Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор.

Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор. Анемометр

Что такое датчик давления

Датчиком давления называют контрольное оборудование, отвечающее непосредственно за измерение указанного показателя.

Области его применения бывают разнообразными:

  • нефтедобывающая, газодобывающая, перерабатывающая отрасль;
  • химическая промышленность;
  • энергетика;
  • пищевое производство;
  • множество других направлений.

В быту самый очевидный пример — это сенсоры давления для насосной станции в системе автономного водоснабжения жилого дома (дачи, коттеджа).

Схематическое изображение, где находится датчик давления в водопроводе:

На схеме можно найти два измерителя, управляющие включением основного и дополнительного насосов. Они обеспечивают равномерную подачу воды независимо от ее потребления конечными пользователями.

Иногда такие устройства называют манометрами. Это не совсем верно, поскольку манометр — это готовый прибор, визуально показывающий величину давления в удобном для человеческого восприятия виде. Датчик же лишь элемент системы измерения, непосредственно воспринимающий физическую величину и передающий измерительный сигнал для дальнейшей обработки.

2. При подборе датчиков давления обоих групп, необходимо уточнять следующие особенности применения:

  • Требования по гигиене: пищевая и фармацевтическая промышленность предъявляют высокие требования к датчикам давления по санитарности как в месте контакта с продуктом, так и снаружи (как правило,
    исполнение полностью из нержавеющей стали). В ассортименте ООО «КИП-Сервис» представлены датчики давления KLAY-INSTRUMENTS, которые специально разработаны для применения в молочной, пивоваренной и пищевой промышленности.
  • Наличие сертификатов: зачастую, для различных применений, помимо обычного сертификата соответствия ГОСТ Р (или декларации соответствия), требуются дополнительные сертификаты. Например, для систем
    учета необходим сертификат об утверждении типа средств измерения; для применений датчиков давления в пищевой промышленности требуется заключение СЭС, для применений на опасных производствах требуется разрешение Ростехнадзора и т. д.
  • Требования по взрывозащите: на взрывоопасных производствах (например, нефтегазовая, химическая, спиртовая промышленности) используются датчики давления во взрывобезопасном исполнении. Наибольшее распространение для датчиков получили 2 вида взрывозащиты — искробезопасные цепи Ex ia и взрывонепронициаемая оболочка Ex d, выбор которого обуславливается спецификой применения.
  • Тип измеряемой среды: если измеряемая среда является вязкой, агрессивной, слаботекучей или обладает какими-либо другими специфичными свойствами (например, наличие частиц грязи), эти особенности
    также необходимо учесть. Возможно для данного применения необходимо использование мембранных датчиков давления (оборудованных разделительной мембраной), которые обеспечивают защиту чувствительного элемента датчика от воздействия агрессивных сред.
  • Наличие внешних воздействий: наличие вибрации, электромагнитных полей или других механических или электрических воздействий.

Тип соединения датчика с процессом

Тип соединения датчика с процессом — тип механического включения датчика давления в процесс, для осуществления измерений. Наиболее популярными соединениями для преобразователей давления общепромышленного исполнения являются резьбовые соединения G1/2″ DIN 16288 и M20x1,5.

При подборе датчика тип соединения необходимо уточнять для обеспечения удобства монтажа в существующую систему без осуществления дополнительных работ (сварка, нарезка другого типа резьбы и т. п.)Наиболее разнообразными по типам используемых соединений с процессом являются пищевая, целлюлозно-бумажная и химическая промышленности.

Выбор типа соединения наиболее актуален для пищевой промышленности, т. к. наряду с удобством, соединение в первую очередь должно обеспечивать «санитарность» и отсутствие «мертвых зон» для процесса санитарной обработки. Для датчиков давления, предназначенных для работы в контакте с пищевыми продуктами, существуют специальные сертификаты, подтверждающие их «санитарность» – Европейский сертификат EHEDG (European Hygienic Equipment Design Group)

и Американский сертификат 3A Sanitary Standards. В России для датчиков, контактирующих с пищевыми средами, необходимо наличие Санитарно- эпидемиологического заключения. В ассортименте ООО «КИП-Сервис» требованиям данных сертификатов удовлетворяют датчики серий 8000-SAN и 2000-SAN компании KLAY-INSTRUMENTS.

Параметры окружающей среды

При подборе преобразователей давления следует учитывать следующие параметры окружающей среды:

  • Температура окружающей среды;
  • Влажность окружающей среды;
  • Наличие агрессивных сред;

Все параметры окружающей среды должны находиться в допустимых пределах для выбираемого датчика давления.

В случае наличия в окружающей среде агрессивных веществ, многие производители датчиков давления (в том числе KLAY-INSTRUMENTS BV) предлагают специальные исполнения, устойчивые к химическим воздействиям.При работе в условиях повышенной влажности при частых перепадах температуры датчики давления многих производителей сталкиваются с проблемой коррозии сенсора давления.

Основная причина коррозии сенсора датчиков давления — образование конденсата. Датчикам избыточного давления, для измерения относительного давления, необходима связь сенсора с атмосферой. У недорогих датчиков сенсор связан с атмосферой за счет не герметичности корпуса (коннектор IP65); влажный воздух, при такой конструкции, после попадания внутрь датчика конденсируется при понижении температуры, тем самым постепенно вызывая коррозию измерительного элемента.

Для применения в процессах, где обычные датчики давления выходят из строя из-за коррозии сенсора, идеально подходят промышленные датчики давления KLAY-INSTRUMENTS. У преобразователей давления KLAY связь сенсора с атмосферой осуществляется через специальную «дышащую» мембрану из материала Gore-Tex, которая препятствует проникновению влаги внутрь датчика.

Тип выходного сигнала датчика давления

Самым распространенным аналоговым выходным сигналом для датчиков давления является унифицированный токовый сигнал 4…20 мА.Практически всегда 4 мА соответствуют нижнему значению диапазона измерений, а 20 мА – верхнему, но иногда встречается реверсивный сигнал (как правило на вакуумных диапазонах).

Также в промышленности встречаются датчики давления с другими типами аналогового выходного сигнала, например: 0…1 В, 0…10 В, 0…20 мА, 0…5 мА, 0…5 В. В номенклатуре датчиков давления, складируемых ООО «КИП-Сервис», присутствуют только датчики с выходным сигналом 4…20 мА.

Для получения другого типа выходного сигнала из 4…20 мА можно использовать универсальныйпреобразователь сигналов Seneca Z109 REG2, который осуществляет взаимное преобразование практически всех типов унифицированных сигналов по току и напряжению, при этом обеспечивая гальваническую развязку.

Интеллектуальные датчики давления, помимо основного сигнала 4…20 мА, могут быть изготовлены в исполнении с поддержкой протокола HART, который может использоваться для настройки или получения информации о состоянии датчика и дополнительной информации.

Помимо аналогового выходного сигнала, интеллектуальные датчики давления также бывают с цифровым выходным сигналом. Это датчики с выходом по протоколу Profibus PA, который использует в своих
устройствах компания SIEMENS.

Требуемая точность измерений

При расчете погрешности измерений датчиков давления, необходимо учитывать, что помимо основной погрешности существует дополнительная погрешность.

Основная погрешность – значение погрешности датчика давления относительно диапазона измерений, заявленная заводом изготовителем для нормальных условий эксплуатации. Как правило, под нормальными условиями эксплуатации понимают следующие условия:

  • Температура окружающей и рабочей среды – 20 °C;
  • Давление рабочей среды – в пределах диапазона измерений датчика;
  • Нормальное атмосферное давление;
  • Отстуствие турбулентности потока или других явлений, в месте установки датчика, способных повлиять на показания.

Дополнительная погрешность — значение погрешности, вызванное отклонением условий эксплуатации от нормальных, ввиду особенностей данного конкретного применения. Одной из основных составляющих дополнительной погрешности является температурная погрешность, которая указывается в технической документации к датчикам давления и может быть рассчитана для конкретного значения температуры рабочей среды.

Также дополнительную погрешность может вызывать турбулентность потока измеряемой среды, изменение плотности среды при гидростатическом измерении уровня, динамические нагрузки на оборудование во время перемещения в пространстве (судна, транспорт и т. д.) и другие возможные факторы.

Виброэлемент

Вибрационные датчики давления функционируют посредством измерения изменения резонансной частоты вибрирующих элементов. Ток проходит через провода, индуцируя электродвижущую силу в проводе. Затем усилие увеличивается, что вызывает колебание проволоки.

Давление влияет на этот механизм, с помощью влияния на сам провод: повышение давления уменьшает напряжение в проводе и, таким образом снижает угловую частоту колебаний провода. При измерении абсолютных давлений, датчик размещен в цилиндре под вакуумом.

Эти датчики измерения абсолютного давления являются очень эффективными: они производят повторяемые результаты и слабо подвержены влиянию температуры. Им не хватает чувствительности в процессе измерения, тем не менее, таким образом, они не очень подходят для процесса, в котором необходимо отслеживать кратковременные изменения давления. Диапазон давления: 0,0035 – 0,3 МПа с чувствительностью 1E-5 МПа.

Ниже показан вибрационный датчик давления:

Вибрационный датчик давления в цилиндре (для абсолютного давления), показан ниже:

Виды датчиков температуры в системе гбо

Различают следующие виды датчиков температуры, которые входят в газовую систему:

  1. Датчик температуры редуктора ГБО 4 поколения. Служит для того, чтобы система знала, какая температура в данный момент времени на редукторе-испарителе. Измеряет температуру в рабочем редукторе и передает информацию ЭБУ, помогая системе переходить в нужный момент с бензина на газ. Это очень маленькие приборы весом примерно 0,015 г. Отличаются по посадочной резьбе в зависимости от конструкции редуктора и по сопротивлению (2,2 кОм, 4,7 кОм, 10 кОм). Подбирая данное устройство для редукторов разных брендов (OMVL, Romano, Lovato) нужно смотреть на маркировку, которая указывается на упаковке или пишется на проводах.
  2. Датчик температуры газа, необходимый для осуществления дополнительных коррекций в блоке для впрыска и для сбора информации о температурной величине, при которой газовая смесь проникает в цилиндры. Устройство может монтироваться на тройнике газовой магистрали, которая идёт на форсунки. Значение сопротивления 2,2 кОм, 4,7 кОм либо 10 кОм. Как вариант, эти датчик находится в самом МАП-сенсоре, дополнительно к датчикам давления и разрежения.
Про анемометры:  Бытовые газовые котлы Фондитал (Fondital)

МАП, в котором есть температурный датчик, измеряющий параметры газа, подающегося на форсунки, называют комбинированным. Эти приборы присутствуют в ГБО Stag-300.

Датчик температуры редуктора ГБО представляет собой прибор из металла в виде колбы, на которой имеется резьба. Пару выходящих из него проводов подсоединяют к ЭБУ. Прибор устанавливают на редуктор в специально отведённый для этого паз. Подбирают устройства исходя из информации о производителе электроники и модели инжекторной системы.

У разных приборов свои технические параметры, которые различаются по сопротивлению. Чтобы не исказились полученные величины, следует правильно подобрать нужный тип.

Индуктивный датчик давления

Индуктивные датчики давления в сочетании с диафрагмой или трубкой Бурдона. Ферромагнитный сердечник прикреплен к упругому элементу и имеет первичную и две вторичные обмотки. Ток подается на первичную обмотку. Когда сердечник по центру то то же напряжение будет индуцироваться к двум вторичными обмотками.

Ниже показан пример индуктивного датчика давления с использованием диафрагмы. Для этого вида датчика давления, принимая камеру 1 в качестве эталонной камеры с опорным давлением Р 1   подающегося и катушку заряжаемую эталонным током. Когда давление в других камерах изменяется, диафрагма движется и индуцирует ток в другой катушке, который измеряется и выражает измеренное значение тока в единицах давления.

Такие датчики могут быть использованы с любым упругим элементом (хотя, как правило, используются в сочетании с диафрагмой или трубкой Бурдона). Чтение значения создаваемого давления, будет определяться калибровкой напряжения. Таким образом, диапазон давления, в котором может быть использован этот датчик определяется относительно упругого элемента, но лежит в диапазоне от 250 Па – 70 МПа.

Как определить неисправность датчика температуры редуктора?

Определить, когда датчик температуры газового редуктора вышел из строя, можно по следующим признакам, которые сложно не заметить:

  1. Двигатель внутреннего сгорания не переходит на газовую смесь.
  2. Испаритель не прогрелся до оптимального показателя температуры, а двигатель уже перешёл на газовую смесь.

Как проверить датчик температуры на редукторе ГБО? Нужно выкрутить его из редуктора и измерить сопротивление. При комнатной температуре оно должно выжать 1,6 кОм, при нагреве будет начинает падать. Если при нагреве датчика примерно до 60℃ сопротивление падает до 0,5 кОм и вновь резко идёт до бесконечности, значит, присутствует обрыв цепи.

Если прибегнуть к хитрости, и запрограммировать ЭБУ на функцию «теплый старт», машина заведётся сразу на газе. При такой раскладке быстрее изнашиваются инжекторы и редуктор, а на холоде в зимнее время двигатель машины не заведётся вообще.

В настоящее время в продаже имеются несколько моделей газовых контроллеров которые не требуют подключения датчика температуры редуктора. Этим системам, чтобы они перешли со штатного топлива на газовую смесь, нужны такие параметры, как давление и температура газа, количество оборотов ДВС. Данная модификация газобаллонного оборудования имеет свои достоинства и недостатки.

Мастера не видят особых отличий в функционировании ЭБУ ГБО с возможностью подключения температурного датчика или без него. В целом на производительность ГБО это не влияет.

Современное газобаллонное оборудование относится к новым технологиям в области питания горючим транспортных средств. Производители постоянно работают над совершенствованием своих систем. Принцип работы ГБО 4 -й генерации остаётся прежним, но вот его конструктивные элементы могут по-разному настраиваться и монтироваться.

Мембраны (диафрагмы)

Мембраны изготовлены из круглых металлических дисков или гибких элементов, таких как резина, пластик или кожа. Материал, из которого изготовлена ​​мембрана зависит от того используется ли свойства упругости этого материала или ему должен противостоять другой элемент (например – пружина).

Мембраны изготовленные из металлических дисков используют упругие характеристики, а тем, которым противостоят другие упругие элементы, изготовлены из гибких элементов. Мембраны очень чувствительны к резким изменениям давления. Мембраной изготовленной из металла можно измерить максимальное давление равное примерно 7 МПа, а мембраной использующей упругий тип материала можно измерять чрезвычайно низкие давления (0,1 кПа – 2,2 МПа) при подключении к емкостным преобразователям или к датчикам перепада давления.

Диафрагмы бывают плоские, гофрированные и капсульного типа. Как отмечалось ранее, мембраны очень чувствительны (0,01 МПа). Они могут измерять дробные разности давления на очень маленьком диапазоне (скажем, давления нескольких дюймов воды) (эластичный тип) или большие перепады давления (приближаясь к максимальному диапазону в 207 кПа) (металлический тип).


Мембраны очень универсальны – они обычно используются в очень агрессивных средах или в ситуациях с экстремальными избыточными давлениями.

Примеры упругих элементов датчиков давления показаны ниже: 

Механические

Группа устройств, в которых давление внутри системы приводит к механическому движению частей сенсора относительно неподвижного основания. Это перемещение регистрируется прибором.

Достоинством измерителей данной группы служит их очень высокая чувствительность в некоторых диапазонах, где другие конструкции недостаточно эффективны. Так датчик низкого давления в вакуумной системе должен реагировать на изменения порядка 0.01 Мпа. Этого можно добиться, применяя чувствительную мембрану.

Другой тип механического измерителя — трубка Бурдона. Используется в приборах, в которых нет электроники, непосредственно воздействуя на стрелку. По этому принципу действуют механические манометры, а также глубиномеры (включая наручные для водолазов).

Похожий принцип реализован в знакомых многим автомобильных указателях моторного масла. Упругий элемент реагирует на сжатие, через толкатель перемещая подвижный контакт по обмотке реостата. Электрическое сопротивление изменяется, что и регистрирует прибор.

Назначение и принцип действия

Безупречное функционирование датчиков ГБО 4 поколения обеспечивает стабильность показателей оборудования. Строгий контроль над температурными параметрами сводит к минимуму вероятность опасных ситуаций, которые могут возникнуть в результате увеличения температурных значений выше предельных значений.

Датчик температуры ГБО 4 поколения функционирует в паре с датчиками давления. Такой принцип сбора и передачи информации необходим для обеспечения надёжной и экономичной работы ДВС на газе.

Данные устройство устанавливают в следующих узлах ГБО:

  1. напрямую в редукторе для контроля температуры газа в испарителе;
  2. перед редуктором для анализа уровня давления в газовом резервуаре.

Благодаря такому конгломерату система может определять количество оставшегося горючего в газовой ёмкости. Умный электронный блок управления данную информацию транслирует на панель управления.

Информация, которую собрал датчик температуры газа ГБО, позволяет ЭБУ настраивать экономичный впрыск топлива. Если эти этапы нарушаются, можно не рассчитывать на корректное функционирование газового оборудования. Таким образом, исключается вероятность проникновения холодного газа в прогретый редуктор и соблюдается температурный баланс, нужный для плавного хода машины.

Чтобы датчик температуры газа ГБО 4 поколения выполнял своё важное предназначение, давал возможность ЭБУ максимально точно рассчитать момент впрыска газового горючего, его настраивают индивидуально под определённое оборудование. Необходимо учитывать технические особенности модели автомашины. Если этого не сделать, отправляемые прибором величины не будут соответствовать реальным.

Преимущества

Каждый из представленных приборов обладает высокой точностью измерений на уровне лучших мировых образцов. При специальном заказе основная приведенная погрешность составляет 0,04%. Также они отличаются долговременной стабильностью — не более 0,1% в течение 5 лет (или 0,02% в течение года).

Имеется возможность настройки (в том числе калибровки нуля) с кнопок непосредственно во взрывоопасной зоне, без нарушения взрывозащиты корпуса, а также обеспечена работа с фирменным программным обеспечением «ЭМИС» — Интегратор». Межповерочный интервал составляет 5 лет.

В 2022 году, в целях проведения ОПИ, преобразователи «ЭМИС-БАР» были поставлены на объект УРМЦ «Газпром – Трансгаз – Екатеринбург». В своем отзыве заказчик отмечает, что за время опытно-промышленных испытаний они показали себя надёжным средством измерения, отвечающим всем техническим требованиям и в полной мере обеспечивающим заявленные метрологические и технико-эксплуатационные параметры.

Про анемометры:  Сравнение Intel Celeron 440 и Intel Core 2 Duo T7200 - AskGeek.io

Также положительные характеристики преобразователи ИД «ЭМИС-БАР» получили по результатам работы на «Березниковском содовом заводе», где измеряемой средой стала фильтровая жидкость карбоколонны. «Интерфейс настройки прибора интуитивный и понятный. Материал корпуса соответствует заявленному в паспорте.

Несмотря на наличие в фильтровой жидкости агрессивных примесей, отложений и коррозии на сенсоре не было. Метрологические характеристики после 6 месяцев работы соответствуют заявленным. Диапазон напряжения питания может быть от 12 до 36 вольт, при этом влияния на работу прибора данный разбег по питанию не оказывает», — отмечает в отзыве заказчик.

Стоит отметить, что измерители «ЭМИС» — БАР» являются частью комплексов учета энергоносителей и теплосчетчиков. Сейчас комплексы можно приобрести с расширенной гарантией до 3 лет, по Вашему запросу.

На рисунке комплекс учета «ЭМИС»-ЭСКО 2210»

Необходимо добавить, что с появлением в продуктовой линейке «ЭМИС» датчиков давления, для заказчиков открылись возможности унификации применяемого оборудования и получения дополнительных выгод при комплексной покупке средств измерения нашей торговой марки!

Пример 2

Ваш руководитель сказал вам добавить датчик давления в очень дорогой и важной части оборудования. Вы знаете, что часть оборудования работает на 1 МПа и при очень высокой температуре. Какой датчик вы бы выбрали?

Решение

Поскольку часть оборудования, которое вы имеете дело очень дорогое, вам нужен датчик, который имеет высокую чувствительность. Электрический датчик был бы подходящим, потому что вы могли бы подключить его к компьютеру для быстрого и простого считывания показаний.

Кроме того, вы должны выбрать датчик, который будет работать на 1 МПа и сможет выдерживать высокие температуры. Из информации представленной в этой статье вы знаете, что есть много датчиков, которые будут работать при давлении 1 МПа, так что вы должны решить, относительно других влияющих факторов.

Одним из наиболее чувствительных электрических датчиков является датчик емкостного типа. Он имеет чувствительность 0.07 МПа. Емкостный датчик обычно имеет диафрагму в качестве упругого элемента. Мембраны имеют быстрое время отклика, очень точны и работают на 1 МПа.

Принцип работы электромагнитного клапана. особенности

Если рассматривать статическое положение, то в этот момент катушка клапана будет обесточена, более того, клапан закрывается вовсе, но он может быть и открыт, так как здесь все зависит от его типа. Что касается мембраны, поршня, то эти детали находятся в соприкосновении с седлом изделия.

Важно отметить, что как только происходит электрическое напряжение на катушку, это приводит к тому, что клапан начинает открываться. Такое действие начинает происходить с помощью магнитного поля, которое и создается в катушке.

В тот момент, когда потребитель пожелает приобрести газовый клапан ГБО, то он должен понимать, что в обязательном порядке нужно будет учитывать технические характеристики, это касается и конструктивных особенностей. Это объясняется тем, что далеко не все существующие клапаны смогут направить движение среды в ту или иную сторону.

Встречаются такие варианты, которые работают при определенном направлении движения потока рабочей среды. В том случае, если проигнорировать подобные факторы, это приведет к тому, что изделия потеряют свою работоспособность. Так что, выбирая заправочный клапан ГБО, нужно помнить: устройство должно быть детально и внимательно изучено.

Причины выхода из строя датчика газа

Сигнал от газового электронного блока управления, управляющий форсунками, корректируется тремя факторами: давлением в форсуночной рейке, температурой газа, тосола в узле охлаждения, от которой зависит работа редуктора. Когда происходит поломка на одном из этих узлов, слаженная работа ГБО нарушается со всеми вытекающими последствиями.

Вероятные причины, почему температурный датчик не работает, могут быть следующими:

  1. Напряжение на приборе есть, но он посылает сигнал на ЭБУ, значит между этими двумя устройствами нет контакта. Причина выявляется с помощью диагностики соединяющих кабелей.
  2. На устройстве нет напряжения. Значит, либо электропитание к нему не поступает, либо он вышел из строя. Недоступность питания проверяется с помощью «прозвона» не только самого температурного датчика, но и датчика давления, электронных кабелей.
  3. Если прибор перегорел или имеются другие причины того, что он не выдаёт температурные значения, настроить его невозможно. Выполняют диагностику всех элементов системы ГБО, которые так или иначе с ним связаны.

Чтобы восстановить работоспособность, устраняют причину неисправности. При неполадках в электрической магистрали устраняют обрывы. Когда вышел из строя сам прибор, его меняют.

Частые ошибки, которые отправляет на электронный узел управления температурный датчик, очень редко связаны с его поломкой. Чаще причина заключается в неправильной настройке. Необходимо задействовать соединительный провод, компьютер и соответствующее программное обеспечение, чтобы выполнить диагностику и настройку.

Пьезорезонансные

Этот тип тоже использует пьезоэффект, только в отличие от прошлого типа тут используется обратный пьезоэффект — изменение формы пьезоматериала в зависимости от подаваемого тока. В датчиках данного типа используется резонатор (например пластина) из пьезоматериала, на которую нанесены с двух сторон электроды.

На электроды по переменно подается напряжение разного знака, таким образом пластина изгибается то в одну то в другую сторону с частотой подаваемого напряжения. Но если на эту пластину подать силу, например мембраной чувствительной к давлению, то частота колебания резонатора изменится.

В качестве примера, на рисунке приведен пьезорезонансный датчика абсолютного давления. Он выполнен в виде герметичной камеры 1. Герметичность достигается соединением корпуса 2, основания 6 и мембраны 10, которая крепится к корпусу с помощью электронно-лучевой сварки.

Мембрана 10 передает усилие через втулку 13 на шарик 6, закрепленный в держателе 4. Шарик 4 передает силу давления на силочувствительный резонатор 5.

Провода 7 крепятся на основании 6 и служат для соединения резонаторов 5 и 8 с генераторами 17 и 16 Выходной сигнал абсолютного давления формируется схемой 15 из разности частот генераторов. Датчик давления помещен в активный термостат 18 с постоянной температурой 40 градусов Цельсия. Измеряемое давление подается через штуцер 12.

Регистрация сигналов датчиков давления [ править | править код ]

Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременными. В первом случае их спектр лежит в области низких частот. Для того, чтобы с высокой точностью оцифровать такой сигнал, необходимо подавить высокочастотную часть спектра, полностью состоящую из помех. Это особенно актуально в промышленных условиях.

Специально для ввода медленноменяющихся сигналов используются интегрирующие 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. Интегрирующие АЦП выпускают многие зарубежные фирмы (Texas Instruments, Analog Devices и др).

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

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

Своими руками

Давайте рассмотрим ремонт мап сенсора своими руками на примере датчика PS-02 в стандартном корпусе.

Верхняя крышка крепится защелками, снять ее не составит труда. Сняв верхнюю крышку получаем доступ к плате, которая держится на 4 шурупах.

Откручиваем 4 шурупа чтобы снять плату.

Датчик давления накрыт пластмассовым защитным кожухом, чтобы добраться до него кожух придется снять. Сам кожух приклеен к плате, подденьте его чем-то и снимите. Кожух защищает также датчик температуры, будьте аккуратны. Если же из строя вышел сенсор разрешения кожух можно не трогать. Далее, нерабочий датчик нужно выпаять.

Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор.
Маркировку выпаянного сенсора можно увидеть на рисунке ниже. Полная маркировка датчика давления и разрежения:

Заказать его можно в излюбленном китайском интернет-магазине «Али», либо спросить на радио рынке. Средняя цена колеблется в пределах 5-7 долларов.

В случае, если из строя вышел датчик температуры выпаять нужно именно его.

Установленный сенсор температуры выглядит следующим образом

После пайки обязательно проверьте МАП установив его на автомобиль, если все работает в штатном режиме, а автомобиль переходит на газ и не «дергается» датчик можно собрать и уже штатно установить на прежнее место.

На этом Ремонт датчика давления ГБО завершен. Если у Вас остались вопросы, которые мы не описали в статье, то обязательно задавайтеих в комментариях!

Много вопросов всегда возникало по MAP сенсору при эксплуатации ГБО.

Сказано много и по сути ничего. То что датчик не работает понятно становится при подключении программы и созерцании того, что в программе давление либо высокое, либо низкое и не меняется. При этом как правило ГБО не включается. Но что послужило причиной поломки, никто никогда не выясняет.

Про анемометры:  Эксплуатация котельных установок

Поэтому сегодня я расскажу, как правильно и без особых затрат проверить MAP сенсор и самое главное определить, что именно в нем не работает. Так как у меня датчиков больше чем один я буду описывать диагностику нескольких датчиков. Берем неисправный или с подозрением на неисправность несколько MAP сенсоров.

Когда мы разобрались с маркировкой и внешними признаками датчика, открываем схему MAP сенсора

Но раз мы в него полезли, значит в нем что-то не так и какие то напряжения не совпадают и отличаются от базовых. Легенда сигналов на ножках сенсоров:

1. Если напряжение на 4-й ножке датчика давления > 4 V то присутствует короткое замыкание между 2 и 4 ножками датчика давления 2. Если напряжение на 4-й ножке датчика давления 0 V то присутствует замыкание между ножками датчика давления 3 и 4 3. Если на ножках 1,5,6,7,8 присутствует напряжение >0 то присутствует замыкание между ножками 2 и ножками 1,5,6,7,8

Описание сигналов на ножках сенсора давления и вакуума идентичны. Описывал все долго, на видео все эти слова помещаются в 2 мин проверки

Тензометрический датчик

Тензометрический датчик обнаруживает изменения давления путем измерения изменения сопротивления мостовой схемы Уитстона. В общем, эта схема используется для определения неизвестного электрического сопротивления, уравновешивая две секции мостовой схемы, так что бы отношение сопротивлений в одной секции (Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор.Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор.Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор.

Пример несвязанного тензодатчика показан ниже. Данный тип датчиков использует чувствительные к натяжению провода, один конец которого закреплен на неподвижной раме, а другой конец прикреплен к подвижному элементу, который движется с изменением давления.

Пример связанного тензодатчика можно увидеть ниже. Данный тип размещается в верхней части диафрагмы, которая деформируясь при изменении давления, натягивает провода, прикрепленные к диафрагме.

Тип датчика:

  1. Учитывая типы датчиков, которые мы обсуждали, мы можем сразу отбросить вакуумные датчики, так как они работают при очень низких давлениях (почти вакууме, отсюда и название). Мы можем также отбросить дифференциальные датчики давления, поскольку мы не ищем перепада давления на резервуаре.
  2. Поскольку мы хотим добиться высокой чувствительности, мы должны использовать электрические компоненты. Учитывая диапазон давлений (3 атм.; макс ~ 0,3 МПа) оптимальным будет емкостной элемент, потому что он прочный и хорошо работает в системе низкого давления.
  3. Принимая во внимание коррозионную активность в системе с содержанием HCl , в качестве упругого элемента может быть использована мембрана. Мембраны также довольно прочны и обеспечивают быстрое время отклика.
  4. Эта комбинация, вероятно, будет заключена в прочном, заполненном, глицерином / силиконом корпусе, чтобы защитить датчик от деградации.

Так, в итоге, мы выбираем датчик, который будет использовать диафрагму в качестве упругого элемента, емкостной элемент качестве электрического компонента и антикоррозийный корпус.

Трубки бурдона

Принцип, на котором основаны разного вида трубки Бурдона:  Давление, подаваемое внутрь трубки, вызывает упругую деформацию эллиптического или овального сечения трубки в сторону круга, которая вызывает появление напряжений в продольном направлении, заставляющих трубку разгибаться, а свободный конец трубки перемещаться.

Система рычагов и передач превращает это движение и возвращает стрелку, показывающую давление относительно круглой шкалы. Диапазон измерения такого манометра составляет – от 10 Па до 1000 МПа. Трубные материалы могут быть изменены соответствующим образом в соответствии с требуемым условием процесса.

Материалом для трубчатых пружин может служить сталь, бронза, латунь. В зависимости от конструктивного исполнения трубчатые пружины могут быть одно- и многовитковые (винтовые и спиральные), S-образные и т.п. Распространены одновитковые трубчатые пружины, используемые в манометрах, которые предназначены для измерения давления жидкостей и газов, а также в таких типах манометров как глубиномер.

Устройство сенсорного модуля

Сенсорный модуль состоит из:

  • -настройка шкалы измерения с подачей опорного давления;
  • -настройка времени демпфирования;
  • -настройка шкалы измерения без подачи опорного давления;
  • -установка нуля;
  • -установка фиксированного значения тока выходного сигнала;
  • -установка аварийных значений тока;
  • -блокировка управления с кнопок;
  • -функция корнеизвлечения для преобразователей дифференциального давления;
  • -выбор единиц измерения.

Приборы «ЭМИС» — БАР» внесены в Госреестр средств измерения (№2219), имеют сертификат соответствия ТР ТС 012/2022 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», всю необходимую разрешительную документацию, а также дополнительные сертификаты:

  • -Сертификат соответствия ТР ТС 032/2022 “О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением”.
  • -Декларация о соответствии ТР ТС 032/2022 “О безопасности машин и оборудования”.
  • -Декларация о соответствии ТР ТС 020/2022 “Электромагнитная совместимость технических средств”.
  • -Сертификат соответствия «Применение в средах, содержащих сероводород».
  • -Экспертное заключение по результатам санитарно-эпидемиологической экспертизы.
  • -Право интеллектуальной собственности разработчика защищено патентом РФ № 186107.

Выпускаются с возможностью фланцевого и штуцерного соединения. На выбор заказчика есть несколько материалов мембраны, полости камеры и корпуса электронного блока, а также типа заполняющей жидкости.

    Имеют несколько вариантов исполнения:
  • -с фланцевым присоединением
  • -со штуцерным присоединением
  • -с открытой мембраной
  • -с выносной разделительной мембраной

Данные спецификации представлены с фланцевым креплением и с выносными разделительными мембранами. Модели 186,187, 188 являются преобразователями разрежения.

Спецификация 163 – с плоской мембраной, 164 – с погружной мембраной. Они применяются для точного определения уровня жидкости в различных емкостях и резервуарах.

Факторы, которые следует учитывать:

  1. Процесс
    1. Соляная кислота очень и очень едкая (особенно с такой высокой молярностью), и, таким образом любой датчик, который бы вы ни выбрали, должен быть в состоянии выдержать коррозионную природу процесса.
  2. Диапазон давления
    1. Изначально реактор находится под давлением в 1 атм. Учитывая реакцию 2 HCl (жидк.) Zn (металл.) -> H 2 (газ) ZnCl 2 (жидк), вы производите один моль газообразного водорода в дополнение к существующему давлению воздуха в емкости. По мере протекания реакции, давление внутри сосуда будет существенно увеличиваться. Моделирование давления H 2 (газ) в идеальных условиях равно, Р = НЗТ / V
    2. Датчики давления. Типы, характеристики, особенности, подбор.
    3. Примерно через 1 час, давление H 2 (газ) увеличится до 4,38 атм, создав общее давление в сосуде на 5,38 атм.
  3. Окружающая среда
    1. Здесь нет опасности от высоких температур и сильной вибрации из-за высокого расхода и скорости реакции.
  4. Чувствительность
    1. Так как это умеренно опасный процесс, мы должны иметь выход датчика подключаемый к компьютеру. Так, инженер может безопасно наблюдать за процессом. Мы предполагаем, что датчик будет сигнализировать клапан HCl, чтобы закрыть его после того, как рабочее давление станет равным 3 атм., однако устройства иногда дают ошибку. Мы также должны иметь высокую чувствительность, поэтому предпочтительными будут электрические компоненты (т.е. мы не хотим, чтобы процесс отклонялся от нормального режима, хотя это потенциально возможно, если бы датчик был не очень чувствителен к постепенным изменениям).

Выводы:

Тип элементаДиапазон давленияЧувствительностьПреимуществоНедостатки
Трубка Бурдона 0,1…700 МПа 0,03 МПа Портативность;
Низкие эксплуатационные расходы.
Статические измерения;
Низкая точность.
Сильфоны <0,2 МПа 0,0012 МПа Может быть использован на низких давлениях. Может быть подсоединен только к двухпозиционному переключателю или к потенциометру.
Диафрагмы 0,1…2,2 МПа 0,01 МПа Быстрое время отклика;
Высокая точность;
Хорошая линейность;
Может быть использован в коррозионных средах.
Очень дорогой.
Емкостные 2,5 Па – 70 МПа 0,07 МПа Используются для измерения низких давлений и вакуума;
Прочная конструкция.
Полностью электронный;
Емкостные пластины могут слипаться в процессе эксплуатации.
Индуктивные 250 Па – 70 МПа 0,35 МПа Высокая чувствительность. Ограничены упругими элементами;
Более грубые по сравнению с датчиками магнетосопротивления.
Магнетосопротивления 250 Па – 70 МПа 0,35 МПа Высокая чувствительность. Требуют наличия внешнего источника переменного тока.
Пьезоэлектрические 0,021…100 МПа 0,1 МПа Очень быстрое время отклика. Подвергается влиянию высоких температур и статических сил.
Потенцоиметрические 0,03…70 МПа 0,07 – 0,35 МПа Могут иметь очень маленькие размеры. Маленькая чувствительность и рабочий диапазон.
Измерения натяжения 0…14000 МПа 1,4 – 3,5 МПа Очень высокая чувствительность;
Могут быть использованы на мобильных частях.
Чрезвычайно медленное время отклика;
Слабый выходной сигнал.
Дифференциальные Зависит от других элементов устройства Зависит от других элементов устройства Используются для измерения перепада давления. Измеряются только для измерения перепада давления.
Теплопроводности 0,4Е-3…1,3Е-3 МПа 6Е-13 МПа Способны измерять вакуум. Измерения линейны только на низких давлениях.
Ионизации 1,3Е-13…1,3Е-8 МПа 1Е-13…1Е-16 МПа Высокая чувствительность;
Могут измерять глубокий и сверхглубокий вакуум.
Ограничены фотоэлектрическим эффектом.
Вибрации 0,0035…0,3 МПа 1Е-5 МПа Очень точные;
Не подвержены изменениям температуры.
Не могут быть использованы на больших давлениях.
Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий

Adblock
detector