Датчик давления название

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.

Такие приборы представляют собой измерительные устройства с чувствительными элементами, изменяющими физические параметры в зависимости от давления окружающей среды.

В отличие от манометров, которые только измеряют давление и демонстрируют показания на шкале, датчики еще и преобразуют полученную величину в унифицированный сигнал или цифровой код, который передается по сети технической системы и используется для регулирования всего процесса.

Таким образом, в датчиках обязательно предусматривают не только приемник давления (чувствительный элемент), а и устройства вывода информационного сигнала. И все места стыков и соединений защищаются герметичными соединениями.

Классификация

Датчики давления классифицируют по нескольким признакам. Первый из них — измеряемая характеристика:

Еще одна классификация — по методу измерения давления:

В зависимости от всех этих характеристик выделяют следующие типы датчиков:

Также выпускаются приборы с разной степенью чувствительности. Некоторые работают с минимальной погрешностью, но требуют больше времени для проведения измерений. Их целесообразно использовать там, где показатели давления в системе стабильны. Если же эта величина сильно изменяется за короткий промежуток времени, то решают “пожертвовать” точностью в пользу скорости проведения измерений.

Области применения

Датчики давления как устройства, преобразующие измеряемую величину в унифицированный цифровой сигнал, могут использоваться в сфере ЖКХ, на производстве (химическом, пищевом, нефтехимическом, в машиностроении, металлургии, судостроении, энергетике) и для проведения лабораторных экспериментов.

В жилищно-коммунальных хозяйствах и в быту такие устройства монтируются в системы теплового учета и автоматического контроля инженерных сетей. Большинство моделей универсальны и рассчитаны на использование в жидких, газообразных и химически агрессивных средах. В системах контроля за технологическими процессами (в фильтрах, насосах, открытых и закрытых емкостях) часто используются датчики дифференциального давления, а приборы, измеряющие разность давления, широко применяются на предприятиях энергетической отрасли.

Критерии выбора

При подборе подходящего устройства обязательно учитывают:

Компания «Измеркон» предлагает наиболее востребованные датчики, задатчики, регистраторы, сенсоры и преобразователи давления с высокой точностью. Также здесь можно приобрести цифровые манометры.

Все это — продукция швейцарской компании KELLER. Такое оборудование высокой точностью, стабильностью, надежностью электрических разъемов и технологических присоединений. Для подбора подходящего измерительного устройства в соответствии с требованиями технологического процесса и оборудования достаточно оставить онлайн-заявку или заказать обратный звонок.

Очень часто приходится слышать от наших потребителей использование каждого из этих терминов с совершенно разными смысловыми посылами.

Попробуем разобраться и сформулировать определения этих терминов.

Сенсоры давления vs датчики давления

Сенсор давления – это чувствительный элемент, который определенным образом реагирует на изменение давления. Т.е. создаваемое давление непосредственно изменяет свойства сенсора  емкость, сопротивление и пр.) и таким образом, мы получаем информацию об этом давлении.

На рисунке изображена пластина с пьезорезистивными сенсорами давления

Датчик давления – это наиболее часто встречающееся и всеобъемлющее понятие. Многие специалисты к датчикам давления относят и реле давления  прессостаты), т.е.  приборы, задача которых не выдавать значение давление, а срабатывать на Включение/ Выключение контактов при достижении определенных заданных изначально давлений. Иногда можно даже встретить специалистов, которые называют и манометры датчиками давления.

Но какое же все-таки определение датчиков давления является наиболее правильным? С нашей точки зрения датчик давления – это устройство готовое к измерению давления. Т.е. устройство содержащие в своем составе сенсор давления, имеющее корпус с возможностью монтажа в процесс и электрические выводы виде штырьков, проводов или даже специальных электрических коннекторов.

На рисунках изображены:

Cлева – датчик абсолютного давления со специальным фланцем под сваркуСправа – датчик дифференциального давления, крепление датчика производится при помощи уплотнительных колец

GSM датчики давления воды — это незаменимая технология для автоматизации системы управления водоснабжения. Благодаря этим устройствам, можно легко контролировать давление воды и сократить ресурсопотребление, что в свою очередь приводит к экономической выгоде.

Что такое GSM датчики давления воды?

GSM датчики давления воды — это современное электронное оборудование, которое предназначено для мониторинга давления воды в трубопроводах. Посредством телефонной сети GSM, датчики передают информацию о давлении воды на сервер, где они обрабатываются и отображаются оператору. Эта информация может быть использована для принятия решений по оптимизации работы системы водоснабжения.

GSM датчик давления воды — это устройство, которое может измерять показатели давления и преобразовывать их в стандартизированный сигнал. Эти приборы оснащены встроенной батареей, что позволяет использовать их на местах, где отсутствует электрическая сеть. В отличие от манометра, датчик не только измеряет давление, но и контролирует поддержание заданных параметров, что делает его гораздо более удобным для использования.

Датчики, которые предназначены для контроля за давлением воды, находят свое применение в системах водоснабжения, а также в системах отопления, где в качестве теплоносителя используется вода.

GSM датчики давления воды устанавливаются на определенном участке трубопровода, где они могут контролировать давление воды. Когда давление в трубопроводе изменяется, датчики передают информацию на сервер, который затем обрабатывает данные и отображает их на экране монитора.

Если Вы используете датчик для контроля за отопительной системой, то с его помощью можно предотвратить перегрузки и гидроудары. А датчики, которые устанавливаются на насосных станциях, способны снижать нагрузки на оборудование, увеличивать срок эксплуатации станции и обеспечивать ее плавный запуск.

Однако при выборе GSM датчика давления воды стоит обратить внимание на такие параметры, как: диапазон измерения давления, тип подключения (электросеть или аккумулятор), диапазон рабочих температур (учитывая условия эксплуатации оборудования), погрешность измерений (которая может варьироваться от 0,5 до 1 процента), периодичность измерений и возможность индивидуальных настроек. Также следует учитывать, что чем сложнее система водоснабжения и отопления, тем более точными должны быть измерения, поэтому при выборе датчика не стоит экономить на качестве, чтобы получить наиболее точный и эффективный результат.

Применение GSM датчиков давления воды

Благодаря GSM датчикам давления воды можно сократить расход воды и оптимизировать работу системы водоснабжения, снизить уровень риска аварии и увеличив производительность системы.

В промышленных объектах: GSM датчики давления воды могут использоваться в промышленных объектах, где важно контролировать и оптимизировать работу системы водоснабжения.

Технология GSM датчиков давления воды является незаменимой при автоматизации системы управления водоснабжения. Эти датчики позволяют контролировать давление воды и сократить ресурсопотребление в  рамках системы АСКУВ, что приводит к экономической выгоде. Они широко применяются в различных отраслях экономики, таких как промышленность, агропромышленный комплекс и частные дома. Если стоит задача оптимизировать работу своей системы водоснабжения и увеличить ее производительность, то необходимо использовать GSM датчики давления воды.

Что такое преобразователь давления

Датчик-реле давления (далее сокр. РД, также сигнализатор, прессостат) — это устройство предназначенное для контроля и регулирования избыточного давления или разряжения (путем переключения контактов электрической цепи) жидких или газообразных сред (не вязких, не кристаллизующихся, не агрессивных к материалам, контактирующим с измеряемой средой) с максимальной рабочей температурой для данного типа датчиков-реле. Если измеряемая среда является вязкой, кристаллизующейся или агрессивной, то возможно применение датчика-реле давления с подключением к процессу через мембранный разделитель — РМ (РМ-5319,-5321 и др.)
Также см. датчики-реле разности(перепада) давления (или реле дифференциального давления, сокр. РДД).

Подробнее о марках, поставляемых датчиков-реле давления и разряжения, а также о их технических характеристиках, принципах действия, основах выбора (см. как правильно выбрать, заказать и купить сигнализатор), областях применения, о ценах (см. прайс-лист РД и РДД), наличию на складе или сроках изготовления датчиков-реле давления см. ниже.

Принцип работы и области применения датчиков-реле давления РД

Принцип работы датчика-реле РД (прессостата, сигнализатора) заключается в следующем: когда значение давления в контролируемой системе достигает определенной уставки, заданной заранее, происходит переключение однополюсного перекидного контакта (1SPDT *), и реле срабатывает, замыкая или размыкая электрическую цепь. В момент, когда давление изменяется (падает) на величину настраиваемого дифференциала (ΔP), реле автоматически возвращается в исходное положение, поэтому датчики-реле давления относятся к категории автоматических приборов.

Универсальность реле давления заключается в возможности работать как при повышении, так и при понижении давления.
Исполнение многих датчиков-реле РД и их коммутационная способность* позволяет использовать их напрямую при управлении насосами или другими исполнительными механизмами без дополнительных устройств (промежуточные реле, устройства разгрузки контактов и т.п.).

Область применения реле давления РД: системы теплоснабжения, вентиляции, водоснабжения, машиностроительная отрасль, защита различных механизмов, в частности, реле давления устанавливаются в насосных установках для защиты от сухого хода, вызванного резким снижением давления в системе. В компрессорах РД обеспечивают работу агрегата в автоматическом режиме.
Широкое применение модели РД также  получили в системах кондиционирования, холодильных установках, бойлерных, котельных, тепловых пунктах, системах пожаротушения, компрессорных и других объектах промышленности, энергетики и жилищно-коммунального хозяйства — ЖКХ, где требуется надежное и точное двухпозиционное релейное регулирование заданного порога давления.

Основные области применения сигнализатора давления РД:
— Теплоснабжение
— Водоснабжение
— Вентиляция
— Кондиционирование
— Пожаротушение

Дополнительное оборудование для датчиков-реле и сигнализаторов давления

Присоединение к процессу (подвод давления на вход прибора):
Монтажная арматура: отборные устройства(ОУ): бобышки, отводы (в т.ч. петлевые Перкинса)
Импульсные трубки (обычно медная трубка D=6,8,10мм под развальцовку (гайка), пайку (ниппель) или с фитингами)).
Краны манометровые (до 16/25бар) или клапаны/клапанные блоки (свыше 2,5МПа).
Переходники (сталь, латунь, нерж.), демпферы (гасители пульсаций гидроударов), охладители (радиаторы), разделители мембранные РМ, соединительные рукава мод-55004.
Комплект монтажных (КМЧ) и присоединительных (КПЧ) частей.
На выходе из прибора:
Вторичные приборы и автоматика, имеющие релейные входы (контроллеры, регуляторы и пр).
Клапана электромагнитные (соленоидные)* и запорно-регулирующие КЗР.
Кабель и провода монтажные.
см. подробнее про дополнительное/вспомогательное оборудование ПД

Разрешительная и техническая документация

По заявке потребителя могут быть высланы карта(форма) заказа (опросный лист), сертификат, разрешения на применение, паспорт изделия, техническое описание и руководство по эксплуатации, описание типа и методика настройки, а также прочая разрешительная и техническая документация.

Подробное техническое описание и руководство по эксплуатации содержит следующие разделы:
— назначение, описание и обозначение типов (марка, модель);
— технические данные (такие характеристики: диапазон измерений (настройки уставок) и допускаемой погрешности на срабатывание и пр.);
— устройство и работа (принцип действия, конструкция и пр.);
— условия эксплуатации, степени защиты и устойчивости;
— монтаж, уплотнения, условия хранение;
— указание мер безопасности при монтаже и эксплуатации;
— условий хранения, транспортировки, правила монтажа, эксплуатации и демонтажа;
— методика настройки и перенастойки;
— техническое обслуживание и ремонт (неисправности, причины, методы и способы устранения);
— упаковка, маркировка, транспортирования маркировка;
— масса, габаритные и присоединительные размеры;
— дополнительное оборудование, запчасти и принадлежности (ЗиП).

*- Дополнительная информация, определения, понятия и разъяснения

Коммутационная способность (коммутационная износостойкость контактов) реле характеризуется значением коммутируемой ими мощности, при которой контакты выполняют определенное число коммутаций.
Коммутационная способность контактов, т.е. условия, при которых контакты надежно работают в течение положенного срока службы, зависит, во-первых, от свойств коммутируемой цепи, во-вторых, от длительности прохождения тока через контакт и, в-третьих, — от скорости переключения.
В тех случаях, когда коммутационная способность контактов ключа управления оказывается недостаточной, схема дистанционного управления дополняется контакторами — аппаратами, которые способны коммутировать значительные токи.

Обозначение контактов реле на схемах — SPST и SPDT:
На схемах и на корпусах реле можно найти американские и английские обозначения для контактов следующего вида:
• SPST — single pole, single throw: нормально замкнутый (SPST-NC или А form contact) или нормально разомкнутый (SPST-NO или В form contact) контакт;
• SPDT — single pole, double throw: переключающий контакт (SPDT-C/0 или С-form contact).

Электромагнитный (соленоидный) клапан — электромеханическое устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов. Такой клапан состоит из корпуса, соленоида (электромагнита) с сердечником, на котором установлен диск или поршень, регулирующий поток.

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.

ВНИМАНИЕ! Будьте осторожны при выборе поставщика — на российском рынке приборов контроля давления имеются дешевые некачественные копии датчиков-реле (сигнализаторов) избыточного давления (напора) и разряжения (тяги): аналоги, подделки и неликвиды, лишенные должного сервиса, гарантии, с меньшими или истекающими гарантийными сроками, без дополнительных опций и полной комплектации; поэтому, возможно, имеющие более низкую цену, чем оригинальные изделия.

Вернуться в начало страницы

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.

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.).

а) Интерфейс RS-485

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.

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.