Inteligentni pritisak tlaka je instrument industrijske automatizacije koji integrira otkrivanje tlaka, obradu signala i inteligentnu komunikaciju. Široko se koristi za mjerenje i kontrolu tlaka u poljima kao što su nafta, kemijska i snaga. Njegov princip rada može se podijeliti u četiri jezgrene veze: osjet tlaka, pretvorba signala, inteligentna obrada i prijenos podataka, kako slijedi:
1, Percepcija tlaka: pretvaranje fizikalnog tlaka u mehanički pomak
Jezgra inteligentnog odašiljača tlaka je senzor tlaka, koji pretvara tlačni signal izmjerenog medija (tekućina, plin ili para) u mjerljivi mehanički pomak ili promjene fizičke količine.
Uobičajene vrste senzora:
Kapacitivni senzor: najčešći tip, koji se sastoji od mjerne dijafragme i fiksne elektrode. Kad se pritisak primijeni na membranu, podvrgnut je laganoj deformaciji, što rezultira promjenom vrijednosti kapacitivnosti između membrane i fiksne elektrode (što je veći tlak, što je manji razmak i veći je kapacitet).
Piezoresistivni senzor: Koristeći piezorezistični učinak poluvodičkih materijala, tlak mijenja vrijednost otpornosti unutarnjeg otpora čipa, koji se pretvara u naponski signal preko mosta Wheatstone.
Induktivni/vibrirajući senzor žice: neizravno odražava veličinu tlaka promjenama induktivnosti ili frekvencije vibracije uzrokovane tlakom.
2, pretvorba signala: pretvaranje fizičkih količina u električne signale
Sirovi signali izlazi senzorima (poput malih promjena u kapacitivnosti, otporu i naponu) moraju se pretvoriti u standardne električne signale (poput 4-20mA DC struje ili 0-5V napona) kroz krugove kondicioniranja signala:
Ekscitacija i otkrivanje: krug osigurava stabilno napajanje pobude (poput konstantnog napona ili stalne struje) za senzor, istovremeno otkrivajući promjene u fizičkim količinama senzora (poput promjena u kapacitivnosti).
Pojačanje i filtriranje: Izvorni signal je obično slab (u rasponu milivolta) i treba ga pojačati operativnim pojačalom za filtriranje buke okoliša (poput temperaturnih interferencija i elektromagnetskih smetnji).
Analogni digitalnoj pretvorbi (A/D pretvorba): pretvara pojačane analogne električne signale u digitalne signale za naknadnu inteligentnu obradu čipova.
3, Inteligentna obrada: digitalno računanje i naknada
"Inteligencija" inteligentnih predajnih tlaka ogleda se u digitalnoj obradi podataka od strane mikroprocesora (MCU), a osnovne funkcije uključuju:
Nelinearna kompenzacija: Izlazni signal senzora može imati nelinearni odnos sa stvarnim tlakom. Mikroprocesor ispravlja odstupanje kroz unaprijed postavljenu krivulju kalibracije (poput polinomnog uklapanja) radi poboljšanja točnosti mjerenja.
Naknada temperature: Promjene temperature mogu utjecati na performanse senzora (poput koeficijenta elastičnosti membrane, koeficijenta temperature otpornosti). Procesor otkriva temperaturu okoline u stvarnom - vrijeme kroz ugrađeni - u senzoru temperature i automatski ispravlja pogreške uzrokovane temperaturom.
Podešavanje raspona: Podržava daljinsko postavljanje raspona mjerenja putem softvera (poput komunikacije HART protokola), bez potrebe za mehaničkim podešavanjem i može se fleksibilno prilagoditi različitim scenarijima (poput podešavanja od 0-1MPA na 0-5MPA).
Dijagnoza grešaka: Praćenje u stvarnom vremenu statusa senzora i kruga (kao što su prekid veze, preopterećenje) i izlazne signale alarma kada se pojave abnormalnosti (poput trenutnog signala koji skače na 22mA).
4, prijenos podataka: standardizirani signal i komunikacija
Inteligentni odašiljači podržavaju i analogni izlaz signala i digitalnu komunikaciju, uravnotežujući kompatibilnost s tradicionalnim sustavima i inteligentnim zahtjevima
Analogni izlaz signala: Obrađeni digitalni signal vraća se u 4-20mA standardni signal struje (ili 0-10V napon) kroz D/A pretvorbu i izravno povezan s tradicionalnim upravljačkim sustavima kao što su PLC i DC (4MA odgovara graničnom granici donjeg raspona, 20ma odgovara ograničenju gornjeg raspona).
Digitalna komunikacija: dvosmjerni prijenos podataka postiže se protokolima industrijskih sabirnica kao što su Hart, Profibus, FF FieldBus, koji se mogu na daljinu čitati Real - Vrijednosti vremenskih tlaka, parametri opreme (poput raspona i točnosti) ili izmijeniti postavke (poput kalibracije i alarme).
Na primjer, HART protokol prihvaća metodu superpozicije "analognog signala+digitalnog signala" (supertizirajući visoki - frekvencijski digitalni signal na struji 4-20mA), koji zadržava tradicionalni analogni prijenos i podržava digitalnu komunikaciju.
