Перетворювач тиску з дифузійно-кремнієвим сенсором

Перетворювач тиску переводить тиск у лінії в сигнал, який може прочитати система керування. Прилад на цій сторінці застосовує дифузійний кремнієвий чутливий елемент усередині корпусу з нержавної сталі 304, а це означає, що тиск діє на елемент безпосередньо, і вихід походить від елемента, а не від руху механізму.

Серія охоплює від мінус 100 кПа до 100 МПа і покриває надлишковий, абсолютний і закритий надлишковий відлік. Сімнадцять діапазонів тримають як складські позиції, від 0-5 кПа до 0-2,5 МПа, усі з двопровідним виходом 4-20 мА, живленням 24 В постійного струму, приєднанням до процесу M20 x 1,5 і кабелем 1 м. Ширша серія йде від 0-1 кПа до 0-60 МПа і містить складні діапазони, що переходять через нуль у вакуум.

Вихід стандартно 4-20 мА, а 0-5 В, 0-10 В і RS-485 доступні на замовлення. Захист IP65, заявлена похибка на складських діапазонах 0,2 % діапазону зі стабільністю плюс-мінус 0,1 % діапазону на рік, а температура середовища стандартно від мінус 20 до плюс 80 °C або до плюс 150 °C у високотемпературному виконанні.

Як працює перетворювач тиску з дифузійно-кремнієвим сенсором

Чутливий елемент це кремнієва мембрана з дифузійною мережею резисторів на поверхні. Тиск з одного боку мембрани прогинає її, резистори змінюють опір від деформації, а мостова схема перетворює цю зміну в напругу. Елемент це твердотільний прилад без важеля, без осі й без тяги, і саме тому перетворювач цього типу краще тримає калібрування, ніж механічний манометр під вібрацією, і його вдається зробити досить малим, щоб він умістився в порт машини.

У більшості промислових конструкцій мембрану відділено від процесу тонкою роздільною мембраною й заповнювальною рідиною, тож середовище торкається нержавної сталі 304, а не кремнію. Саме це рішення дозволяє застосовувати той самий елемент на воді, оливі й газі. Воно ж ставить межу: середовище, яке вражає нержавну сталь 304, вражає роздільну мембрану так само, як будь-яку іншу частину вузла, що контактує з середовищем.

Далі вихідний каскад перетворює напругу моста в стандартний сигнал. У двопровідній схемі 4-20 мА перетворювач бере власне живлення з тієї самої петлі, яку він модулює, тож струм у петлі це і є вимірювання, і приймальний прилад читає його безпосередньо. Саме тому двопровідна петля не залежить від невеликого падіння напруги вздовж кабелю і тому ті самі два проводи служать обом цілям.

Як вибрати перетворювач

Спершу вибирають діапазон вимірювання, і вибирають його від звичайного робочого тиску, а не від пікової цифри. Заявлена похибка стосується повної шкали вибраного діапазону, тож діапазон у кілька разів вищий за робочий тиск робить кожен показ менш точним, ніж потрібно. Цифра перевантаження 1,5 раза покриває короткочасні стрибки, а не тривале перевищення діапазону.

Далі вирішують відлік тиску. Надлишковий перетворювач читає відносно атмосфери й буває звичним вибором для напірної лінії насоса або лінії стисненого повітря. Абсолютний читає відносно вакууму й застосовується там, де мають значення барометричні зміни. Надлишковий із закритою камерою читає відносно герметизованої опори й підходить для випадку, де відкрита опора заповнилася б середовищем.

Потім узгоджують вихід і приєднання. Двопровідний 4-20 мА це типовий вибір і найпростіше з’єднання. Вихід напруги підходить для короткої лінії до контролера з входом напруги, а RS-485 для перетворювача, який читають цифрово разом з іншими. Приєднання до процесу зазвичай визначає порт, який уже є на машині, і варіанти тут ідуть від M8 x 1 до фланців DN100, з особливими різьбленнями на замовлення.

Нарешті підтверджують середовище й температуру. Вода, олива й звичайні гази підходять для стандартного виконання. Середовище вище 80 °C потребує високотемпературного варіанта, а середовище, яке вражає нержавну сталь 304, потребує іншого матеріалу деталей, що контактують із середовищем, і це випадок, який треба підняти в запиті, а не припускати.

Обмеження та пункти для підтвердження

Перетворювач міряє тиск в одній точці. Він не міряє витрату сам по собі, а показ тиску, за яким виводять витрату, залежить від геометрії між точкою відбору й опорною точкою, тож той самий прилад дає різні результати на іншій установці. Там, де цифру витрати треба розрахувати з перепаду тиску, це окрема вимірювальна схема.

Корпус із нержавної сталі 304 підходить не для кожного середовища. Вода з хлоридами, деякі кислоти й деякі технологічні хімікати вражають його, і звичайна ознака це пітинг на роздільній мембрані, а не на корпусі. Сумісність це питання, яке вирішують до замовлення для будь-якого середовища поза водою, оливою й звичайним газом.

Дві цифри в наданому матеріалі потребують підтвердження й опубліковані як відкриті. Похибка з’являється і як 0,2 %, і як 0,5 %, причому кожна складська позиція позначена 0,2 % діапазону, а цифру 0,5 % описано як варіант серії. І нормативний документ, на якому стоїть цифра похибки, не названо, тож якщо треба послатися на конкретний стандарт, це випадок для запиту, а не те, що читають із цієї сторінки.

Кілька інших значень, які часто вимагає специфікація, у матеріалі відсутні й стоять тут як потрібні дані: робоча температура електроніки окремо від діапазону середовища, документи про калібрування й список сертифікатів. Функції контактів також різняться між формами виходу, тож з’єднання беруть із тієї форми, яку замовлено, а не з єдиної схеми.