Датчики давления иностранного производства

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра автоматизация технологических процессов и производств

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Средства получения информации»

Современные датчики давления (датчики иностранного производства)

Вариант № 3

Выполнил: студент гр. АГ-09-01        ________          А.В. Зарубин   

                                                                    подпись                                 И.О. Фамилия

                                                                       «______»_____________2012 г.

                                                                     дата сдачи на проверку

Проверил:  доцент                                 ________          С.В. Светлакова    

                                                                     подпись                                 И.О. Фамилия

                  Оценка  _________                      «______»_____________2012 г.

                                                                      дата проверки

Уфа 2012

Содержание

              С             

Введение……………………………………………………………….………….3

1. DMD 331 Датчик дифференциального давления……..….…...……………..5 2. Измерительный преобразователь давления АРС – 2000AL .....………....…..8

3. Преобразователи давления в полевом исполнение Модели F-10…………11

4. Датчик давления XACT ci …….…………………….….…..………………….14 5. Датчик давления SIEMENS SITRANS P серия Z…………………………...17

Заключение………………………………………………………………..…….20

Список использованной литературы…………………………………….…...21

Введение

              Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

              Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент - приемник давления, 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. Основными отличиями одних приборов от других являются пределы измерений, динамические и частотные диапазоны, точность регистрации давления, допустимые условия эксплуатации, массогабаритные характеристики, которые зависят от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, емкостной, индуктивный, резонансный, ионизационный, пьезоэлектрический и другие.

              Сигналы с датчиков давления могут быть как медленноменяющимися, так и быстропеременные. 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.

              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.

1               DMD 331 Датчик дифференциального давления                                         

Датчики давления серии DMD, предназначены для непрерывного преобразования измеряемой величины – разности давления жидких и газообразных сред (в том числе агрессивных) в унифицированные выходные сигналы по напряжению, либо в токовые выходные сигналы.

Датчики предназначены для использования в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

DMD 331 – общепромышленный датчик разности давлений для измерения низких и средних давлений (от 2 кПа до 1.6 МПа).

Датчик DMD 331 состоит из двух измерительных блоков избыточного давления и электронного преобразователя, конструктивно объединенных в стальном корпусе.

Измерительный блок давления (тензомодуль в дальнейшем) состоит из стального сварного корпуса, на металлостеклянном основании которого закреплен первичный преобразователь давления, выполненный из монокристаллического кремния. На мембране данного преобразователя сформирован мост Уинстона из диффузионных тензорезисторов. У модели DMD 331 преобразователь отделен от измеряемой среды стальной мембраной, приваренной к корпусу тензомодуля. Давление, воздействующее на стальную мембрану, передается на первичный преобразователь через силиконовое масло, которым заполнен тензомодуль и вызывает изменение сопротивления тензорезисторов и, как следствие, разбаланс мостовой схемы. Электрический сигнал от двух первичных преобразователей давления, через металлостеклянные гермовыводы, подается в электронный преобразователь, осуществляющий, помимо питания тензомодулей, линеаризацию, термокомпенсацию и преобразование сигнала в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или напряжения.

На наклейке, прикрепленной к корпусу датчика, нанесены следующие надписи:

- товарный знак предприятия-изготовителя;

- модель датчика;

- диапазон измерения с указанием единиц измерения;

- серийный номер датчика;

- напряжение питания;

- выходной сигнал;

На потребительскую тару датчика наклеена этикетка, на которую нанесены следующие надписи:

- модель датчика;

- диапазон измерения с указанием единиц измерения;

- выходной сигнал;

- тип механического присоединения датчика;

- серийный номер датчика;

Схемы электрического соединения датчика приведены на Рисунке-1.1 – Рисунке-1.2.

Рисунок-1.1 – Схема электрического соединения при двухпроводном исполнении: 4…20 мА

Рисунок-1.2 – Схема электрического соединения при трехпроводном исполнении: 0…10 В                                                                                                                                                            В таблице 1.1 представлены основные характеристики датчика                                               Таблица 1.1 - Сводная таблица основных характеристик DMD 331

Производитель: BD SENSORS, Чехия, BD SENSORS s. r. o. Hradišťská 817 CZ - 68708 Buchlovice [1]

2 Измерительный преобразователь давления АРС – 2000AL              Преобразователь давления APC-2000 предназначен для измерения давления, вакуумметрического давления, а также абсолютного давления газа, пара и жидкости. Измерительным элементом является пьезорезистивная кремниевая монолитная структура, встроенная в приёмник давления, который отделён от измеряемой среды разделительной мембраной и заполнен специальной манометрической жидкостью.                                                                      Конфигурация режима работы индикатора позволяет:                                                        - цифровой отсчёт давления, воздействующего на измерительный элемент;                                                                                                                                                                                      - отсчёт выходного тока в % либо единицах пользователя (отсчёт учитывающий конфигурацию, т.е. диапазон, демпфирование и характеристику преобразования);                                                                                                                              - поворот на 180° символов на индикаторе;                                                                                    - проекция в позитиве или в негативе.                                                                                    Связь пользователя с преобразователем APС-2000 осуществляется посредством протокола Hart. При этом в качестве линии связи используется цепь выходного сигнала (4…20) мА. Обмен данными с преобразователем осуществляется с помощью:                                                                                                                                             - коммуникатора КАР-01R;                                                                                                                              - некоторых других коммуникаторов, поддерживающих протокол Hart;              - персонального компьютера.                                                                                                                Обмен данными с преобразователем позволяет осуществлять:                                           - идентификацию преобразователя                                                                                                                - конфигурацию выходных параметров:                                                                                                                - единиц измерения и значений начала и конца измерительного                                           диапазона;                                                                                                                                                                        - постоянной времени демпфирования;                                                                                                  - характеристики преобразования (обратная, нелинейная характеристика пользователя).                                                                                                                              - отсчёт измеряемой в данный момент величины давления, выходного тока и уровня выходного сигнала в %;                                                                                                                - задание значения выходного тока;                                                                                                  - калибровку преобразователя по отношению к образцовому давлению.              В связи с небольшой массой, преобразователь можно устанавливать непосредственно на объекте. Для измерения давления пара или других горячих сред, необходимо использовать сильфонную или импульсную трубку. Применение манометрического вентиля перед преобразователем облегчает монтаж и даёт возможность обнуления или замены преобразователя во время работы объекта. Для крепления преобразователя исполнения AL предусмотрен универсальный держатель (Крепление AL). Для измерения уровня и давления, где требуются специальные процессные присоединения (пищевая, химическая промышленность и т.п.), преобразователь оснащается одним из мембранных разделителей. Электрическое подключение преобразователя рекомендуется производить с помощью экранированного кабеля. Полезно предусмотреть при установке место для подключения коммуникатора.

Схема электрического присоединения показана на Рисунке-2.1.

Рисунок-2.1 – Схема электрического соединения датчика APC – 2000AL

В таблице 2.1 представлены основные характеристики датчика                                               Таблица 2.1 - Сводная таблица основных характеристик АРС – 2000AL

Производитель: APLISENS S.A , Варшава, Польша.[2]

3 Преобразователи давления в полевом исполнение Модели F-10

Эта серия преобразователей давления в полевом исполнении разработана с целью использования новейших достижений современной промышленной измерительной техники в тяжелых условиях эксплуатации. Датчик, электронная схема и соединительные клеммы размещены в крепком и одновременно компактном корпусе, степень защиты IP 67. При этом используются технические решения, оправдавшие себя при многолетней эксплуатации электронных преобразователей давления. Все детали, контактирующие с измеряемой средой, изготовлены из нержавеющей CrNi-стали и имеют цельносварную конструкцию. Не используются внутренние уплотняющие элементы, ограничивающие применение преобразователей давления.

Стандартная длина кабеля может легко заменяться на месте эксплуатации. Электрические присоединения через кабель, соединяются через широкую клеммную колодку расположенную внутри корпуса.                                                Предусмотрена регулировка нулевого и конечного пределов, проводимая при калибровке.

                Все приборы с выходным сигналом 4...20 мА в двухпроводном исполнении имеют тестирующую электроцепь для контроля выходного сигнала без прерывания электрической цепи.             

                 Двухпроводная электрическая схема подключения датчика приведена на Рисунке-3.1.

Специальные особенности:

- Диапазоны от 0 ... 100 мбар до 0 ... 4000 бар;

- Различные стандартные выходные сигналы;

- Части, контактирующие с измерительной средой из CrNi-стали.

Рисунок-3.1- Электрическая двухпроводная схема подключения                                В таблице 3.1 представлены основные характеристики датчика                                               Таблица 3.1 - Сводная таблица основных характеристик

Производитель: WIKA Alexander Wiegand GmbH & Co. KG, Клингенберг, Германия [3]

4 Датчик давления XACT ci

Датчик давления XACT ci был разработан с учётом высоких требований современной промышленности.                                                                                                       Основной элемент датчика - пьезорезистивный сенсор давления - характеризуется высокой стабильностью сигнала. Линеаризация сигнала сенсора и компенсация температурной ошибки производится цифровым электронным усилителем.

Различные варианты механических присоединений и материалы уплотнений позволяют использовать датчик в пищевой и химической промышленности.

Датчик XACT ci изготавливается в шарообразном корпусе из нержавеющей стали или в специальном алюминизированном корпусе.                                 Выходной сигнал 4...20 мA 2-проводная. Возможна версия с HART протоколом.                                                                                                                                                                           ЖК дисплей вращается относительно корпуса и защищён специальным стеклом. По желанию заказчика кнопки настройки датчика могут располагаться непосредственно на дисплее.

Датчик давления серии XACT ci, предназначен для непрерывного преобразования измеряемой величины – избыточного давления жидких и газообразных (в том числе газообразного кислорода и кислородсодержащих газовых смесей) сред (в том числе агрессивных) в унифицированный токовый выходной сигнал.

Датчик может быть оснащен жидкокристаллическим дисплеем с органами управления, позволяющими изменять настройки датчика. Возможно исполнение датчиков с цифровым сигналом на базе HART-протокола.

Датчик предназначен для использования в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.                                                                                                                   Датчик состоит из измерительного блока давления и электронного преобразователя, конструктивно объединенных в стальном или алюминиевом корпусе. Возможно исполнение датчика с встроенным жидкокристаллическим дисплеем.                                                                                                                                       Измерительный блок давления представляет собой емкостной чувствительный элемент. Керамическая мембрана чувствительного элемента, на которую подается давление представляет собой одну из обкладок конденсатора. Прилагаемое давление приводит к изменению его емкости. Электрический сигнал из измерительного блока подается в электронный преобразователь, осуществляющий, помимо питания блока, линеаризацию, термокомпенсацию и преобразование сигнала в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.

Схемы электрического соединения датчика приведены на Рисунке-4.1 – Рисунке-4.2.

Рисунок-4.1 – Схема электрического соединения при двухпроводном исполнении

Рисунок-4.2 – Двухпроводное исполнение датчика с протоколом HART

В таблице 4.1 представлены основные характеристики датчика                                                Таблица 4.1 - Сводная таблица основных характеристик

Производитель: BD SENSORS, Чехия, BD SENSORS s. r. o. Hradišťská 817 CZ - 68708 Buchlovice [4]

5 Датчик давления SIEMENS SITRANS P серия Z

              Основными компонентами измерительного преобразователя давления являются:

• корпус из латуни с кремниевой измерительной ячейкой и платой электроники;

• подключение к процессу;

• электрическое подключение.

              Кремниевая измерительная ячейка оборудована тонкопленочным тензорезистором, который расположен на керамической мембране.

              Керамическая мембрана может использоваться и для агрессивных веществ.

              Измерительные преобразователи cерии Z для давления измеряют относительное давление агрессивных и не агрессивных газов, жидкостей и пара.

              Измерительная ячейка имеет температурную компенсацию.

              Измерительная ячейка имеет тонкопленочный резистор, на который через керамическую мембрану передается рабочее давление р.

              Выходное напряжение измерительных ячеек подается на усилитель и преобразуется в выходной ток 4 ... 20 мА. Выходной ток линейно пропорционален входному давлению.

              Преимущества:

• высокая точность измерения;

• прочный корпус из латуни;

• для агрессивных и не агрессивных измеряемых веществ;

• для измерения давления жидкостей, газов и пара;

• измерительная ячейка с температурной компенсацией• компактная конструкция.

              Сфера применения:

              Измерительные преобразователи серии Z для давления используются в первую очередь в следующих отраслях промышленности:

• энергетика

• машиностроение

• кораблестроение

• водоснабжение и т.д

              Примером использования является измерение давления маслосодержащего сжатого воздуха в компрессорах или компрессорных станциях.

Схема электрическая подключения датчика приведена на Рисунке-5.1.

Рисунок-5.1 - Схема подключения датчика давления SIEMENS SITRANS P серия Z                                                                                                                                                             В таблице 4.1 представлены основные характеристики датчика                                                Таблица 4.1 - Сводная таблица основных характеристик