Pemancar Tekanan Pintar adalah instrumen automasi perindustrian yang mengintegrasikan pengesanan tekanan, pemprosesan isyarat, dan komunikasi pintar. Ia digunakan secara meluas untuk pengukuran tekanan dan kawalan dalam medan seperti petroleum, kimia, dan kuasa. Prinsip kerjanya boleh dibahagikan kepada empat pautan teras: penderiaan tekanan, penukaran isyarat, pemprosesan pintar, dan penghantaran data, seperti berikut:
1, Persepsi Tekanan: Menukar Tekanan Fizikal ke Anjakan Mekanikal
Inti pemancar tekanan pintar adalah sensor tekanan, yang menukarkan isyarat tekanan medium yang diukur (cecair, gas, atau wap) ke dalam anjakan mekanikal yang boleh diukur atau perubahan kuantiti fizikal.
Jenis Sensor Biasa:
Sensor kapasitif: Jenis yang paling biasa, yang terdiri daripada diafragma pengukur dan elektrod tetap. Apabila tekanan digunakan pada membran, ia mengalami sedikit ubah bentuk, mengakibatkan perubahan nilai kapasitans antara membran dan elektrod tetap (lebih besar tekanan, jarak yang lebih kecil, dan lebih besar kapasitans).
Sensor piezoresistif: Menggunakan kesan piezoresistif bahan semikonduktor, tekanan mengubah nilai rintangan rintangan dalaman cip, yang ditukar menjadi isyarat voltan melalui jambatan wheatstone.
Sensor dawai induktif/bergetar: secara tidak langsung mencerminkan magnitud tekanan melalui perubahan induktansi atau kekerapan getaran yang disebabkan oleh tekanan.
2, Penukaran Isyarat: Menukar kuantiti fizikal ke dalam isyarat elektrik
Isyarat mentah output oleh sensor (seperti perubahan kecil dalam kapasitans, rintangan, dan voltan) perlu ditukar menjadi isyarat elektrik standard (seperti 4-20mA DC arus atau 0-5V dc voltan) melalui litar pengkondisian isyarat:
Pengujaan dan Pengesanan: Litar menyediakan bekalan kuasa pengujaan yang stabil (seperti voltan malar atau arus malar) untuk sensor, sambil mengesan perubahan dalam kuantiti fizikal sensor (seperti perubahan kapasitans).
Penguatan dan penapisan: Isyarat asal biasanya lemah (dalam julat millivolt) dan perlu dikuatkan oleh penguat operasi untuk menapis bunyi alam sekitar (seperti gangguan suhu dan gangguan elektromagnet).
Analog kepada penukaran digital (penukaran A/D): Menukar isyarat elektrik analog yang diperkuatkan ke dalam isyarat digital untuk pemprosesan cip pintar berikutnya.
3, Pemprosesan Pintar: Pengkomputeran Digital dan Pampasan
"Perisikan" pemancar tekanan pintar dicerminkan dalam pemprosesan data digital oleh mikropemproses (MCU), dan fungsi teras termasuk:
Pampasan tak linear: Isyarat output sensor mungkin mempunyai hubungan tak linear dengan tekanan sebenar. Mikropemproses membetulkan sisihan melalui lengkung penentukuran pratetap (seperti pemasangan polinomial) untuk meningkatkan ketepatan pengukuran.
Pampasan suhu: Perubahan suhu boleh menjejaskan prestasi sensor (seperti pekali keanjalan membran, pekali suhu rintangan). Pemproses mengesan suhu ambien dalam masa - sebenar melalui binaan - dalam sensor suhu dan secara automatik membetulkan kesilapan yang disebabkan oleh suhu.
Pelarasan Julat: Menyokong tetapan jarak jauh pengukuran melalui perisian (seperti komunikasi protokol Hart), tanpa memerlukan pelarasan mekanikal, dan boleh menyesuaikan diri dengan senario yang berbeza (seperti menyesuaikan dari 0-1MPa hingga 0-5mpa).
Diagnosis kesalahan: Pemantauan masa sebenar sensor dan status litar (seperti pemotongan, beban), dan mengeluarkan isyarat penggera apabila keabnormalan berlaku (seperti isyarat semasa melompat ke 22mA).
4, penghantaran data: isyarat dan komunikasi piawai
Pemancar pintar menyokong kedua -dua output isyarat analog dan komunikasi digital, mengimbangi keserasian dengan sistem tradisional dan keperluan pintar
Output isyarat analog: Isyarat digital yang diproses dipulihkan kepada isyarat semasa standard 4-20mA (atau voltan 0-10V) melalui penukaran D/A, dan secara langsung berkaitan dengan sistem kawalan tradisional seperti PLC dan DCS (4MA sepadan dengan had julat yang lebih rendah, 20MA sepadan dengan had jarak atas).
Komunikasi Digital: Penghantaran data bidirectional dicapai melalui protokol bas perindustrian seperti Hart, Profibus, FF Fieldbus, yang boleh jauh membaca nilai sebenar -, parameter peralatan (seperti julat dan ketepatan), atau mengubah suai tetapan (seperti penentukuran dan penggera penggera).
Sebagai contoh, protokol Hart mengamalkan kaedah superposisi "isyarat analog+isyarat digital" (superimposing tinggi - isyarat digital frekuensi pada arus 4-20mA), yang mengekalkan penghantaran analog tradisional dan menyokong komunikasi digital.
