها (مانند پرش سیگنال فعلی به 22mA).

4 ، انتقال داده ها: سیگنال و ارتباطات استاندارد شده
فرستنده های هوشمند هم از خروجی سیگنال آنالوگ و هم از ارتباطات دیجیتال ، تعادل سازگاری با سیستم های سنتی و الزامات هوشمندانه پشتیبانی می کنند
خروجی سیگنال آنالوگ: سیگنال دیجیتال پردازش شده از طریق تبدیل D/A به یک سیگنال جریان استاندارد 4-20mA (یا ولتاژ 0-10 ولت) بازگردانده می شود و به طور مستقیم به سیستم های کنترل سنتی مانند PLC و DC متصل می شود (4MA مطابق با حد محدوده پایین تر ، 20mA با حد محدوده بالایی مطابقت دارد).
ارتباطات دیجیتالی: انتقال داده های دو طرفه از طریق پروتکل های اتوبوس صنعتی مانند HART ، PROFIBUS ، FF FieldBus حاصل می شود ، که می تواند از راه دور مقادیر فشار زمان -}}} parrame ، پارامترهای تجهیزات (مانند دامنه و دقت) را بخواند ، یا تنظیمات را اصلاح کند (مانند کالیبراسیون و آستانه هشدار).
به عنوان مثال ، پروتکل HART یک روش فوق العاده از "سیگنال آنالوگ+سیگنال دیجیتال" را اتخاذ می کند (سیگنال دیجیتال فرکانس بالا - در جریان 4-20mA) ، که انتقال آنالوگ سنتی را حفظ کرده و از ارتباطات دیجیتال پشتیبانی می کند.