Difuzní křemíkový tlakový vysílač

Tlakový vysílač převádí tlak v potrubí na signál, který řídicí systém dokáže přečíst. Přístroj na této stránce používá difuzní křemíkový snímací prvek uvnitř těla z nerezové oceli 304, což znamená, že tlak působí přímo na prvek a výstup se odvozuje z prvku, nikoli z pohybu mechanismu.

Řada sahá od -100 kPa do 100 MPa a pokrývá přetlak, absolutní tlak i přetlak s uzavřenou referencí. Jako skladové položky je vedeno sedmnáct rozsahů od 0-5 kPa do 0-2,5 MPa, všechny s dvouvodovým výstupem 4-20 mA, napájením 24 V DC, procesním připojením M20×1.5 a kabelem 1 m. Širší řada sahá od 0-1 kPa do 0-60 MPa a zahrnuje přetlako-podtlakové rozsahy, které procházejí nulou do podtlaku.

Výstupem je standardně 4-20 mA, na zakázku jsou k dispozici 0-5 V, 0-10 V a RS-485. Těsnění je IP65, uvedená přesnost u skladových rozsahů je 0,2 %FS se stabilitou ±0,1 %FS za rok a rozsah teploty média je standardně -20 až +80 °C, ve vysokoteplotním provedení až do +150 °C.

Jak tlakový vysílač s difuzním křemíkovým prvkem funguje

Snímacím prvkem je křemíková membrána s difuzní odporovou sítí na povrchu. Tlak na jedné straně membrány ji vychýlí, odpory mění svou hodnotu s deformací a můstkový obvod tuto změnu převádí na napětí. Prvek je polovodičová součástka bez páky, bez čepu a bez táhla, a proto si vysílač tohoto druhu drží kalibraci lépe než mechanický tlakoměr v prostředí s vibracemi a proto se dá vyrobit dost malý, aby se vešel do hrdla stroje.

Ve většině průmyslových provedení je membrána od procesu oddělena tenkou oddělovací membránou a plnicí kapalinou, takže médium se dotýká nerezové oceli 304, nikoli křemíku. Právě to umožňuje použít týž prvek na vodu, olej i plyn. Zároveň to určuje mez: médium, které napadá nerezovou ocel 304, napadá oddělovací membránu stejně jako kteroukoli jinou část smáččené sestavy.

Výstupní stupeň pak napětí můstku převádí na standardní signál. U dvouvodového uspořádání 4-20 mA odebírá vysílač vlastní napájení z téže smyčky, kterou moduluje, takže proud protékající smyčkou je měřenou hodnotou a přijímající přístroj jej čte přímo. Proto dvouvodovou smyčku neovlivní malý úbytek napětí na kabelu a proto tytéž dva vodiče slouží oběma účelům.

Jak vybrat správný vysílač

Nejprve zvolte měřicí rozsah, a to podle běžného provozního tlaku, nikoli podle špičkové hodnoty. Uvedená přesnost platí pro plný rozsah zvoleného rozpětí, takže rozsah několikanásobně vyšší než provozní tlak dělá každý odečet méně přesným, než je třeba. Údaj o přetížení 1,5násobkem jmenovitého tlaku pokrývá krátké špičky, nikoli trvalé přetížení.

Pak rozhodněte o referenci tlaku. Přetlakový vysílač měří proti atmosféře a bývá obvyklou volbou pro výtlak čerpadla nebo rozvod stlačeného vzduchu. Absolutní vysílač měří proti vakuu a používá se tam, kde záleží na změnách barometrického tlaku. Vysílač s uzavřenou referencí měří proti uzavřené referenci a hodí se tam, kde by se odvzdušněná reference naplnila médiem.

Potom ujasněte výstup a připojení. Dvouvodový 4-20 mA je výchozí volba a nejjednodušší zapojení. Napěťový výstup se hodí pro krátké vedení do regulátoru, který má napěťový vstup, a RS-485 pro vysílač čtený digitálně spolu s dalšími. Procesní připojení obvykle určuje hrdlo, které už na stroji je, a zdejší možnosti sahají od M8×1 po příruby DN100, s možností závitů na zakázku.

Nakonec potvrďte médium a teplotu. Voda, olej a běžné plyny vyhovují standardnímu provedení. Médium teplejší než 80 °C potřebuje vysokoteplotní provedení a médium, které napadá nerezovou ocel 304, potřebuje jiný smáčený materiál, což je věc k řešení v poptávce, nikoli k předpokladu.

Omezení a body k potvrzení

Vysílač měří tlak v jednom místě. Sám o sobě neměří průtok a tlakový odečet použitý k odvození průtoku závisí na geometrii mezi odběrem a referenčním bodem, takže týž přístroj dává v jiné instalaci jiné výsledky. Tam, kde se má průtok vypočítat z diferenčního tlaku, je to samostatné měřicí uspořádání.

Tělo z nerezové oceli 304 není vhodné pro každé médium. Voda obsahující chloridy, některé kyseliny a některé procesní chemikálie jej napadají a obvyklým projevem je důlková koroze na oddělovací membráně, nikoli na těle. U každého média mimo vodu, olej a běžný plyn je slučitelnost otázkou k vyřešení před objednávkou.

Dva údaje v dodaných podkladech vyžadují potvrzení a jsou zveřejněny jako otevřené. Přesnost se objevuje jako 0,2 % i 0,5 %, přičemž každá skladová položka je označena 0,2 %FS a údaj 0,5 % je popsán jako varianta řady. A norma, podle které je přesnost stanovena, není pojmenována, takže má-li být citována konkrétní norma, je to věc k řešení v poptávce, nikoli k odečtení z této stránky.

Několik dalších hodnot, které specifikace často požaduje, v podkladech chybí a jsou zde uvedeny jako vyžadované informace: rozsah provozní teploty elektroniky odlišný od rozsahu média, kalibrační dokumentace a seznam certifikátů. Funkce pinů se navíc mezi výstupními formami liší, takže se zapojení bere z objednané formy, nikoli z jediného schématu.