Los sensores de presión se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales que van desde la hidráulica y la neumática; gestión del agua, hidráulica móvil y vehículos todoterreno; bombas y compresores; Sistemas de aire acondicionado y refrigeración para la ingeniería y automatización de plantas. Desempeñan un papel clave para garantizar que el estrés del sistema esté dentro de los límites aceptables y ayude a garantizar un funcionamiento confiable de las aplicaciones. Dependiendo de la instalación y los requisitos del sistema, existen diferentes ventajas en el uso de sensores de presión analógicos y digitales.
Cuándo usar digital y analógicoSensores de presiónEn el diseño del sistema
Si el sistema existente se basa en el control analógico, una de las ventajas de usar un sensor de presión analógica es su simplicidad de configuración. Si solo se necesite una señal para medir un proceso dinámico en el campo, un sensor analógico combinado con un convertidor analógico a digital (ADC) sería una solución más simple, mientras que un sensor de presión de presión digital requeriría un protocolo específico para establecer la comunicación con el sensor. Si la electrónica del sistema requiere un bucle de control de retroalimentación activo muy rápido, un sensor de presión análoga pura es la mejor solución. Para los sistemas que no requieren tiempos de respuesta más rápido que aproximadamente 0.5 ms, se deben considerar los sensores de presión digital, ya que simplifican las redes con múltiples dispositivos digitales y hacen que el sistema sea más a prueba de futuro.
Un momento oportuno para considerar cambiar a sensores de presión digital en un sistema analógico es actualizar los componentes para incluir microchips programables. Los microchips modernos ahora son más baratos y más fáciles de programar, y su integración en componentes como los sensores de presión podría simplificar el mantenimiento y las actualizaciones del sistema. Esto ahorra costos de hardware potenciales, ya que el sensor digital se puede actualizar a través del software en lugar de reemplazar todo el componente.
Un momento oportuno para considerar cambiar a sensores de presión digital en un sistema analógico es actualizar los componentes para incluir microchips programables. Los microchips modernos ahora son más baratos y más fáciles de programar, y su integración en componentes como los sensores de presión podría simplificar el mantenimiento y las actualizaciones del sistema. Esto ahorra costos de hardware potenciales, ya que el sensor digital se puede actualizar a través del software en lugar de reemplazar todo el componente.
El diseño plug-and-play y la longitud de cable más corta del sensor de presión digital simplifican la configuración del sistema y reduce el costo general de instalación para las aplicaciones configuradas para comunicaciones digitales. Cuando el sensor de presión digital se combina con un rastreador GPS, puede ubicar y monitorear de forma remota los sistemas remotos basados en la nube en tiempo real.
Los sensores de presión digital ofrecen muchas ventajas, como bajo consumo de energía, ruido eléctrico mínimo, diagnóstico de sensores y monitoreo remoto.
Ventajas de los sensores de presión digital
Una vez que un usuario ha evaluado si un sensor de presión analógico o digital es mejor para una aplicación determinada, comprender algunas de las características beneficiosas que ofrecen los sensores de presión digital para aplicaciones industriales ayudará a mejorar la seguridad del sistema, la eficiencia y la confiabilidad.
Una comparación simple del circuito interintegrado (I 2 C) y la interfaz periférica en serie (SPI)
Dos protocolos de comunicación digital comúnmente utilizados en aplicaciones industriales son el circuito interintegrado (I 2 C) y la interfaz periférica en serie (SPI). I2C es más adecuado para redes más complejas porque se requieren menos cables para la instalación. Además, I2C permite múltiples redes maestras/esclavas, mientras que SPI solo permite una red de esclavos maestro/múltiple. SPI es una solución ideal para redes más simples y velocidades y transferencias de datos más altas, como leer o escribir tarjetas SD o grabar imágenes.
Diagnóstico de señal y sensor de salida
Una diferencia importante entre los sensores de presión analógicos y digitales es que Analog proporciona solo una señal de salida, mientras que los sensores digitales proporcionan dos o más, como señales de presión y temperatura y diagnósticos de sensores. Por ejemplo, en una aplicación de medición del cilindro de gas, la información de temperatura adicional expande la señal de presión en una medición más integral, lo que permite calcular el volumen de gas.
Los datos de diagnóstico proporcionan un estado detallado del sensor, como si el elemento del sensor está dañado, si el voltaje de suministro es correcto o si hay valores actualizados en el sensor que se puede obtener. Los datos de diagnóstico de los sensores digitales pueden conducir a mejores decisiones al solucionar problemas que los sensores analógicos que no proporcionan información detallada sobre los errores de señal.
Otro beneficio de los sensores de presión digital es que tienen características como alarmas que pueden alertar a los operadores de condiciones fuera de los parámetros establecidos y la capacidad de controlar el tiempo y el intervalo de lecturas, lo que ayuda a reducir el consumo general de energía. Debido a que el sensor de presión digital proporciona una gran cantidad de salidas y funciones de diagnóstico, el sistema general es más potente y eficiente, porque los datos proporcionan a los clientes una evaluación más completa de la operación del sistema. Además de expandir la medición y las capacidades autodiagnósticas, el uso de sensores de presión digital también puede acelerar el desarrollo e implementación de sistemas industriales de Internet de las cosas (IIOT) y aplicaciones de big data.
ruido ambiental
Los entornos electromagnéticamente ruidosos cerca de motores, cables largos o fuentes de energía inalámbrica pueden crear desafíos de interferencia de señal para componentes como los sensores de presión. Para evitar la interferencia electromagnética (EMI) en los sensores de presión analógica, el diseño debe incluir el acondicionamiento de señal adecuado, como
Escudos metálicos conectados a tierra o componentes electrónicos pasivos adicionales, ya que el ruido eléctrico puede causar lecturas de señal falsas. Todas las salidas analógicas son extremadamente susceptibles a EMI; Sin embargo, el uso de una salida analógica de 4-20 mA puede ayudar a evitar esta interferencia.
Por el contrario, los sensores de presión digital son menos susceptibles al ruido ambiental que sus equivalentes analógicos, por lo que hacen una buena decisión para aplicaciones que deben tener en cuenta el EMI y requieren una salida que no sea una solución de 4-20 mA. Cabe señalar que los diferentes tipos de sensores de presión digital ofrecen diferentes grados de robustez de EMI, dependiendo de la aplicación. El circuito integrado de interacción (I2C) y los protocolos digitales periféricos (SPI) son muy adecuados para los sistemas de corto rango o compactos con longitudes de cable de menos de 5 m, aunque las longitudes exactos dependen en gran medida del tipo de cable y cablewire. en la resistencia. Para los sistemas que requieren cables más largos de hasta 30 m, los sensores de presión digital de blindaje opcional (con blindaje opcional) serían la mejor opción para la inmunidad EMI, aunque requieren más que I2C e interfaz periférica serial (SPI) de alto consumo de energía)).
Protección de datos utilizando verificación de redundancia cíclica (CRC)
Los sensores digitales ofrecen la opción de incluir un CRC en el chip para ayudar a garantizar que los clientes puedan confiar en la señal. El CRC de los datos de comunicación es un suplemento de la verificación de integridad de la memoria de chips interno, lo que permite al usuario verificar el 100% de la salida del sensor, proporcionando medidas de protección de datos adicionales para el sensor. La función CRC es ideal para aplicaciones de sensores de presión en entornos ruidosos, como los que se instalan cerca de transmisores en sistemas basados en la nube. En este caso, existe un mayor riesgo de ruido que perturbe el chip del sensor y genere volteos de bits que podrían alterar el mensaje de comunicación. Un CRC sobre la integridad de la memoria protegerá la memoria interna de dicha corrupción y la reparará si es necesario. Como, como, algunos sensores digitales también proporcionan un CRC adicional en la comunicación de datos, lo que indica que los datos transmitidos entre el sensor y el controlador se han corrompido y pueden desencadenar otro intento de una lectura del sensor correcto. En algunos usuarios finales, eludir esto al intercambiar la comunicación con el sensor con el sensor con la comunicación externa, tal como con el control de la nube, o el control de los casos, o los casos, o los usuarios finales, o los usuarios finales, o los usuarios de la comunicación, o la comunicación con el sensor con el sensor con la comunicación externa, tal como con el control, o con el control de los casos, o los casos, o los usuarios finales, o los usuarios finales. El CRC simplifica este proceso y proporciona una mayor flexibilidad al diseñador. Además de las verificaciones de validez de datos, algunos fabricantes han agregado más electrónicos para suprimir el ruido de fuentes como WiFi, Bluetooth, GSM e ISM bandas para proteger aún más la validez de los datos.
El sensor de presión digital en el trabajo admite redes de distribución de agua inteligente
La pérdida de agua debido a fugas, medición inexacta, consumo no autorizado o una combinación de los tres es un desafío constante para grandes redes de distribución de agua. La aplicación de sensores de presión digital de baja potencia a los nodos en toda la red de distribución de agua es una forma práctica y rentable de mapear una red regional de distribución de agua y permitir que los servicios públicos detecten y localizaran áreas donde ocurre una pérdida inesperada de agua.
Cuando se aplica a los nodos de toda la red de distribución de agua, los sensores de presión digital pueden ayudar a identificar áreas inesperadas de pérdida de agua, solucionando y mejorando efectivamente la eficiencia del sistema.
Los sensores de presión muy adecuados para estas aplicaciones generalmente están sellados herméticamente a IP69K o modulares para brindar a los clientes una mayor flexibilidad de diseño. Para evitar que el agua penetre en el sensor durante toda la vida de la aplicación, algunos fabricantes de sensores de presión utilizan una conexión hermética de vidrio a metal. El sello de vidrio a metal es hermético y crea un sello hermético en la "parte superior" del sensor, lo que ayuda al sensor a lograr IP69K. Este sellado significa que el sensor siempre mide la diferencia de presión entre la sustancia en la aplicación y el aire a su alrededor, evitando la deriva de desplazamiento.
Regulación mejorada del sistema de gas presurizado
Los sensores de presión desempeñan una variedad de roles importantes en el monitoreo y la entrega de gases médicos y de aire presurizados en las redes de distribución. En estos tipos de aplicaciones, los sensores de presión pueden ser responsables del control del compresor y varias funciones de monitoreo, incluido el flujo de admisión y salida, el escape del cilindro y el estado del filtro de aire. Si bien una señal de presión única puede medir indirectamente la cantidad de partículas de gases de gas en una ubicación en el sistema, la combinación de la presión y la retroalimentación de temperatura proporcionada por un sensor de presión digital puede proporcionar una mejor estimación de la cantidad de gas en esa ubicación, lo que permite un mejor sistema de sintonización y monitoreo proporcionado por un sensor de presión digital. Esto permite a los desarrolladores de sistemas acercarse a las condiciones de operación ideales para la aplicación.
Si bien todavía hay algunas instalaciones que son los más adecuadas para usar sensores de presión analógica, cada vez más aplicaciones de Industry 4.0 se benefician al usar sus contrapartes digitales. Desde la inmunidad de EMI y las redes escalables hasta el diagnóstico de sensores y la protección de datos, los sensores de presión digital permiten el monitoreo remoto y el mantenimiento predictivo, mejorando la eficiencia y la confiabilidad del sistema. Un diseño de sensor robusto con especificaciones como una calificación IP69K, verificaciones adicionales de integridad de datos y una electrónica extensa a bordo para la protección EMI ayudará a aumentar la vida útil y reducir los posibles errores de señal.
Tiempo de publicación: Dic-10-2022