数字压力传感器在工业应用中有哪些优势？

　　

　　压力传感器用于各种工业应用，包括液压和气动；水管理、移动液压和越野车辆；泵和压缩机；空调和制冷系统到工厂工程和自动化。它们在确保系统压力在可接受的范围内并帮助确保应用程序的可靠运行方面发挥着关键作用。根据安装和系统要求，使用模拟和数字压力传感器有不同的优势。

　　何时使用数字和模拟压力传感器系统设计

　　如果现有系统基于模拟控制，使用模拟压力传感器的优点之一是其设置简单。如果在现场只需要一个信号来测量动态过程，那么结合模数(ADC)转换器的模拟传感器将是一种更简单的解决方案，而数字压力传感器则需要特定的协议来与传感器建立通信。传感器。设备。如果系统电子设备需要非常快速的主动反馈控制回路，则纯模拟压力传感器是最佳解决方案。对于不要求响应时间快于约0.5ms的系统，应考虑数字压力传感器，因为它们简化了与多个数字设备的联网并使系统更加面向未来。

　　在模拟系统中考虑切换到数字压力传感器的适当时机是升级组件以包括可编程微芯片。现代微芯片现在更便宜且更易于编程，将它们集成到压力传感器等组件中可以简化维护和系统升级。这节省了潜在的硬件成本，因为数字传感器可以通过软件更新，而不是更换整个组件。

　　在电池供电的系统应用中，例如在偏远地区，电池供电的低功耗数字传感器比需要恒定功率的模拟压力传感器更受欢迎。数字压力传感器更易于控制并为系统提供节能优势。例如，与模拟传感器相比，通过调度数字压力传感器记录或休眠时间的能力，最多可将功耗降低500倍。

　　数字压力传感器的即插即用设计和更短的电缆长度简化了系统设置并降低了为数字通信设置的应用程序的总体安装成本。当数字压力传感器与GPS跟踪器结合使用时，它可以远程实时定位和监控基于云的远程系统。

　　数字压力传感器具有功耗低、电噪声最小、传感器诊断和远程监控等诸多优点。

　　数字压力传感器的优势

　　一旦用户评估了模拟或数字压力传感器是否最适合给定的应用，了解数字压力传感器为工业应用提供的一些有益特性将有助于提高系统的安全性、效率和可靠性。

　　内部集成电路（I 2 C）和串行外设接口（SPI）的简单比较

　　工业应用中常用的两种数字通信协议是内部集成电路（I 2 C)和串行外设接口(SPI)。I 2 C更适合更复杂的网络，因为安装所需的电线更少。此外，I 2 C允许多个主/从网络，而SPI只允许一个主/多从网络。SPI是更简单网络以及更高速度和数据传输（例如读取或写入SD卡或记录图像）的理想解决方案。

　　输出信号与传感器诊断

　　模拟和数字压力传感器的一个重要区别是模拟只提供一个输出信号，而数字传感器提供两个或更多，如压力和温度信号和传感器诊断。例如，在气瓶测量应用中，附加的温度信息将压力信号扩展为更全面的测量，从而可以计算出气体体积。数字传感器还提供诊断数据，其中包括信号可靠性、信号就绪和实时故障等关键信息，从而实现预防性维护并减少潜在的停机时间。

　　诊断数据提供了传感器的详细状态，例如传感器元件是否损坏，电源电压是否正确，或者传感器中是否有可以获取的更新值。与不提供有关信号错误的详细信息的模拟传感器相比，来自数字传感器的诊断数据可以在故障排除时做出更好的决策。

　　数字压力传感器的另一个好处是它们具有报警等功能，可以提醒操作者设置参数以外的情况，并且能够控制读数的时间和间隔，有助于降低整体能量消耗。因为数字压力传感器提供了大量的输出和诊断功能，所以整个系统更加强大和高效，因为数据为客户提供了对系统运行情况更加全面的评价。除了扩展测量和自诊断功能外，数字压力传感器的使用还可以加速工业物联网（IIoT）系统和大数据应用的开发和实施。

　　环境噪声

　　电机、长电缆或无线电源附近的电磁噪声环境可能会对压力传感器等组件造成信号干扰挑战。为了防止模拟压力传感器中的电磁干扰(EMI)，设计需要包括适当的信号调节，例如

　　接地金属屏蔽或额外的无源电子元件，因为电噪声可能会导致错误的信号读数。所有模拟输出都极易受到EMI的影响；但是，使用4-20mA模拟输出可以帮助避免这种干扰。

　　相比之下，与模拟等效物相比，数字压力传感器更不易受环境噪声的影响，因此它们为需要注意EMI并需要4-20mA解决方案以外的输出的应用提供了不错的选择。应该注意的是，不同类型的数字压力传感器提供不同程度的EMI鲁棒性，具体取决于应用。内部集成电路（I 2C）和串行外围接口（SPI）数字协议非常适用于电缆长度小于5m的短距离或紧凑型系统，尽管精确的允许长度很大程度上取决于电缆和拉线的类型。上电阻。对于需要长达30m的更长电缆的系统，CANopen（带可选屏蔽）或IO-Link数字压力传感器将是抗EMI的最佳选择，尽管它们需要超过I 2 C和串行外设接口(SPI)高功率消费）同行。

　　使用循环冗余校验(CRC)的数据保护

　　数字传感器提供了在芯片中包含CRC的选项，以帮助确保客户可以依赖信号。通讯数据的CRC是对内部芯片存储器完整性校验的补充，允许用户100%验证传感器输出，为传感器提供额外的数据保护措施。CRC功能非常适用于嘈杂环境中的压力传感器应用，例如安装在基于云的系统中的变送器附近。在这种情况下，噪声干扰传感器芯片并产生可能改变通信消息的位翻转的风险增加。如有必要，关于内存完整性的CRC将保护内部内存免受此类损坏和修复。同样，一些数字传感器还在数据通信中提供额外的CRC，表明传感器和控制器之间传输的数据已损坏，并可能触发另一次尝试评估正确的传感器读数。在某些情况下，最终用户通过将与传感器的通信与外部通信（例如与云、网关或控制器）的通信交织在一起来规避这一点。CRC简化了这一过程，并为设计人员提供了更大的灵活性。除了数据有效性检查，一些厂商还加入了更多的电子设备来抑制来自WiFi、蓝牙、GSM和ISM频段等来源的噪声，以进一步保护数据有效性。

　　工作中的数字压力传感器支持智能配水网络

　　由于泄漏、计量不准确、未经授权的消费或三者的组合造成的失水是大型供水网络面临的持续挑战。将低功耗数字压力传感器应用于整个配水网络的节点是绘制一个区域配水网络的实用且经济高效的方法，并允许公用事业公司检测和定位发生意外失水的区域。

　　应用于整个配水管网节点时，数字压力传感器可以帮助识别意外失水区域，从而有效排除故障，提高系统效率。

　　非常适合这些应用的压力传感器通常采用全密封设计，防护等级为IP69K，或者采用模块化设计，为客户提供更大的设计灵活性。为了在应用的整个生命周期内防止水渗入传感器，一些压力传感器制造商使用玻璃-金属密封连接。玻璃对金属的密封不透水，并在传感器的“顶部”形成气密密封，这有助于传感器达到IP69K。这种密封意味着传感器始终测量应用中的物质与其周围空气之间的压力差，从而防止偏移漂移。

　　改善加压气体系统调节

　　压力传感器在整个分配网络中监测和输送加压空气和医用气体方面发挥着多种重要作用。在这些类型的应用中，压力传感器可以负责压缩机控制和各种监控功能，包括进气和输出流量、气缸排气和空气过滤器状态。虽然单个压力信号可以间接测量系统某个位置的气体颗粒量，但数字压力传感器提供的压力和温度反馈的组合可以更好地估计该位置的气体量，从而更好地调节系统和监控。这使系统开发人员能够更接近应用程序的理想工作条件。

　　虽然仍然有一些装置最适合使用模拟压力传感器，但越来越多的工业4.0应用受益于使用它们的数字对应物。从抗电磁干扰和可扩展网络到传感器诊断和数据保护，数字压力传感器可以实现远程监控和预测性维护，从而提高系统的效率和可靠性。具有IP69K等级、额外数据完整性检查和用于EMI保护的广泛板载电子设备等规范的坚固传感器设计将有助于延长使用寿命并减少潜在的信号错误。