Передатчик давления - это прибор промышленной автоматизации, который преобразует сигналы давления в стандартные электрические сигналы (такие как 4-20 мА постоянного тока, 0-10 В постоянного тока или цифровые сигналы). Его технические принципы можно обобщить на четыре основных звена: датчик давления, преобразование сигнала, усиление и обработка сигнала, выход и передача, следующим образом:
1. датчик давления
Ядром датчика давления является датчик, который отвечает за непосредственное обнаружение изменений внешнего давления. Распространенные типы датчиков включают:
Пьезорезистивный датчик: использование пьезорезистивного эффекта полупроводниковых или металлических материалов. Когда давление применяется к диафрагме датчика, диафрагма подвергается деформации, вызывая изменение значения внутреннего сопротивления. Преобразовать изменения сопротивления в сигналы напряжения через мост Уитстоун.
Еемкостный датчик: состоит из двух параллельных электродных пластин. Давление вызывает изменение значения емкости между диафрагмным электродом и фиксированным электродом, который затем преобразуется в электрический сигнал.
Пьезоэлектрический датчик: Используя характеристику пьезоэлектрических материалов (таких как кварцевые кристаллы), генерирующих заряды под давлением, он выходит электрический сигнал, пропорциональный давлению. Данный тип датчика подходит для динамического измерения давления.
Датчик напряжения: напряжения сопротивления являются чувствительными устройствами, которые преобразуют изменения напряжения измеренного компонента в электрический сигнал. Это один из основных компонентов пьезорезистивного передатчика напряжения. Наиболее часто используемыми типами сопротивляющих деформаторов являются металлические сопротивляющие деформаторы и полупроводниковые деформаторы. Существуют два типа деформаторов сопротивления металла: деформаторы проволоки и деформаторы металлической фольги. Обычно деформаторы плотно приклеиваются к механически напряженной подложке с помощью специального клея. Когда подложка подвергается изменениям напряжения, деформаторы сопротивления также деформируются, вызывая изменение значения сопротивления деформаторов и изменение напряжения, применяемого к сопротивлению.
2 Конверсия сигнала
Выход сырого сигнала с помощью датчиков часто слаб и не имеет линейной связи. Поэтому необходимо преобразовать эти сигналы в начальные электрические сигналы, пропорциональные изменениям давления через схемы обработки сигналов. Этот процесс может включать преобразование напряжения сопротивления, преобразование напряжения емкости и т.д.
3、Усиление и обработка сигнала
Первоначально генерированный сигнал должен быть усилен и линейизирован схемой обработки сигнала, чтобы сигнал мог быть правильно распознан внешней системой управления. Этапы обработки обычно включают:
Усиление сигнала: Используйте оперативные усилители для усиления сигналов слабого уровня милливольта до уровня вольта для последующей обработки.
Компенсация температуры: датчики легко влияют на температуру и должны компенсировать температурное дрейф через встроенные датчики температуры или алгоритмы для обеспечения стабильности выхода.
Коррекция линейизации: выход датчика может иметь нелинейные характеристики и должен быть линейно корректирован через цифровые или аналоговые схемы, чтобы обеспечить, что выходный сигнал имеет строгую линейную связь с изменениями давления.
4、Выход и передача
Обработанный сигнал передается в систему мониторинга или управления в виде стандартного сигнала. Общие выходные сигналы включают:
Сигнал тока постоянного тока 4-20 мА: наиболее часто используемый стандартный сигнал в промышленной автоматизации, с такими преимуществами, как сильная способность противодействия помехам и длинное расстояние передачи.
Сигнал напряжения постоянного тока 0-10 В: подходит для передачи на короткие расстояния и случаев, требующих сигналов напряжения.
Цифровые сигналы: такие как HART, Modbus и другие протоколы, поддерживают удаленную конфигурацию, диагностику и калибровку и достигают интеллектуального управления.