Przetwornik ciśnienia z krzemu monokrystalicznego to czujnik ciśnienia oparty na chipie z krzemu monokrystalicznego, wyprodukowany przy użyciu niemieckiej technologii MEMS i całkowicie-zespawanym modułem czujnika. Przekształca zmiany ciśnienia na znormalizowane sygnały elektryczne, takie jak 4–20 mA HART, poprzez efekt piezorezystancyjny i jest szeroko stosowany w przemyśle petrochemicznym, farmaceutycznym i lotniczym do pomiaru ciśnienia, poziomu i gęstości cieczy, gazów lub oparów.
Sercem tego urządzenia jest monokrystaliczny krzemowy czujnik piezorezystancyjny, integrujący kompensację temperatury i podwójną strukturę membrany zabezpieczającej przed przeciążeniem, zapewniającą odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Dzięki zastosowaniu nano-monokrystalicznego materiału krzemowego i konstrukcji zawieszenia z podwójną-wiązką o wysokiej-czystości osiąga dokładność 0,075% pełnej skali, maksymalny współczynnik zakresu 200:1, obsługuje szeroki zakres temperatur (-40~120 stopni) i stopień ochrony IP66/IP67. Dzięki wbudowanemu-protokołu HART można go używać do ustawiania parametrów i komunikacji za pośrednictwem protokołu HART375 i innych urządzeń, dzięki czemu nadaje się do złożonych środowisk przemysłowych, takich jak zastosowania przeciwwybuchowe i higieniczne.
Zasada działania
Moduł czujnika wykorzystuje-w całości technologię spawaną i zawiera wewnętrznie zintegrowaną membranę przeciążeniową, czujnik ciśnienia i czujnik temperatury. Czujnik temperatury służy jako wartość odniesienia dla kompensacji temperatury. Strona dodatniego ciśnienia czujnika ciśnienia jest połączona z komorą-wysokiego ciśnienia w obudowie membrany czujnika, a strona podciśnieniowa jest podłączona do komory-niskiego ciśnienia. Ciśnienie przekazywane jest poprzez membranę izolacyjną i płyn wypełniający na chip krzemowy znajdujący się wewnątrz czujnika, powodując zmianę rezystancji chipa czujnika ciśnienia, co skutkuje zmianą napięcia wyjściowego układu detekcyjnego. To napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do zmiany ciśnienia i jest następnie przekształcane na znormalizowany sygnał wyjściowy przez adapter i wzmacniacz.
Zasada działaniaMPiezorezystancyjny czujnik ciśnienia z krzemu onokrystalicznego
Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia wykorzystuje piezorezystancyjny efekt monokrystalicznego krzemu. Jako element elastyczny zastosowano monokrystaliczną płytkę krzemową. Korzystając z technologii układów scalonych, zestaw równoważnych rezystorów jest rozpraszany w określonym kierunku na monokrystalicznej membranie krzemowej i łączony w obwodzie mostkowym. We wnęce czujnika umieszczona jest monokrystaliczna płytka krzemowa. Kiedy ciśnienie się zmienia, monokrystaliczny krzem ulega odkształceniu, powodując, że bezpośrednio na nim rozproszone rezystory odkształceniowe zmieniają się proporcjonalnie do mierzonego ciśnienia. Odpowiedni sygnał wyjściowy napięcia jest następnie uzyskiwany przez obwód mostkowy.
Struktura monokrystalicznego krzemowego czujnika ciśnienia: Głównymi elementami są dwie membrany procesowe, czujnik krzemowy pośrodku oraz olej do napełniania i przyłącza procesowe.
Funkcjonować
Monokrystaliczne krzemowe przetworniki ciśnienia/różnicy ciśnień służą do pomiaru poziomu, gęstości i ciśnienia cieczy, gazów lub par, a następnie przekształcają je na wyjściowy sygnał prądowy 4-20 mA HART. Mogą także komunikować się z modemem HART375 lub BST w celu ustawiania parametrów i sterowania procesem. Różnica między nimi a tradycyjnymi przetwornikami ciśnienia polega na tym, że jako materiał czujnika wykorzystują nano-monokrystaliczny krzem.
Rozwiązywanie problemów
Przegląd sekcji pomiarowej przetwornika
1. Zdejmij kołnierz i sprawdź membranę wrażliwego elementu pod kątem odkształceń, uszkodzeń lub wycieków oleju.
2. Wyjmij płytkę kompensacyjną, nie usuwając wrażliwego elementu, i sprawdź rezystancję izolacji pinów względem obudowy. Przy napięciu nieprzekraczającym 100 V rezystancja izolacji nie powinna być mniejsza niż 100 MΩ.
Podłącz obwód i dopływ powietrza. Gdy sygnał ciśnienia osiągnie górną granicę zakresu, należy wyłączyć dopływ powietrza. Napięcie wyjściowe i odczyt powinny pozostać stabilne. Jeżeli napięcie wyjściowe spadnie, oznacza to nieszczelność przetwornika. Wyciek można zlokalizować za pomocą wody z mydłem.
Kontrola obwodu
1. Podłącz zasilanie i sprawdź stan sygnału napięciowego na zacisku wyjściowym przetwornika. Jeśli nie ma napięcia wyjściowego, najpierw sprawdź, czy napięcie zasilania jest normalne i spełnia wymagania dotyczące zasilania; sprawdź, czy nie występują błędy w okablowaniu pomiędzy zasilaczem, przetwornikiem i urządzeniami obciążającymi. Brak napięcia na zaciskach przetwornika lub odwrócona polaryzacja mogą spowodować brak sygnału napięciowego na wyjściu. Po wykluczeniu tych przyczyn należy dokładniej sprawdzić, czy w obwodzie płytki wzmacniacza nie występują uszkodzone elementy; sprawdź, czy nie ma słabego kontaktu w złączach płytki drukowanej. Punkt uszkodzenia można określić poprzez porównanie zmierzonego napięcia normalnego przyrządu z odpowiadającym mu zmierzonym napięciem uszkodzonego przyrządu. W razie potrzeby wymień uszkodzoną płytkę wzmacniacza. Podczas sprawdzania przetworników typu-przepływu należy zwrócić szczególną uwagę na zastosowanie-środków antystatycznych w przypadku płytek wzmacniaczy typu J-.
2. Podłącz zasilanie. Jeżeli po podaniu sygnału ciśnienia wejściowego sygnał wyjściowy przetwornika jest zbyt wysoki (większy niż 10VDC) lub zbyt niski (poniżej 2,0VDC) i nie ma reakcji przy zmianie sygnału wejściowego ciśnienia lub regulacji śrub punktu zerowego i zakresu, oznacza to, że wyjście przetwornika jest uszkodzone. W przypadku tego typu usterek, oprócz sprawdzenia nieprawidłowości we wrażliwych elementach części pomiarowej przetwornika, należy sprawdzić „obwód kontroli oscylacji” na płycie wzmacniacza przetwornika pod kątem prawidłowego działania. Normalne napięcie szczytowe pomiędzy-transformatorami wysokiej częstotliwości T1-12 powinno wynosić 25~35VP-P; częstotliwość wynosi około 32 kHz. Następnie sprawdź stan pracy każdego wzmacniacza operacyjnego na płycie wzmacniacza; sprawdź, czy nie ma uszkodzeń podzespołów itp. Tego typu usterka wymaga wymiany płytki wzmacniacza.
Rozwiązywanie problemów-w witrynie
1. Podstawowe komponenty są zablokowane lub nieprawidłowo zainstalowane; zawory ciśnieniowe nie są prawidłowo umieszczone.
2. Linie poboru ciśnieniowego nieszczelne lub zablokowane; resztki gazu lub cieczy pozostają w przewodzie ładującym; W kołnierzu procesowym przetwornika występują osady, które tworzą martwą strefę pomiarową.
3. Okablowanie nadajnika jest nieprawidłowe; napięcie zasilania jest za wysokie lub za niskie; słaby styk na połączeniu pomiędzy wskaźnikiem a zaciskami przyrządu.
4. Niewystarczająca instalacja zgodnie z wymaganiami technicznymi; metoda instalacji i otoczenie miejsca nie spełniają wymagań technicznych.
