Inteligentní vysílač tlaku je průmyslový automatizační nástroj, který integruje detekci tlaku, zpracování signálu a inteligentní komunikaci. Obecně se používá pro měření a kontrolu tlaku v polích, jako je ropa, chemikálie a síla. Jeho pracovní princip lze rozdělit do čtyř základních odkazů: snímání tlaku, konverze signálu, inteligentní zpracování a přenos dat takto:
1, vnímání tlaku: přeměňování fyzického tlaku na mechanické přemístění
Jádro inteligentního tlakového vysílače je tlakový senzor, který přeměňuje tlakový signál měřeného média (kapalina, plyn nebo pára) na měřitelné mechanické posun nebo změny fyzického množství.
Běžné typy senzorů:
Kapacitní senzor: nejběžnější typ, sestávající z měřicí membrány a pevné elektrody. Když je tlak aplikován na membránu, podléhá mírné deformaci, což vede ke změně hodnoty kapacity mezi membránou a pevnou elektrodou (čím větší je tlak, tím menší je mezera a větší kapacita).
Piezorestistive senzor: Využití piezorezistického účinku polovodičových materiálů mění tlak hodnotu odporu vnitřní odporu čipu, který je přeměněn na napěťový signál přes můstek pšeničného kamene.
Induktivní/vibrační senzor drátu: nepřímo odráží velikost tlaku změnami indukčnosti nebo vibrační frekvence způsobené tlakem.
2, Převod signálu: Převod fyzických množství na elektrické signály
Výstup surových signálů senzory (jako jsou malé změny v kapacitance, odporu a napětí) je třeba převést na standardní elektrické signály (jako je 4-20 mA DC proud nebo 0-5V DC napětí) prostřednictvím signálu kondicionační obvody:
Excitace a detekce: Obvod poskytuje stabilní zdroj excitace (jako je konstantní napětí nebo konstantní proud) pro senzor a zároveň detekuje změny ve fyzikálních množstvích senzoru (jako jsou změny v kapacitu).
Amplifikace a filtrování: Původní signál je obvykle slabý (v rozsahu milivoltu) a musí být zesílen operačním zesilovačem, aby odfiltroval hluk prostředí (jako je teplotní rušení a elektromagnetické rušení).
Analog k digitální konverzi (konverze A/D): převede zesílené analogové elektrické signály na digitální signály pro následné inteligentní zpracování čipů.
3, Inteligentní zpracování: digitální výpočetní a kompenzace
„Inteligence“ inteligentních vysílačů tlaku se odráží v digitálním zpracování dat mikroprocesorem (MCU) a základní funkce zahrnují:
Nelineární kompenzace: Výstupní signál senzoru může mít nelineární vztah se skutečným tlakem. Mikroprocesor opravuje odchylku prostřednictvím přednastavené kalibrační křivky (jako je polynomiální přizpůsobení), aby se zlepšila přesnost měření.
Kompenzace teploty: Změny teploty mohou ovlivnit výkon senzoru (jako je koeficient elasticity membrány, koeficient teploty odporu). Procesor detekuje teplotu okolního v reálném - časem prostřednictvím vybudovaného - v teplotním senzoru a automaticky opravuje chyby způsobené teplotou.
Nastavení rozsahu: Podporuje vzdálené nastavení rozsahu měření prostřednictvím softwaru (například komunikace protokolu Hart), bez nutnosti mechanického nastavení a může se flexibilně přizpůsobit různým scénářům (jako je úprava od 0-1MPA na 0-5MPA).
Diagnóza poruch: Monitorování stavu senzoru a obvodu v reálném čase (jako je odpojení, přetížení) a výstupní alarmové signály, pokud dochází k abnormalitám (jako je proudový signál, který skočí na 22 mA).
4, přenos dat: standardizovaný signál a komunikace
Inteligentní vysílače podporují jak výstup analogového signálu, tak digitální komunikaci, vyrovnávají kompatibilitu s tradičními systémy a inteligentní požadavky
Výstup analogového signálu: Zpracovaný digitální signál je obnoven ke standardním proudovému signálu 4-20 mA (nebo 0-10V napětí) prostřednictvím konverze D/A a přímo připojený k tradičním řídicím systémům, jako jsou PLC a DCS (4MA odpovídá limitu dolního rozsahu, 20 mA odpovídá limitu horního rozsahu).
Digitální komunikace: Obousměrné přenos dat je dosaženo prostřednictvím protokolů průmyslových sběrnic, jako jsou Hart, Profibus, FF Fieldbus, které mohou vzdáleně číst skutečné - časové tlakové hodnoty, parametry zařízení (jako je rozsah a přesnost) nebo modifikovat nastavení (jako je kalibrace a prahování alarmu).
Například protokol Hart přijímá metodu superpozice „analogový signál+digitální signál“ (superpozice frekvenčního digitálního signálu na proudu 4-20 mA), která zachovává tradiční analogový přenos a podporuje digitální komunikaci.
