Датчики давления: обзор видов, сравнение характеристик и цен

см. Каталог "Датчики давления технические" для промышленности, энергетики и ЖКХ.
Спецпредложение:
Однодиапазонный датчик избыточного давления — цена от 2200 рублей!
(цена указана на базовое исполнение без НДС, подробнее о скидках и акциях, условиях и сроках действия см. ниже).

В данном разделе представлены датчики давления: избыточного, абсолютного, вакуумметрического (разряжения), гидростатического давления и разности (перепада) - дифференциального давления в унифицированный выходной сигнал одного из нижеуказанных видов:

1. Датчики-преобразователи давления в сигнал постоянного тока 4-20мА, 0-5мА и цифровые сигналы (HART и др. протоколы): ПД-Р, Сапфир-22-МПС, АИР, Метран, КРТ, Зонд-10/20, МС-20, Корунд, ДМ5007, МИДА, МТ100, ПД-1, ПД100, DMP, DMK, DMD, ДДМ, ДМТ, МПЭ, ДМЭ-МИ, СДВ-И, АДМ, Курант, 415М, ЭнИ-100 и другие датчики.

2. Датчики-преобразователи давления в сигнал напряжения постоянного тока 0-1,5,10В: Зонд-10/20, ИПД, Мида-ПИ(ПА), DMP-330,-331 и другие датчики.

3. Преобразователи давления в пневматический выходной сигнал 20-100кПа: ДПП-2(1), ДМПК-100, 13ДД11, 13ДИ13, 13ДИ30, ГСП: НСП, МСП, ПЭ, ДПЭ-4 и др.

4. Преобразователи давления в сигнал взаимной индуктивности 0-10мГн:  датчики  индуктивные ДМ-3583М, ДКО-3702, ДД-41003(4), ДИ(ДИВ)-41001(2), МЭД.

5. Датчики гидростатического давления (уровня): погружные кабельные уровнемеры Зонд-10ГД, Корунд-ДИГ, УГЦ-1, LMP, LMK, ALZ; врезные резьбовые Зонд-10, LMP, LMK-331 и фланцевые Сапфир-22-ДГ.

Также рекомендуем ознакомиться со всей номенклатурой датчиков давления, в т.ч. специального назначения (высокотемпературные, для вязких и сыпучих продуктов и т.п.), автомобильными и техническими датчиками-реле (сигнализаторами) давления и  цифровыми электро-контактными манометрами ЭКМ.

Определения и основные характеристики датчиков давления

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

Электрический измерительный преобразователь давления - это датчик, питание, которого осуществляется электроэнергией, а выходным сигналом является электрическая величина (ток, напряжение, индуктивность), состоит из двух основных частей (блоков):

А) Измерительный блок, основой которого является первичный измерительный преобразователь давления – чувствительный элемент (сенсор), преобразующий воздействующее на него давление в первичный сигнал (обычно слабый электрический).

Б) Электроный блок — блока усиления, который преобразует и усиливает первичный сигнал преобразователя до стандартных унифицированных токовых сигналов (мА, В, мГн и др.) и/или цифровых кодов (интерфейсы RS232, RS485, USB, M-Bus или протоколы ModBus, HART-протокол и др.), воспринимаемых системами автоматического регулирования и управления технологическими процессами (АСУТП).

Пневматический преобразователь давления (выход 20-100кПа) обычно состоит из пневмосилового преобразователя и измерительного блока. Принцип действия пневмокомпенсационного преобразователя основан на пневматической силовой компенсации усилия, развиваемого измеряемым перепадом давления на чувствительных элементах измерительного блока.

Виды измеряемого давления

Краткое определение видов давления (далее Д.) и вакуума:
- Атмосферное (Ратм) — это Д. столба воздуха (атмосферы), примерно 101кПа или 760мм.рт.ст. (нормальное атмосферное Д.).
- Абсолютное (Рабс) — это полное Д. с учетом атмосферного, отсчитываемое от абсолютного нуля.
- Избыточное (Ризб) — это Д. сверх атмосферного, равное разности между абсолютным и атмосферным:
   Ризб = Рабс – Ратм
   Избыточное Д. отсчитывается от «условного нуля», за который принимается текущее атмосферное Д..
- Вакуум (вакуумметрическое Д., разряжение) – разность между атмосферным и абсолютным Д.: Рвакуум = Ратм – Рабс

Поэтому, в зависимости от измеряемого и опорного давления также различают следующие виды датчиков давления (далее, сокращенно- ПД.):

"АД" — датчик абсолютного давления, измерение ведется относительно встроенной в прибор камеры вакуума (сокр.- ПД-ДА).

"ДИ" — датчик избыточного давления, измерение ведется относительно внешнего атмосферного давления (сокр.- ПД-ИД).

"ДВ" — датчик вакуумметрического давления (разряжения в «минус»), измерение ведется относительно внешнего атмосферного давления в сторону понижения к абсолютному нулю (сокр.- ПД-ДВ).

"ДИВ" — датчик избыточного давления и разряжения одновременно (плюс-минус), измерение ведется относительно внешнего атмосферного давления (сокр.- ПД-ДИВ +-).

"ДД" — дифференциальные датчики перепада (разности) давлений (такие датчики измеряют разность двух давлений: ΔP=P1-P2 и могут применяться, как дифманометр-перепадомер, уровнемер или расходомер, работая в том числе и под избыточным рабочим Д. (сокр.- ПД-ДД).

"ДГ" — датчик-преобразователь гидростатического давления столба жидкости на мембрану прибора, измерение ведется относительно атмосферного-Ратм или «давления наддува»-Рн поверх зеркала жидкости в резервуаре по формуле:
ΔP = Р — Рн, где Р=ρgh+Рн,
где ρ—плотность жидкости (масса-кг/ объем-м3), g—ускорение свободного падения (в среднем примерно g=9,81м/с2, точно зависит от широты местности), h—высота столба жидкости (м).
Также допустимо обозначение гидростатического датчика-преобразователя — ПД-ГД (но не путать с автономными (энергонезависимыми) малогабаритными тягонапоромерами-микроманометрами Зонд-10-ГД).

"ДУ" — буйковые преобразователи уровня — уровнемеры. Принцип действия таких уровнемеров основан на определении разности сил тяжести и гидростатической (Архимедовой) силы выталкивания из жидкости цилиндрического полого буйка положительной плавучести — см. Буйковые уровнемеры.

По конструктивному исполнению чувствительного элемента (сенсора) различают следующие датчики давления:

- тензометрические
- пьезометрические
- емкостные
- резонансные
- индуктивные
- пневмоконпенсационные (пневматические)
- и другие датчики.
(основные методы преобразования, их достоинства и недостатки описаны в соответствующих разделах).

Погрешность измерения и класс точности датчиков давления

Пределы допускаемой основной погрешности датчиков — преобразователей давления плюс-минус 0,1%; 0,15% (высокоточные); 0,2%; 0,25% (точные); 0,4%; 0,5%; 1,0%; 1,5%(технические) от диапазона измерений. Также преобразователи Д. могут иметь дополнительную погрешность от влияния внешних факторов: температуры и давл. окружающей среды (ОС), электрических помех, нестабильности питания, сопротивления нагрузки, вибрации прочих внешних воздействий.

Выходные сигналы датчиков давления

Выходными сигналами измерительных преобразователей — датчиков давления могут быть:
1. Электрические унифицированные сигналы:
— токовые сигналы:
     прямые: 0-5мА, 0-20мА, 4-20мА;
     обратные (инверсивные): 5-0, 20-0, 20-4мА (используются в уровнемерах).
— сигналы напряжения постоянного тока: 0-10В, 0-5В, 0-1В и др.;
— сигналы напряжения переменного тока;
— частотные сигналы;
— индуктивные 0+10мГн или -10мГн…0…+10мГн;
— цифровой код:
протоколы стандартов ModBus, HART-протокола и других,
интерфейсы RS232, RS485, USB, M-Bus и др.
 

2. Пневматический унифицированный сигнал 20-100кПа
Давление на выходе 20кПа соответствует нулю измеряемого, а 100кПа — максимуму измеряемого диапазона (перепада для ДД), причем в линии питания очищенным сжатым воздухом должно поддерживаться Д. не менее 140кПа с расходом воздуха не менее 5 литров в минуту (для этого применяются специальные редуктора Д. с фильтром РДФ-3.1(с манометром) и РДФ-3-2 (без манометра).

Условия эксплуатации датчиков давления

Условия эксплуатации измерительных приборов основаны на отличии параметров измеряемой (ИС) и окружающей среды (ОС) рабочих условий от нормальных и стандартных (условий производства, хранения и т.п.), например:

— Диапазон измерения, возможность гидроудара:
Компенсируется тех. характеристиками преобразователя (расширенной перегрузочной способностью (допустимой перегрузкой) сенсора) или подавляются применением специальных технических средств — гасителей пульсаций (демпферы, сифонные петлевые импульсные трубки Перкинса и т.п.)).

— Температурные режимы измеряемой Тис и окружающей среды Тос:
Компенсируются характеристиками (расширенные температурные диапазоны по климатике — Тос(-50+80С), или высокотемпературным исполнением Тис свыше 150С измерительного блока преобразователя моноблочной или раздельной конструкции),
или применением перед преобразователем охладителей (радиаторов), соединительных рукавов мод.-55004 или сифонные петлевых отборных устройств Перкинса).

— Степень пылеводозащиты (код IP):
Ingress Protection Rating (англ.) — степень защиты от проникновения, обеспечиваемая оболочкой (корпусом): обычно степень пылеводозащиты преобразователей составляет от IP54, вплоть до IP68 (максимальная защита для полностью погружного исполнения).

— Высокая степень агрессивности ИС и ОС:
Компенсируется характеристиками преобразователя (см. специальные нестандартные исполнения: высокотемпературные (до 350°С), виброустойчивые, коррозионностойкие, кислотостойкие, абразивостойкие, гигиенические (для пищевых продуктов) и прочие исполнения) или применением защитно-разделительных устройств (разделители мембранные, рукава соединительные, сосуды (разделительные, конденсационные, уравнительные).

— Степень взрывоопасности среды (измеряемой-ИС или окружающей ОС):
При эксплуатации оборудования во взрывоопасных условиях необходимо применять датчики — преобразователи давления, имеющие взрывозащищенное исполнение (Exi, Вн: Exd/Exsd)
— Exi — искробезопасная электрическая цепь,
— Exd/Exsd (Вн) — взрывонепроницаемая оболочка (включает в себя Exi).

Параметры энергетического питания датчиков давления

Номинальные значения напряжения питания
Электрических преобразователей давления — обычно составляет
=36В постоянного тока (для датчиков с выходом 0-5мА),
=24В постоянного тока (для датчиков с выходом 4-20мА),
причем питание взрывозащищенных приборов (Exi) должно осуществляться стабилизированным напряжением =24В через барьеры искрозащиты/взрывозащиты (типа Корунд, БРИЗ, Искра и др.).
Минимальное значение напряжения питания для большинства датчиков составляет 9В, а максимальное может доходить до 42В.

Пневматических преобразователей (выход 20-100кПа) — давление сжатого воздуха, поступающего от компрессора через редуктор с фильтром (типа РДФ-3.1,-3.2):
140кПа + 10%, расход воздуха до 5 литров в минуту.

Способы монтажа и присоединения датчиков давления

— присоединение датчика к процессу (трубопроводу, импульсной линии):
может осуществляться через монтажный штуцер (резьба М20х1,5, М12х1,5, G1/2, G1/4 и др.) или с помощью монтажных фланцев с приварными ниппелями, быстросъемных разъемов и прочих присоединительных элементов;

— присоединение датчика к линии питания и/или съема сигнала:
для электрических преобразователей обычно используются сальниковый ввод, с заделанным кабельным выводом, зажимная цаега или специальные разъемы (типа DIN-43650 и др);
для пневматических датчиков — штуцерное присоединение, гайка с ниппелем.

— монтаж корпуса датчика возможен:
— на трубе:
     за штуцер (М20х1,5, G1/2 и т.п.)
     на кронштейне (кронштейн притягивается к трубе скобой, код КМЧ — СК)
— на плите (код ПЛ)
— настенный монтаж
— на 35мм DIN-рейку
— щитовой монтаж (за отбортовку в вырез щита)
— стоечный монтаж,
а также возможны и другие редко встречающиеся виды монтажа корпусов приборов.

Дополнительная информация о датчиках давления и принципах их действия

Датчик давления — это конструктивно обособленный преобразователь давления, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды: жидкости, газа, пара (далее, сокр.- ДД). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический (20-100кПа) или разнообразные электрические сигналы (релейный, тока(мА), напряжения(В), индукции(мГн)) или цифровой код (интерфейс RS232, RS485, USB, M-Bus или HART, ModBus-протоколы).

Конструкция и принципы действия преобразователя давления

Датчик давления (далее сокр.-ДД) 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).

Основными отличиями одних 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 защищенности, вида и величины измеряемого давления и принципов его преобразования в выходной сигнал (например для электрического сигнала — это тензометрический, пьезорезистивный, ёмкостный, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие методы):

Тензометрический метод измерения
Чувствительные элементы тензометрических преобразователей 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» сенсора 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), 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 преобразователи 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 линейной — она логарифмическая.

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

2. 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.

3. Общие определения, разъяснения и понятия относящиеся к датчикам давления

3.1 Отличие датчика давления от манометра, ЭКМ и реле (сигнализатора)

Датчик-преобразователь давления — это прибор, осуществляющий непрерывное преобразование измеряемого давления во всем его диапазоне в унифицированный выходной сигнал (электрический или пневматический).
А принцип работы датчика-реле давления (прессостата, сигнализатора) заключается в следующем: когда значение давления в контролируемой системе достигает определенного значения-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 … [см. подробнее о датчиках-реле (сигнализаторах, прессостатах) избыточного и дифференциального Д.]

Манометры стрелочные, электроконтактные (ЭКМ) и цифровые
В отличие от датчика давления, манометр — это прибор, предназначенный для измерения (а не просто преобразования) давления. В манометре от давления зависят показания прибора, которые могут быть считаны с его шкалы, дисплея или аналогичного устройства.
Простейшие манометры — это показывающие стрелочные деформационные приборы, в основе которых лежит упругий чувствительный элемент: трубка Бурдона, мембранная коробка (у напоромеров) или сильфон (у дифманометров)… [см. подробнее о показывающих манометрах, дифманометрах и напоромерах]

Преобразователи давления ЭКМ-2005

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).

3.2 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.

Узел контроля давления

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

3.3 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.)

3.4 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.

3.5 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.

3.6 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.

3.7 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.

Copyright © ТЕПЛОПРИБОР.рф 2015-2017 все права защищены авт.-ФМВ,
текст зашифрован, копирование отслеживается и преследуется;
Официальный сайт — ГК Теплоприбор — производство и продажа КИПиА: Преобразователи/датчики давления избыточного, абсолютного, дифференциального (разницы перепада), вакуумметрического-разряжения, гидростатического. См. техническое описание и характеристики, прайс-лист (оптовая цена), форму заказа — как подобрать, выбрать, заказать и купить датчик давления по цене производителя в наличии и под заказ со склада в Москве. Способы доставки и отгрузки ТК (Деловые Линии и другими) по всей территории РФ. Дополнительную информацию см. официальный сайт ГК Теплоприбор — раздел Давление.

Оглавление раздела:

В данном разделе представлены датчики давле