Bộ truyền áp suất silicon khuếch tán

Một bộ truyền áp suất đổi áp suất trong một đường ống thành một tín hiệu mà hệ thống điều khiển đọc được. Thiết bị trong trang này dùng một phần tử cảm nhận silicon khuếch tán nằm trong thân thép không gỉ 304, nghĩa là áp suất tác dụng trực tiếp lên phần tử và đầu ra được suy ra từ chính phần tử chứ không từ chuyển động của một cơ cấu.

Dòng sản phẩm trải từ -100 kPa đến 100 MPa và phủ các mốc tương đối, tuyệt đối và tương đối kín. Mười bảy dải được giữ làm hàng có sẵn trong kho, từ 0-5 kPa đến 0-2,5 MPa, tất cả đều có đầu ra 4-20 mA hai dây, nguồn 24 VDC, kết nối quá trình M20×1,5 và cáp 1 m. Họ mở rộng hơn chạy từ 0-1 kPa tới 0-60 MPa và gồm các dải âm dương băng qua mức không xuống chân không.

Đầu ra là 4-20 mA theo tiêu chuẩn, với 0-5 V, 0-10 V và RS-485 nhận đặt hàng. Làm kín là IP65, độ chính xác nêu cho các dải có sẵn trong kho là 0,2 %FS kèm độ ổn định ±0,1 %FS mỗi năm, còn dải nhiệt độ của môi trường đo là -20 đến +80 °C theo tiêu chuẩn hoặc tới +150 °C ở kết cấu nhiệt độ cao.

Bộ truyền áp suất silicon khuếch tán làm việc như thế nào

Phần tử cảm nhận là một màng ngăn silicon với một mạng điện trở khuếch tán trên bề mặt của nó. Áp suất ở một bên màng làm màng vồng đi, các điện trở đổi trị số theo biến dạng, và một mạch cầu chuyển sự thay đổi đó thành một điện áp. Phần tử là một linh kiện trạng thái rắn, không đòn bẩy, không điểm tựa và không hệ truyền cơ khí, đó là lý do một bộ truyền kiểu này giữ được hiệu chuẩn tốt hơn một đồng hồ đo cơ khí dưới rung động, và lý do nó có thể làm đủ nhỏ để vừa một cổng trên máy.

Trong phần lớn các kết cấu công nghiệp, màng được tách khỏi quá trình bằng một màng ngăn cách ly mỏng và một chất lỏng đổ đầy, nên môi trường đo tiếp xúc với thép không gỉ 304 chứ không tiếp xúc với silicon. Cách bố trí đó chính là thứ cho phép dùng cùng một phần tử cho nước, dầu và khí. Nó cũng đặt ra giới hạn: một môi trường đo ăn mòn thép không gỉ 304 thì cũng ăn mòn màng ngăn cách ly, y như với bất kỳ chi tiết nào khác của cụm tiếp xúc.

Khâu đầu ra sau đó chuyển điện áp của mạch cầu thành tín hiệu chuẩn. Trong bố trí 4-20 mA hai dây, bộ truyền lấy chính nguồn nuôi của nó từ vòng mà nó điều biến, nên dòng điện chạy trong vòng chính là phép đo và thiết bị nhận đọc nó trực tiếp. Đó là lý do một vòng hai dây không bị ảnh hưởng bởi một sụt áp nhỏ dọc theo cáp, và lý do cùng hai dây dẫn ấy phục vụ cả hai việc.

Cách chọn bộ truyền phù hợp

Hãy chọn dải đo trước, và chọn theo áp suất làm việc bình thường chứ không theo một trị số đỉnh. Độ chính xác được nêu áp dụng cho toàn thang của dải đã chọn, nên một dải cao hơn áp suất làm việc vài lần khiến mọi số đọc kém chính xác hơn mức cần thiết. Con số quá áp 1,5 lần bao trùm các xung áp trong thời gian ngắn chứ không bao trùm một tình trạng vượt dải kéo dài.

Sau đó hãy quyết định mốc áp suất. Một bộ truyền tương đối đọc so với khí quyển và là lựa chọn thường gặp cho đầu đẩy của bơm hoặc một đường khí nén. Một bộ truyền tuyệt đối đọc so với chân không và được dùng khi những thay đổi của áp suất khí trời có ý nghĩa. Một bộ truyền tương đối kín đọc so với một mốc kín, và hợp với trường hợp mà một mốc thông hơi sẽ bị chính môi trường đo làm đầy.

Tiếp theo là chốt đầu ra và kết nối. 4-20 mA hai dây là mặc định và đơn giản nhất để đấu dây. Một đầu ra điện áp hợp với một đoạn chạy ngắn tới một bộ điều khiển nhận đầu vào điện áp, còn RS-485 hợp với một bộ truyền được đọc dưới dạng số cùng với các thiết bị khác. Kết nối quá trình thường do cái cổng đã có sẵn trên máy quyết định, và các phương án ở đây chạy từ M8×1 tới mặt bích DN100, kèm các ren đặt riêng.

Cuối cùng hãy xác nhận môi trường đo và nhiệt độ. Nước, dầu và các khí thông thường hợp với kết cấu tiêu chuẩn. Một môi trường đo trên 80 °C đòi bản nhiệt độ cao, và một môi trường đo ăn mòn thép không gỉ 304 đòi một vật liệu tiếp xúc khác; đó là chuyện cần nêu ra chứ không phải chuyện được mặc định.

Giới hạn và các điểm cần xác nhận

Một bộ truyền đo áp suất tại một điểm. Tự nó không đo lưu lượng, và một số đọc áp suất được dùng để suy ra lưu lượng thì phụ thuộc vào hình học giữa điểm lấy áp và điểm tham chiếu, nên cùng một thiết bị cho những kết quả khác nhau trên những cách lắp khác nhau. Khi một trị số lưu lượng phải được tính từ một áp suất chênh lệch, đó là một bố trí đo riêng.

Thân thép không gỉ 304 không hợp với mọi môi trường đo. Nước chứa clorua, một số axit và một số hóa chất công nghệ ăn mòn nó, và dấu hiệu thường gặp là ăn mòn điểm tại màng ngăn cách ly chứ không phải tại thân. Tính tương thích là một câu hỏi cần chốt trước đơn hàng với bất kỳ môi trường đo nào ngoài nước, dầu và khí thông thường.

Hai con số trong tài liệu được cung cấp cần xác nhận và được công bố dưới dạng còn mở. Độ chính xác xuất hiện cả ở 0,2 % lẫn 0,5 %, trong khi mọi mặt hàng có sẵn trong kho đều ghi 0,2 %FS và con số 0,5 % được mô tả là một phương án của cả dòng. Còn chuẩn tham chiếu đứng sau con số độ chính xác thì không được gọi tên, nên nếu phải viện dẫn một tiêu chuẩn cụ thể, đó là chuyện cần nêu ra chứ không phải điều đọc được từ trang này.

Một số trị số khác mà một thông số kỹ thuật thường đòi lại vắng mặt trong tài liệu và xuất hiện ở đây dưới dạng thông tin cần thiết: dải nhiệt độ làm việc của phần điện tử, phân biệt với dải của môi trường đo, tài liệu hiệu chuẩn, và danh sách chứng nhận. Chức năng các chân cũng khác nhau giữa các dạng đầu ra, nên sơ đồ đấu dây được lấy từ dạng đã đặt hàng chứ không từ một sơ đồ duy nhất.