Датчик давления на палубе Термометр на палубе

Интеллектуальный  высокоточный многодиапазонный (перенастраиваемый) датчик избыточного давления ЭМИС-БАР-103/-105/-113/-173/-174 предназначен для измерения давления неагрессивных жидких и газообразных сред, в том числе высокотемпературных, превышающего атмосферное (избыточного давления, ДИ), а также давления-разрежения, в диапазоне от -0,1 до 40МПа.

Класс точности преобразователей ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174 — от 0,5% до 0,04%. Перенастройка диапазона измерения до 1:100.

Датчики избыточного давления ЭМИС-БАР представлены в следующих моделях, отличающихся конструктивно:

ЭМИС-БАР-103 — со штуцерным присоединением;
ЭМИС-БАР-105 — с фланцевым присоединением;
ЭМИС-БАР-113 — с открытой мембраной;
ЭМИС-БАР-173 — с выносной плоской мембраной;
ЭМИС-БАР-174 — с выносной погружной мембраной.

Датчики давления ЭМИС-БАР-173 и -174 с выносной разделительной мембраной допускают эксплуатацию при температуре измеряемой среды Тис от -90 до 400 °С.

Стоимость датчика давления ЭМИС-БАР зависит от модели, исполнения, диапазона измерения, дополнительных опций, варианта комплектации и других ценообразующих факторов (см. также форму заказа датчика ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174, опросный лист, как выбрать, заказать, купить).
Цена датчика избыточного давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174 высылается по запросу.
Конкретные условия и цены, а также наличие на складе (или срок изготовления) преобразователей ЭМИС-БАР-ДИ-103,-105,-113,-173,-174 (датчиков избыточного давления) уточняйте у менеджеров.

См. также характеристики других преобразователей давления ЭМИС-БАР:

— обзор всех типов датчиков ЭМИС-БАР;
— датчики абсолютного давления ЭМИС-БАР;
— датчики дифференциального давления ЭМИС-БАР;
— датчики гидростатического давления/уровня ЭМИС-БАР.

Датчики давления: Аналитический обзор, сравнение видов и рыночных цен, анализ характеристик и преимуществ, правила профессионального подбора моделей датчиков давления любого вида (избыточного, абсолютного, вакуумметрического, гидростатического и дифференциального (перепада-разности) давлений, в том числе и специальных нестандартных исполнений).

Датчик давления – это конструктивно обособленный первичный преобразователь давления (избыточного, дифференциального, абсолютного, вакуумметрического).
Измерительный преобразователь давления – это технический прибор с нормативными метрологическими характеристиками, служащий для преобразования давления в унифицированный выходной сигнал (электрический, пневматический) и/или цифровой код (HART-протокол, интерфейсы RS-232/485 и др.).

Специальное предложение — технические датчики давления — цена от 2200 рублей*
(цена указана на базовое исполнение без НДС, подробнее о скидках и акциях см. ниже).

В данном разделе представлен подробный обзор технических датчиков давления — преобразователей в унифицированный выходной сигнал (электрический или пневматический), применяемых в промышленности, энергетике, ТЭК и ЖКХ, но также рекомендуем ознакомиться и с
датчиками-реле давления (прессостаты с релейным выходом: замыкание/размыкание контакта при достижении заданного значения (уставки));
специализированными датчиками давления (например: высокотемпературных расплавов полимеров, сыпучих продуктов, для хладогентов и т.п.);
автомобильными датчиками давления (масла, топлива и воздуха в шинах);
миниатюрными датчиками для радиоэлектроники и медицины.

II. Дополнительная информация о датчиках давления:
1. Методы измерения давления, принципы действия и конструкции датчиков.
2. Выбор вида выходного сигнала (цифровой или аналоговый) в зависимости от быстротечности процесса.
3. Общие определения, разъяснения и понятия:
— Отличие датчика давления от манометра, ЭКМ и реле (сигнализатора).
— Дополнительное оборудование и арматура для манометров и датчиков давления.
— Виды исполнений по взрывозащите (Exi, Exd/Exs).
— Отличие интерфейсов RS485/RS422 от RS232 и USB.
— Про HART-протокол.
— Отличие M-Bus от ModBus.
— Предупреждение о воровстве контента.

Виды технических (промышленных) датчиков давления (избыточного, дифференциального(перепада), абсолютного, вакуумметрического (разряжения), далее, сокращенно — ДД) в зависимости от определяющих технических характеристик (конкретные марки датчиков можно посмотреть, перейдя по ссылке):
1. Датчики давления с унифицированным токовым сигналом (0-5мА,  4-20мА) и цифровой выходом (интерфейс, протокол)
—  Малогабаритные датчики и экономкласс (для ЖКХ)
—  Однопредельные датчики (однодиапазонные)
—  Многопредельные датчики (многодиапазонные перенастраиваемые)
—  С электроконтактным (релейным, дискретным) выходом — ЭКМ
—  С цифровым выходом (RS232, RS485, USB; ModBus, HART-протокол)
2. Датчики с выходом по напряжения постоянного тока (0-1,-5,-10В)
3. Датчики с выходом взаимной индуктивности 0-10мГн
4. Датчики с пневматическим выходным сигналом 20-100кПа
5. Датчики гидростатического давления (датчики уровня) погружные и врезные (с торцевой открытой мембраной).
6. Нестандартные специальные датчики давления
(перегрузка, нестандартный диапазон и/или выход, высокотемпературное и защищенное исполнение и т.п.).
Подробнее о датчиках давления, их видах, принципах действия, конструктивных исполнениях, а также о технических характеристиках, особенностях выбора (как правильно выбрать, заказать, купить датчик), комплектации, областях применения, выходных сигналах, о ценах (см. общий прайс-лист на датчики давления), наличию на складе или сроках изготовления см. ниже.

Емкостной датчик

Принципиальная схема емкостного датчика показана на рисунке.

Металлическая диафрагма установлена между, установленных параллельно конденсаторов. На диафрагме закреплены электроды, питание к которым подведено от генератора высокой частоты.

Жидкость подводится в сильфон, который под действием давления деформирует диафрагму. Деформация диафргамы вызывает изменение емкости конденсаторов.

Пьезоэлектрические датчики давления

Схема пьезоэлектрического датчика давления показана на рисунке.

Давление жидкости воздействует на мембрану, которая деформируется. Диафрагма сжимает кристалл, это приводит к возникновению разности потенциалов на его плоскостях.

Ссылки

• AN212 Application Note. Handling Sensor Bridge Offset. Honeywell International Inc., Rev 05-05.
• HMC1001/HMC1002/HMC1021/HMC1022 1- and 2-Axis Magnetic Sensors Data Sheet. Honeywell International Inc., 2008.
• NPC-410 Series Data Sheet. GE Sensing, 2006.
• Product Training Module. Indirect Current Feedback Instrumentation Amplifier Applications Guide. Digi-Key Corporation.
• Walsh, Alan. «Front-End Amplifier and RC Filter Design for a Precision SAR Analog-to-Digital Converter.» Analog Dialogue, Volume 46, 2012.

Последовательность разработки

Из формулы (3) следует, что усиление определяется отношением резисторов R1 и R2:

Разработчик должен определить величину сопротивлений резисторов. Бóльшие значения снижают потребление мощности и облегчают нагрузку на выход; минимальные значения ограничены ростом ошибок, обусловленных влиянием тока смещения вывода FB и входным импедансом. Если сопротивление соединенных параллельно R1 и R2 превышает 30 кОм, резисторы начинают вносить заметный шум. Некоторые рекомендованные комбинации значений показаны в Таблице 1.

Для упрощения вычисления величины RA примем допущение, что источник питания двуполярный, вывод REF заземлен, а величина двуполярного напряжения подстройки VA известна. Тогда выражение для выходного напряжения примет следующий вид:

Заметим, что передаточная функция от VA к выходу имеет отрицательный знак; увеличение VA уменьшает выходное напряжение на величину, определяемую соотношением резисторов R2 и RA. На основании этого соотношения можно установить диапазон регулирования, максимальный для данного входного смещения. В связи с тем, что диапазон регулировки привязан к входу усилителя, то есть, к уровню не усиленного сигнала, выполнить точную настройку можно даже при низком разрешении источника. Поскольку в типичном случае RA намного превосходит R1, выражение (5) можно упростить следующим образом:

Для того чтобы найти такое значение RA, при котором напряжение регулировки смещения VIN(MAX) будет максимальным при заданном диапазоне подстройки VA(MAX), нужно, приравняв напряжение VOUT к нулю, решить уравнение (6) относительно RA:

где VIN(MAX) – максимальное ожидаемое смещение датчика.

Выражение (5) также показывает, что введение цепи компенсации смещения изменяет общий коэффициент передачи от входа к выходу. И хотя влияние этой цепи обычно незначительно, усиление G можно пересчитать по формуле:

В общем случае, для схем усиления сигналов мостовых датчиков напряжение на входе опорного напряжения должно быть положительным относительно общего провода, особенно если выходное напряжение моста может быть двуполярным. В случае, когда опорное напряжение VREF задается источником с низким выходным сопротивлением, таким как показанный на Рисунке 5 резистивный делитель с буфером, выражение (5) принимает вид:

Такой же результат будет получен, если в исходных формулах VOUT и VA отсчитывать относительно VREF. При этом также необходимо VA(MAX) – VREF в выражении (7) заменить на VA(MAX).

В автоматизированных системах системах широко используются датчики давления. Они позволяют преобразовать механическое воздействие в электрический сигнал.

По принципу действия различают датчики:

• индуктивные;
• емкостные;
• реостатные;
• тензометрические;
• пьезоэлектрические.

Пример разработки

Решить эту проблему можно с помощью схемы, изображенной на Рисунке 5. Для нормализации сигнала мостового датчика использован инструментальный усилитель с КОСТ A1 типа AD8237. Усилитель A2 с резисторами R4 и R5 устанавливает нулевой уровень выходного напряжения A1 равным половине напряжения питания. Сдвиг нуля выходного напряжения, обусловленный смещением моста, компенсируется 8-разрядным ЦАП AD5601 через резистор RA. Затем выходное напряжение усилителя оцифровывается микромощным 12-битным АЦП AD7091.

Подобрав с помощью Таблицы 1 сопротивления резисторов R1 и R2 для коэффициента усиления 101, получим 1 кОм и 100 кОм, соответственно. Схема содержит ЦАП, выходное напряжение которого может меняться в диапазоне от 0 В до 3.3 В, или на ±1.65 В относительно опорного уровня 1.65 В. Для расчета сопротивления RA мы используем выражение (6). При VA(MAX) = 1.65 В и VIN(MAX) = 0.025 В получим RA = 65.347 кОм. Ближайшее доступное значение сопротивления с допустимым отклонением 1% равно 64.9 кОм, однако оно не оставляет запаса на отклонения, связанные с неточностью напряжения источника питания и температурным дрейфом параметров элементов, поэтому мы выбираем резистор с распространенным номиналом 49.9 кОм. Это приведет к некоторому снижению точности регулировки, но зато расширит ее диапазон.

Выражение (7) дает значение номинальной величины усиления, равное 103. Если разработчик захочет получить коэффициент усиления более близкий к 100, проще всего ему уменьшить величину R2 примерно на 3% до 97.6 кОм, что окажет очень незначительное влияние на величину RA. С новыми сопротивлениями резисторов номинальный коэффициент усиления составит 100.6.

Поскольку размах выходного напряжения ЦАП равен ±1.65 В, общий диапазон подстройки смещения определяется делителем напряжения, образованным RA и параллельным соединением R1 и R2, который может быть вычислен следующим образом:

Диапазон регулировки ±32.1 мВ при компенсации максимального смещения моста ±25 мВ оставляет запас в 28%. С 8-битным ЦАП шаг регулировки равен:

При разрешении подстройки в 250 мкВ остаточное смещение на выходе не превысит 12.5 мВ.

Параметры фильтра R3 и C1 могут быть выбраны на основе рекомендаций, приведенных в справочных данных на АЦП. Для AD7091 при скорости 1 млн. выборок в секунду они составляют 51 Ом и 4.7 нФ. При меньшей частоте выборки можно снизить эффекты наложения спектра и шумы, увеличив значения сопротивления и емкости.

Дополнительным преимуществом этой схемы является возможность регулировки смещения моста на этапе производстве или монтажа. Если условия окружающей среды, гистерезис датчика или долговременный дрейф изменили напряжение смещения, регулировку схемы можно произвести повторно.

Истинный rail-to-rail вход микросхемы AD8237 определяет предпочтительную область ее использования мостовыми схемами с очень низким напряжением питания. Для обычных промышленных приложений, где требуются относительно высокие напряжения питания, хорошей альтернативой будет AD8420. Этот инструментальный усилитель с КОСТ потребляет на 60% меньший ток при напряжении питания от 2.7 В до 36 В.

В Таблице 2 сравниваются два инструментальных усилителя. Там, где возможно, были использованы минимальные и максимальные значения параметров, приведенные в справочных данных.

Как устроен реостатный датчик давления

Принципиальная схема датчика показана на рисунке.

Жидкость под давлением воздействует на мембрану 1, деформация которой через рычажный механизм передается ползуну 2. Перемещение ползуна вызывает изменение сопротивлений ветвей ce и de, подключенных по мостовой измерительной схеме.

Тензометрический датчик

Принципиальная схема тензометрического датчика для измерения давления показана на рисунке.

Тензометрические датчики 1 наклеены на корпус по двум перпендикулярным направлениям. Корпус под действием давления деформируется, эта деформация вызывает изменение сопротивления проволочных тензодатчиков, в результате происходит разбаланс мостовой схемы, в которую включены датчики.

Показания датчиков тарируются с помощью эталонного манометра.

Дополнительная информация о датчиках давления

В данном подразделе последовательно рассмотрены следующие вопросы:
1. Методы измерения давления, принципы действия и конструкции датчиков.
2. Выбор вида выходного сигнала (цифровой или аналоговый) в зависимости от быстротечности процесса.
3. Общие определения, разъяснения и понятия:
— Отличие датчика давления от манометра, ЭКМ и реле (сигнализатора).
— Дополнительное оборудование и арматура для манометров и датчиков давления.
— Виды исполнений по взрывозащите (Exi, Exd/Exs).
— Отличие интерфейсов RS485/RS422 от RS232 и USB.
— Про HART-протокол.
— Отличие M-Bus от ModBus.
— Предупреждение о воровстве контента.

Методы измерения давления, принципы действия и конструкции датчиков

В общем, широком смысле датчик (англ. sensor (сенсор)) — это термин систем управления, обозначающий первичный преобразователь, как элемент измерительного (сигнального, регулирующего или управляющего) устройства системы, преобразующий на основе чувствительного элемента и вспомогательных систем контролируемую физическую величину в удобный для использования сигнал (обычно электрический, но иногда пневматический, гидравлический и т.п.).

Датчик давления состоит из первичного преобразователя, в составе которого чувствительный элемент — приемник давления с сенсором, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала (обычно сальник или разъем).

Сенсор датчика давления — это устройство на базе чувствительного элемента (тензометрического, пьезометрического, емкостного, резонансного, индуктивного принципа действия), физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды: жидкости, газа, пара. Давление измеряемой среды преобразуется измерительным и электронным блоками датчика (преобразователя) в разнообразные электрические сигналы (релейный, унифицированный выходной сигнал тока(мА), напряжения(В), индукции(мГн)) или цифровой выходной код (интерфейс RS232, RS485, USB, M-Bus или HART, ModBus-протоколы) или, гораздо реже, для использования на особо взрывоопасных объектах в пневматический сигнал (20-100кПа).

Основными отличиями одних измерительных приборов от других являются пределы (диапазоны) измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления (погрешность), допустимые условия эксплуатации (в зависимости от окружающей и измеряемой среды), массогабаритные характеристики, которые зависят от пыле-водо-взрыво-защищенности, вида и величины измеряемого давления и принципов его преобразования (типа сенсора) в выходной сигнал (например, для электрического сигнала — это тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие методы):

Тензометрический метод измерения

Чувствительные элементы тензометрических датчиков базируются на принципе изменения сопротивления при деформации тензорезисторов, приклеенных на диэлектрической подложке к упругому чувствительному элементу (обычно мембрана), который деформируется под действием измеряемого давления.

Пьезорезистивный метод измерения

Пьезорезистивный метод измерения основан на интегральных чувствительных элементах из монокристаллического кремния (Si). Кремниевые преобразователи имеют высокую чувствительность благодаря изменению удельного объемного сопротивления полупроводника при деформировании давлением.

Для измерения давления чистых неагрессивных сред применяются так называемые Low cost — решения, основанные на использовании чувствительных элементов либо без защиты, либо с защитой силиконовым гелем.

Для измерения агрессивных сред и большинства промышленных применений используется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды посредством кремнийорганической жидкости.

Ёмкостный метод измерения

При емкостном методе измерения «Сердцем» датчика давления является ёмкостная ячейка. Ёмкостный метод основан на зависимости изменения электрической ёмкости между обкладками конденсатора и измерительной мембраны от подаваемого Д.. Основным преимуществом ёмкостного метода является защита от перегрузок (измерительная мембрана при перегрузке просто ложится на стенки «обкладки» конденсатора, длительное время не подвергаясь деформации. При снятии перегрузки мембрана восстанавливает исходную форму, при этом дополнительная калибровка сенсора не требуется), а также обеспечивается высокая стабильность метрологических характеристик, уменьшение влияния температурной погрешности за счет малого объема заполняющей жидкости непосредственно в ячейке.

Резонансный метод измерения

В основе резонансного метода лежит изменение резонансной частоты колеблющегося упругого элемента при деформировании его силой или Д.. Это и объясняет высокую стабильность датчиков и высокие выходные характеристики прибора.

К недостаткам можно отнести индивидуальную характеристику преобразования давления, значительное время отклика, невозможность проводить измерения в агрессивных средах без потери точности показаний прибора.

Индуктивный метод измерения

Индуктивный метод основан на регистрации вихревых токов (токов Фуко). Чувствительный элемент состоит из двух катушек, изолированных между собой металлическим экраном. Преобразователь измеряет смещение мембраны при отсутствии механического контакта. В катушках генерируется электрический сигнал переменного тока таким образом, что заряд и разряд катушек происходит через одинаковые промежутки времени. При отклонении мембраны создается ток в фиксированной основной катушке, что приводит к изменению индуктивности системы. Смещение характеристик основной катушки дает возможность преобразовать давление в стандартизованный сигнал, по своим параметрам прямо пропорциональный приложенной нагрузке.

Пьезоэлектрический метод измерения

В основе пьезоэлектрического метода лежит прямой пьезоэлектрический эффект, при котором пьезоэлемент генерирует электрический сигнал, пропорциональный действующей на него силе или Д.. Пьезоэлектрические датчики используются для измерения быстроменяющихся акустических и импульсных давлений, обладают широкими динамическими и частотными диапазонами, имеют малую массу и габариты, высокую надежность и могут использоваться даже в жестких условиях эксплуатации.

Ионизационный метод измерения

В основе ионизационного метода лежит принцип регистрации потока ионизированных частиц. Аналогом являются ламповые диоды.

Лампа оснащена двумя электродами: катодом и анодом, — а также нагревателем. В некоторых лампах последний отсутствует, что связано с использованием более совершенных материалов для электродов.

Преимуществом таких ламп является возможность регистрировать низкое давление — вплоть до глубокого вакуума с высокой точностью. Однако следует строго учитывать, что подобные приборы нельзя эксплуатировать, если давление в камере близко к атмосферному. Поэтому подобные преобразователи необходимо сочетать с другими датчиками Д., например, емкостными. К тому же, зависимость сигнала от измеряемого давления не является является линейной — она логарифмическая.

Из вышеизложенного становиться очевидно, что выбор датчика давления должен начинаться с выбора и анализа основных параметров, под которые подбирается метод измеряния (тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, пьезоэлектрический, ионизационный или иной).

Выбор вида выходного сигнала в зависимости от быстротечности процесса

Выбор выходного сигнала зависит от быстротечности изменений контролируемого процесса. Процессы (и соответствующие им выходные сигналы) могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременными. Именно быстропеременность давления зачастую является ключевым фактором при отказе от современных цифровых микропроцессорных датчиков в пользу, казалось бы, устаревших аналоговых преобразователей.

Спектр медленноменяющихся сигналов лежит в области низких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать медленоменяющийся сигнал, необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях.
Специально для медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие аналого-цифровые преобразователи — АЦП*. Они проводят измерение не мгновенного значения сигнала (которое изменяется под действием помех), а интегрируют сигнальную функцию за заданный промежуток времени, который заведомо меньше постоянной времени процессов, происходящих в контролируемой среде, но заведомо больше периода самой низкочастотной помехи.

Для измерения переменных давлений применяют датчики с аналоговым выходным сигналом, например, 0—20мА, 4—20мА и 0—5В, 0,4—2В.

Пьезоэлектрические датчики применяются для измерения быстропеременных процессов в диапазоне частот от единиц Гц до сотен кГц.

Общие определения, разъяснения и понятия относящиеся к датчикам давления

Цифровые электроконтактные (сигнализирующие) манометры (например, ЭКМ-1005/ЭКМ-2005, ДМ5001/ДМ5002 и другие) являются, по-сути, преобразователями (датчиками) давления с индикатором и дискретным электроконтактным выходом (э/м реле) и предназначены для измерения и непрерывного преобразования значения избыточного (а также, иногда и абсолютного, дифференциального или вакуумметрического) давлений неагрессивных и умеренно агрессивных сред в электрический унифицированный выходной сигнал (4-20мА) с отображением информации о давлении на цифровом табло (ЖК или СД-дисплей), а так же для управления внешними электрическими цепями в системах автоматического контроля и управления технологических процессов (АСУТП).

Параметры сигнализирующего устройства для электроконтактных манометров ЭКМ и датчиков

Сигнализирующее устройство по подключению внешних цепей имеет четыре варианта исполнения по ГОСТ 2405-88:
исп. V (исп. 5) (базовое исполнение) — левый контакт размыкающий (min), правый замыкающий (max) – оба указателя синие (5 исп.).
исп. III (исп. 3) — два размыкающих контакта: левый указатель (min) — синий, правый (max) — красный (3 исп.).
исп. IV (исп. 4) — два замыкающих контакта: левый указатель (min) — красный, правый (max) — синий (4 исп.).
исп. VI (исп. 6) — левый контакт замыкающий (min), правый размыкающий (max) – оба указателя красные (6 исп.).
При выборе исполнения следует учитывать, что варианты определяются относительно начала диапазона измерения (относительно нормальных условий производства и хранения).

2 Дополнительное оборудование и арматура для датчиков давления и манометров

I. Присоединение к процессу (подвод давления на вход прибора):
1. Монтажная арматура: отборные устройства(ОУ) и закладные конструкции (ЗК): бобышки (адаптеры вварные), отводы прямые и угловые (в т.ч. петлевые трубки Перкинса) или импульсные трубки (линии), манифольды.
2. Краны манометровые (до 16/25бар) или клапаны/клапанные блоки (свыше 2,5МПа), клапаны нажимные и предохранительные.

3. Прокладки/уплотнения медные, фторопластовые, паранитовые и др.
4. Переходники (резьбы-М/G/K нар/вну), муфты, бочонки (материал сталь, латунь, нержавейка).
5. Демпферы (гасители пульсаций гидроударов, дроссели), охладители (отводы-радиаторы), разделители мембранные РМ, капиллярные линии — КЛ и соединительные рукава мод-55004.
6. КМЧ – комплект монтажных частей (скоба, кронштейн, крепеж для монтажа на трубе, плите и пр.).
7. КПЧ – комплект присоединительных частей (присоединители: фланцы, штуцера, гайки-М20х1,5/G1/2, ниппели (сталь, нерж.), крепеж, уплотнения).
8. Для дифманометров-расходомеров: диафрагмы ДБС, ДКС, ДФК; сосуды СК, СУ, СР, универсальные СКУР-100/250.
Внимание — для приборов измеряющих дифференцтальное (разность, перепад) давление (дифманометры — перепадомеры, расходомеры, уровнемеры) необходимо предусмотреть двойной комплект присоединительных частей — КПЧ (для подключения к «плюсовой» и «минусовой» камере соответственно).

II. На выходе из прибора (по сигнальной линии):
1. Вторичные приборы: индикаторы-измерители, регуляторы с выходом, контроллеры, коммуникаторы, регистраторы/самописцы и пр.
2. Блоки питания БП-36/24В, преобразования, корнеизвлечения и барьеры искрозащиты (взрывозащиты-Exi).
3. Кабель и провода монтажные.
4. Пульты или коммуникаторы (для настройки параметров, калибровки, выбора режимов работы), модемы, конфигурационное программное обеспечение ПО.

III. Вокруг прибора:
Защитные кожухи. Монтаж в специальные утепляющие пожаробезопасные пылевлагозащитные шкафы и чехлы, применение специальных обогревателей для КИПиА.

см. подробнее про дополнительное/вспомогательное оборудование ПД

3 Виды исполнений датчиков давления по взрывозащите

а) Взрывозащищенное исполнение (Exi, Вн: Exd/Exsd)
Exi — взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «ia» и уровнем взрывозащиты «особо взрывобезопасный» (0); маркировка взрывозащиты «0ExiaIICT5X».

Вн: Exd/Exsd — взрывозащищенное с видами взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (d); «специальный» (S); уровнем взрывозащиты «взрывобезопасный» (1); маркировка по взрывозащите «1ExsdIIBT5X».

б) Невзрывозащищенное (общепромышленное исполнение — никак не обозначается при маркировке датчиков).

в) Исполнение повышенной надежности (для работы на объектах атомной энергетики — ОАЭ (АЭС и пр.)

4 Отличие интерфейсов RS485/RS422 от RS232 и USB

Важным элементом электронного блока современных цифровых датчиков давления является АЦП — Аналого-цифровой преобразователь (англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный бинарный код (цифровой сигнал), позволяющий микропроцессорному преобразователю иметь цифровой ЖК- или СД-индикатор, интерфейсы связи (RS485/RS232/USB и др.) и поддерживать протоколы управления и удаленного обмена данными (HART, ModBas и др.).

Интерфейс RS-485 (англ. Recommended Standard 485), EIA-485 (англ. Electronic Industries Alliance-485) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».

Стандарт RS-485 приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей, широко используемых в промышленной автоматизации.
В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом.
Передача данных в RS485 осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.

Так как интерфейсы RS485/422 реализованы на дифференциальных линиях связи, их помехозащищённость очень хорошая. Обычно применяется кабельное хозяйство с волновым сопротивлением 120 Ом. На концах линий обязательно ставятся согласующие резисторы. Линии RS485 могут быть длиной до 1 километра.

Интерфейс RS422 является «облегчённой» версией RS485. У него снижены выходные токи передатчиков и следовательно меньше нагрузочная способность. Для улучшения этих параметров применяются повторители данных.

Интерфейс RS485 реализуют магистральный принцип обмена данными. В нём может быть адресовано до 63 портов. Строго говоря, RS422 – радиальный интерфейс, но многие производители оборудования дополняют его возможностью магистрального подключения и частичной совместимостью с RS485 (со сниженными параметрами по нагрузочной способности).

б) Интерфейс RS232
Интерфейс RS232 построен на униполярных линиях передачи данных. Поэтому его производительность и максимальная длина кабеля невелики. RS232 применяется для подключения периферийного оборудования к управляющим компьютерам. RS232 является радиальным интерфейсом, поэтому понятие адреса в нём отсутствует. Эти факторы способствуют повышению эффективности работы интерфейса в системах сбора данных и с периферийным оборудованием.

в) Интерфейс USB
USB (ю-эс-би, англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Интерфейс USB получил широчайшее распространение и фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике.

Интерфейс USB позволяет не только обмениваться данными, но и обеспечивать электропитание периферийного устройства. Сетевая архитектура позволяет подключать большое количество периферии даже к устройству с одним разъёмом USB.

5 Про HART-протокол

HART-протокол (англ. Highway Addressable Remote Transducer Protocol) — цифровой промышленный протокол передачи данных, попытка внедрить информационные технологии на уровень полевых устройств.
Модулированный цифровой сигнал, позволяющий получить информацию о состоянии датчика или осуществить его настройку, накладывается на токовую несущую аналоговой токовой петли уровня 4—20мА. Таким образом, питание датчика, снятие его первичных показаний и вторичной информации осуществляется всего по двум проводам.
HART-протокол — это практически стандарт для современных промышленных датчиков. Приём сигнала о параметре и настройка датчика осуществляется с помощью HART-модема или HART-коммуникатора. К одной паре проводов может быть подключено несколько датчиков. По этим же проводам может передаваться сигнал 4—20мА.

HART-протокол был разработан в середине 1980-х годов американской компанией Rosemount. В начале 1990-х годов протокол был дополнен и стал открытым коммуникационным стандартом. Однако, полных официальных спецификаций протокола в открытом доступе нет — их необходимо заказывать за деньги на сайте фонда HART-коммуникаций. На март 2009 года доступна спецификация версии HART 7.2, поддерживающая технологию беспроводной передачи данных.

HART-протокол использует принцип частотной модуляции для обмена данными на скорости 1200 бод. Для передачи логической «1» HART использует один полный период частоты 1200 Гц, а для передачи логического «0» — два неполных периода 2200 Гц. HART-составляющая накладывается на токовую петлю 4—20мА. Поскольку среднее значение синусоиды за период равно «0», то HART-сигнал никак не влияет на аналоговый сигнал 4—20мА. HART-протокол построен по принципу «Ведущий — Ведомый», то есть полевое устройство отвечает по запросу системы. Протокол допускает наличие двух управляющих устройств (управляющая система и коммуникатор).

Существует два режима работы датчиков, поддерживающих обмен данными по HART протоколу:

Режим передачи цифровой информации одновременно с аналоговым сигналом — обычно в этом режиме датчик работает в аналоговых АСУ ТП, а обмен по HART-протоколу осуществляется посредством HART-коммуникатора или компьютера. При этом можно удаленно (расстояние до 3000 метров) осуществлять полную настройку и конфигурирование датчика. Оператору нет необходимости обходить все датчики на предприятии, он может их настроить непосредственно со своего рабочего места.

В многоточечном режиме — датчик давления передает и получает информацию только в цифровом виде.
Аналоговый выход автоматически фиксируется на минимальном значении (только питание устройства — 4 мА) и не содержит информации об измеряемой величине. Информация о переменных процесса считывается по HART-протоколу. К одной паре проводов может быть подключено до 15 датчиков. Их количество определяется длиной и качеством линии, а также мощностью блока питания датчиков. Все датчики в многоточечном режиме имеют свой уникальный адрес от 1 до 15, и обращение к каждому идет по соответствующему адресу. Коммуникатор или система управления определяет все датчики, подключенные к линии, и может работать с любым из них.

6 Отличие M-Bus от ModBus

Интерфейс M-Bus (Meter-Bus) — стандарт физического уровня для полевой шины на основе асинхронного интерфейса. Также под этим названием понимают коммуникационный протокол, используемый для связи устройств по этой шине. Интерфейс M-bus преимущественно применяется для приборов учета электрической энергии (электросчётчики), тепловой энергии (теплосчётчики), расходомеров воды и газа.

Протокол Modbus — открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи интерфейсы RS485, RS422, RS232, и сети TCP/IP (Modbus TCP). Также существуют нестандартные реализации, использующие UDP.

Не следует путать «MODBUS» и «MODBUS Plus». MODBUS Plus — приприетарный протокол принадлежащий Schneider Electric. Физический уровень уникальный, похож на Ethernet 10BASE-T, полудуплекс по одной витой паре, скорость 1 Мбит/с. Транспортный протокол — HDLC, поверх которого специфицировано расширение для передачи MODBUS PDU.

7 Предупреждение о воровстве контента статьи «Датчики давления»

Вышеприведенные материалы опубликованы с согласия правообладателя, любое копирование, в том числе и части текста возможно только с согласия правообладателя.

Заранее благодарим Вас за обращение в любое из предприятий группы компаний — ГК «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и другие) и обещаем приложить все усилия для оправдания Вашего доверия.

Виды технических (промышленных) датчиков давления (избыточного, дифференциального(перепада), абсолютного, вакуумметрического (разряжения), далее, сокращенно — ДД) в зависимости от определяющих технических характеристик (конкретные марки датчиков можно посмотреть, перейдя по ссылке):
1. Датчики давления с унифицированным токовым сигналом (0-5мА,  4-20мА) и цифровой выходом (интерфейс, протокол)
—  Малогабаритные датчики и экономкласс (для ЖКХ)
—  Однопредельные датчики (однодиапазонные)
—  Многопредельные датчики (многодиапазонные перенастраевыемые)
—  С электроконтактным (релейным, дискретным) выходом — ЭКМ
—  С цифровым выходом (RS232, RS485, USB; ModBus, HART-протокол)
2. Датчики с выходом по напряжения постоянного тока (0-1,-5,-10В)
3. Датчики с выходом взаимной индуктивности 0-10мГн
4. Датчики с пневматическим выходным сигналом 20-100кПа
5. Датчики гидростатического давления (датчики уровня) погружные и врезные (с торцевой открытой мембраной).
6. Нестандартные специальные датчики давления
(перегрузка, нестандартный диапазон и/или выход, высокотемпературное и защищенное исполнение и т.п.).
Подробнее о датчиках давления, их видах, принципах действия, конструктивных исполнениях, а также о технических характеристиках, особенностях выбора (как правильно выбрать, заказать, купить датчик), комплектации, областях применения, выходных сигналах, о ценах (см. общий прайс-лист на датчики давления), наличию на складе или сроках изготовления см выше и в соответствующих разделах сайта..

Оглавление раздела технические преобразователи / датчики давления

I.  Описание, определения и основные характеристики датчиков давления.
1. Виды измеряемого датчиками давления.
2. Виды исполнения сенсора (чувствительного элемента) и материал мембраны.
3. Класс точности и выходные сигналы датчиков давления.
4. Условия эксплуатации в зависимости от измеряемой и окружающей среды.
5. Параметры питания и способы монтажа датчиков давления.
6. Общие рекомендации о том как правильно выбрать, заказать и купить датчик давления.

В настоящее время ожидается дополнение и переиздание авторской статьи «Датчики давления: Аналитический обзор, сравнение видов и рыночных цен, анализ характеристик и преимуществ, правила профессионального подбора» моделей датчиков давления любого вида (избыточного, абсолютного, вакуумметрического, гидростатического и дифференциального (перепада) давления, в том числе и специальных нестандартных исполнений).

Вернуться в начало страницы.

Индуктивный датчик давления

Схема индуктивного датчика давления показана на рисунке.

До действием давления мембрана 1 деформируется, и увлекает за собой прикрепленный сердечник 2. при этом происходит изменение индуктивной связи между обмотками дифференциально-транформаторного преобразователя. Это изменение регистрируется измерительной аппаратурой.

Технические характеристики датчиков избыточного давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174

Датчик избыточного давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174 состоит из приемника давления и электронного блока. Электронный блок крепится на резьбовой части приемника давления. В электронном блоке размещены: электронная плата, крышки с уплотнениями, модуль ЖКИ, RFI фильтры, клеммная колодка, кнопки настройки датчика. Конструкция позволяет поворачивать корпус электронного блока относительно приемника давления на угол 270° вокруг общей вертикальной оси, при этом ограничения угла поворота предельными значениями обеспечиваются конструкцией узла поворот

Датчики давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174 (преобразователи) конструктивно могут быть выполнены в штуцерном и фланцевом исполнениях.

Отличие датчиков штуцерного исполнения  и фланцевого исполнения в конструкции приемника давления. Для штуцерного исполнения приемник давления состоит из корпуса и штуцера, в котором находится сенсор с измерительной мембраной. У фланцевого исполнения приемник давления состоит из сенсора с измерительными мембранами с плюсовой стороны (сторона высокого давления) и с минусовой стороны (сторона низкого давления), фланцев и крепежа.
В датчиках ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174 реализован пьезорезистивный метод измерения давления, основанный на измерении разности напряжений на сопротивлениях мостовой схемы интегрального чувствительного элемента из монокристаллического кремния при механическом воздействии на него. Чувствительный элемент закреплен на подложке из кремния, которая, в свою очередь, закреплена на измерительной мембране. При изменении давления рабочей среды меняется геометрия сопротивлений моста Уитстона и разность потенциалов на его выходах. После двойного преобразования электронным блоком аналогоцифрового-цифроаналогового сигнала, усиления, фильтрации, модуляции, токовый сигнал на выходе датчика пропорционален изменению давления рабочей среды.

Условия эксплуатации и параметры рабочей среды датчиков давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174

По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды датчики давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174 соответствуют исполнению УХЛ категории размещения 1 по ГОСТ 15150.
Рабочий диапазон температуры окружающего воздуха Тос для датчиков общепромышленного исполнения от минус 60° до плюс 85°С. У ЖК-индикатора (код LCD) рабочий диапазон температуры окружающего воздуха от минус 30° до плюс 85°С.

Основные метрологические параметры датчика давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174

*Рабочая температура зависит от выбранной модели **Зависит от кабельного ввода.

Опросный лист и форма заказа датчиков давления ЭМИС-БАР-103,-105,-113,-173,-174

Опросный лист на заказ КМЧ к преобразователям ЭМИС-БАР высылается по запросу.

HART-коммуникатор и программное обеспечение для ПК не входят в комплект поставки, и заказываются отдельно.

Другое возможное дополнительное оборудование для преобразователей давления, которое можно купить (заказать):

I. Присоединение к процессу (подвод давления на вход ПД):
1. Монтажная арматура: отборные устройства(ОУ): бобышки (адаптеры вварные), отводы прямые и угловые (в т.ч. петлевые трубки Перкинса) или импульсные трубки (линии).
2. Краны манометровые (до 16/25бар) или клапаны/клапанные блоки (свыше 2,5МПа), клапаны нажимные и предохранительные.
3. Прокладки/уплотнения медные, фторопластовые, паранитовые и др.
4. Переходники М/G/K нар/вну, муфты, бочонки (материал сталь, латунь, нержавейка).
5. Демпферы (гасители пульсаций гидроударов), охладители (отводы-радиаторы), разделители мембранные РМ, капиллярные линии и соединительные рукава мод-55004.
6. КМЧ – комплект монтажных частей (обычно: скоба, кронштейн, крепеж).
7. КПЧ – комплект присоединительных частей (обычно: фланцы, штуцера, гайки-М20х1,5/G1/2, ниппели (сталь, нерж.), крепеж, уплотнения).

II. На выходе из прибора (по сигнальной линии):
1. Вторичные приборы: измерители(индикаторы), регуляторы с выходом, регистраторы/самописцы и пр.
2. Блоки питания БП-36/24В, преобразования и барьеры искрозащиты (взрывозащиты-Exi).
3. Кабель и провода монтажные.

III. Вокруг прибора:
Защитные кожухи. Монтаж в специальные утепляющие пожаробезопасные пыле-влагозащитные шкафы и чехлы, применение спец. обогревателей.

Возможные ошибки при оформлении заказа на цифровые преобразователи давления ЭМИС-БАР-ДИ

Ввиду  относительного многообразия исполнений (см. форму-код заказа выше), сложности обозначения и формы заказа, рекомендуем быть внимательными при оформлении заказа на электронные цифровые датчики — преобразователи  давления ЭМИС-БАР-ДИ, в т.ч. учитывать возможные варианты записи обозначения и встречающиеся ошибки при заказе. Например, нам доводилось сталкиваться с такими ошибками в заявках:
— неправильное или некорректное название прибора: измерительный преобразователь напора, разряжения (тяги), сенсор, манометр, дифманометр, перепадомер, напоромер (тягомер) с унифицированным токовым выходным сигналом, пневмореле, регистратор, индикатор, детектор, сигнализатор  и т.п.
— орфографические ошибки, опечатки, ошибки в условном обозначении: Эмес, Э-МС-bar, Э-МИС-БР, ЕМИС (первая буква Е вместо Э), EMIC, EMIS-BAR и т.п.;.
— ошибки написания связанные с переводом, транслитераций или раскладкой клавиатуры, например:  pressure transmitter EMIS-BAR, overpressure sensor EMIS-BAR-103,-105,-113,-173,-174,datchik izbytochnogo davleniya ehmis-bar-103-105-113-173-174, «VBC-<FH-103, ‘vbc-,fh-174 (в En-раскладке) и т.д. и т.п.

Мы будем рады, если вышеизложенная информация оказалась полезна Вам, а также заранее благодарим за обращение в любое из представительств группы компаний «Теплоприбор» (три Теплоприбора, Теплоконтроль, Промприбор и другие предприятия) и обещаем приложить все усилия для оправдания Вашего доверия.