АИР-10SH АИР-20/М2-H АИР-20/М2-MB

* — виды измеряемого давления:

• ДА - абсолютное давление;
• ДИ - избыточное давление;
• ДВ - давление-разрежение;
• ДИВ - избыточное давление-разрежение (избыточное давление + давление-разрежение);
• ДД - дифференциальное давление (разность давлений);
• ДГ - гидростатическое давление (уровень);

Полезная информация

НПП «ЭЛЕМЕР» является одним из крупнейших производителей контрольно-измерительного оборудования. Наше предприятие выпускает датчики абсолютного, избыточного, дифференциального давления, приборы для измерения перепадов и разности параметра. Все приборы производятся на современном оборудовании и проходят жесткий контроль качества.

Номенклатура контрольно-измерительного оборудования НПП «ЭЛЕМЕР» включает в себя:

• Датчики абсолютного давления . Предназначены для измерения в средах различного характера: газы, жидкости, агрессивные среды;
• Преобразователи давления . Предназначены для создания унифицированного сигнала постоянного тока. Кроме этого, подобные устройства используются для измерения величин в различных средах;
• Датчики избыточного давления. Используются в жидких и газообразных средах. Позволяют определить искомые величины в различных средах, включая агрессивные;
• Датчики дифференциального давления . Являются неотъемлемой частью систем контроля технологическими процессами. Их используют для регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности;
• Датчики перепада давления. Используются для определения изменения расхода жидкостей, газа или пара. Отличаются высокой точностью измерений и позволяют узнать расход с точностью до мельчайших параметров;
• Датчики разности давления. Часто востребованы на предприятиях энергетической отрасли. Также они используются в качестве контролирующего элемента технологических процессов на заводах различных отраслей промышленности;
• Датчики гидростатического давления. Используются в жидких средах для преобразования в унифицированный сигнал постоянного тока;
• Датчики избыточного давления-разрежения. Предназначены для измерения величины вакуумметрического давления жидких и газообразных сред и применяются для контроля уровня показателей в жидких и газообразных средах.

В газовом оборудовании 4-го поколения используются электронные датчики, которые взаимодействуют с электронным блоком и позволяют корректировать работу ГБО. Сегодня я расскажу о датчике давления разрежения и температуры газа. Тем, кто подумал, что это три разных датчика, объясняю - это один датчик, который выполняет сразу три функции.

Чаще всего этот датчик называют просто датчиком давления газа, поскольку в большинстве случаев он необходим именно для контроля давления. Однако внутри корпуса одного датчика находится три контроллера (давления, разрежения и температуры), которые следят сразу за тремя параметрами.

Неисправность датчика давления газа

Выход из строя, как правило, сопровождается произвольным переключением с газа на бензин, а также миганием индикаторов и звуковым сигналом.

Что при этом происходит? Мембрана датчика давления (маркировка: MPXHZ6400A ) выходит из строя, после чего датчик не реагирует на изменения давления газа.

Второй датчик - датчик разрежения (маркировка: MPXHZ6250A ) измеряет давления воздуха, поэтому его мембрана стойка к газовому топливу, однако случается, что неисправен именно датчик разряжения. Например, если во время установки перепутать шланги (разрежения и давления), можно получить неисправный датчик разрежения. Хотя у некоторых производителей два эти датчика представлены одним и тем же контроллером MPXHZ6400A, поэтому многие считают, что принципиальной разницы в подключении шлангов нет.

Ремонт датчик давления, разрежения и температуры газа

Большинство автомобилистов в случае неисправности датчика давления сразу же меняют, и это не странно, поскольку сами установщики утверждают, что датчики неремонтопригодные. Однако на практике все немного иначе. Существуют способы реанимации этих датчиков, после чего они успешно работают еще довольно долго. Стоимость датчика давления газа составляет порядка 2-х 3-х тысяч рублей, поэтому вопрос, как вы понимаете, актуальный и стоит того, чтобы в нем разобраться.

Для ремонта нам потребуется:

1. Паяльник и навыки работы с ним;
2. Новый датчик см. фото (купить датчик давления или разрежения можно в интернете на "Али" или другом сайте, который специализируется на чипах);
3. Термопаста КПТ-8 (желательно);
4. Отвертка TORX T10 (звездочка).

Собственно, ремонт

1. Демонтируем датчик, производим его очистку и продувку.
2. Используя что-то острое, аккуратно поддеваем пластиковую крышку, под которой находится плата с датчиками. Желательно ничего не сломать.
3. Откручиваем плату, она крепится болтиками под TORX "T10" и достаем ее из корпуса.
4. Выпаиваем нужный нам неисправный датчик, запомнив при этом его расположение.
5. Берем новый датчик и осторожно впаиваем его на место, также не забудьте одеть уплотнительное кольцо.
6. На всякий случай проверяем входные отверстия датчика давления и разрежения.
7. Если есть термопаста, я бы рекомендовал заменить ее на температурном датчике.

Дальнейшая сборка производится в обратном порядке. На этом ремонт датчика давления газа завершен, осталось установить его на место и проверить работу ГБО. Спасибо за внимание, надеюсь, помог!? Ваши комментарии и соображения по этом поводу оставляйте в комментариях. Всем пока и до новых встреч на .

Главным компонентом систем автоматического контроля, определяющем работоспособность и надёжность всей системы, являются различные датчики, непосредственно контактирующие непосредственно с контролируемой средой, и проводящие преобразование параметров в сигнал, подходящий для его ввода в систему управления и контроля. Типовая система контроля в автоматике котельной и оборудовании включает в себя, в общем случае, первичный измерительный датчик-преобразователь, вторичный преобразователь, линию для передачи сигнала и прибор регистрирующий прибор. Довольно часто система контроля может иметь лишь чувствительный элемент, датчик-преобразователь, линию передачи сигнала и вторичный прибор .

Довольно часто бывает очень сложно сделать выбор того огромного количества наименований КИП у их производителей. К тому же, необходимо хорошо представлять, что же именно нужно потребителю: регулятор давления или датчик, датчик-реле, преобразователь давления или датчик избыточного давления. Во внимание надо принимать обязательно и технические характеристики приборов, а также параметры сред, контролируемых ими:

• газообразные;
• жидкие;
• агрессивные;
• взрыво- и пожароопасные.

Датчики давления

Так как давление является одним из важнейших параметров во многих циклах производства, то датчики давления являют собой устройства, у которого физические параметры меняются, завися от давления контролируемой среды. В датчиках давление контролируемой среды преобразуется в специальный электрический или пневматический сигнал, или же в цифровой код. Эти датчики широко используются в системах управления технологическими процессами. Основным элементом абсолютно любого датчика давления - является его чувствительный элемент, отвечающий за точность проводимых измерения, а также за надёжность и долговечность датчика давления.

Датчики давления применяются для измерения давления в абсолютно разных средах, в том числе и в агрессивны. Стандартные датчики давления измеряют абсолютное, относительное и дифференциальное давления в довольно широком диапазоне. Также они могут измерить расход и уровень жидкостей. Активно датчики давления используются во всех отраслях промышленности, как-то, например, в энергетической сфере.

Преобразователи давления

Ввиду того, что давление - важнейший показатель во многих производственных процессах, то измерительные преобразователи давления пользуются большой популярностью для монтажа в автоматических системах управления производственными циклами.

Преобразователи давления измерительные успешно применяются для трансформации в токовый специализированный выходной сигнал или цифровой сигнал по протоколу HART значений таких давлений, как:

• абсолютного;
• гидростатического;
• избыточного;
• разрежения;
• а также разности давлений.

Кроме того, преобразователи давления ещё трансформируют и значения уровней жидкости и расхода их или газа.

Датчики-реле давления

Функциональность датчиков-реле давления зиждется на движении гофрированной мембраны, изменяющей своё нормальное положение под воздействием давления. Само расстояния смещения мембраны довольно незначительно, и поэтому у датчиков-реле давления довольно продолжительный срок эксплуатации с сохранением высокой точности в работе. Для защиты их механизма переключения от пагубного воздействия избыточного давления, движение мембраны в датчике-реле давления ограничивается затвором. Ну, а в моделях с ЭБУ, точку переключения возможно самому программировать на нужную величину давления в пределах их рабочего диапазона.

Каждая модель в нашем каталоге имеет подробное описание, что позволяет быстро осуществить с выбор и покупку КИПиА соответствующих требованиям потребителей. Если же в подборе КИПиА у Вас возникнут трудности, что можно смело обратиться нашим профессионалам-менеджерам, которые помогут сформировать заказ, а также предоставят информацию о ходе его исполнения.

Рисунок 9: Темроэлектрическая батарея 0,6В 8мА

Минутка бессмысленной и беспощадной практики.

У нас есть отладочная плата на микроконтроллере ATmega1280, пара термопар и желание измерить температуру с хорошей точностью. И у нас это не получится.
АЦП контроллера - 10-разрядный, минимальное опорное напряжение может быть выставлено в 1,1В.
Тогда чувствительностью АЦП составит:

(3)

Аналоговые входы АЦП позволяют работать в дифференциальном режиме с максимальным усилением в 200 раз. Правда с таким усилением опорное напряжение может быть только 2,56В, да и эффективных остается лишь 7 разрядов. Тогда чувствительность АЦП составит:

(4)

Что примерно в 2,5 раза меньше чем чувствительность термопары типа К(41мкВ). т. е. Теоретически, точность измерительного тракта составит не лучше ± 2,5 градусов. Практически, нам помешают шумы. А их согласно таблице 31-8 датащита целых +-10 знаков - т. е. итоговая точность составит не лучше +-25 градусов. Хе-хе. Это мы еще не учли два полуметровых провода до термопар, отсутствие должной фильтрации аналогового питания и питание всей системы от неплохо шумящего USB. Дай скотче хотя бы в ± 50 градусов уложиться.

Напишем программу, которая будет работать на прерываниях (я набросал ее для одного из комментариев). Средой Arduino воспользуемся как загрузчиком:

Рисунок 10: Натурный эксперимент с двумя термопарами, стаканами и скрепками

Исходный код:

void setup() { autoadcsetup(); } void loop() { } float coeff = {0, 2.508388e1, 7.860106e-2, -2.503131e-1, 8.315270e-2, -1.228034e-2, 9.804036e-4, -4.413030e-5, 1.057734e-6, -1.052755e-8 }; void autoadcsetup(){ //set up TIMER0 to 61Hz //TIMER0_OVF will be the trigger for ADC /*normal mode, no prescaler 16MHz / 256 /1024 = 61 Hz*/ TCCR0B = (1 << CS02) | (1 << CS00);//timer frequency = clk/1024 //set ADC. ADMUX = (1 << MUX3) | (1 << MUX1)| (1 << MUX0) | (1 << REFS1)| (1 << REFS0);//10-bit mode, ADC9-ADC8 channel, Gain 200, 2.56V ref ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADATE) | (1 << ADIE) | (1 << ADPS2)| (1 << ADPS1)| (1 << ADPS0);//TUrn ADC On, trigger enable, Interrupt enable, sysclk/128=125kHz_ADC_clk=9.6kHz conv freq(13ticks per conversion) ADCSRB = (1<< ADTS2) | (1 << MUX5);//Auto trigger source //set UART to 8-n-1 1Mbod: UBRR0H = 0;//9600(use Examples of Baud Rate Setting table from datasheet) UBRR0L = 103;//9600 UCSR0B = (1<>1)*2560/512;//calc voltage in mV float edc = static_cast(result);//convert to float for (uint8_t i = 0; i < 10; i++){ t += coeff[i] * pow (edc, i); } UDR0 = static_cast(t); } }

Для кипятка вокруг одной термопары и стакана с тающим льдом вокруг другой на выходе сплошная каша со средним значением первых двух строк 124 градуса, что очень даже хороший результат - будем считать что в точность +-25 градусов мы уложились.

Рисунок 11: Сырой вывод данных

Разумеется, практической значимости данная халтурка не представляет и для измерения температуры с помощью термопары нужно использовать более точные АЦП. Хорошим встроенным АЦП обладает к примеру микроконтроллер ADuCM360, причем он рассчитан именно на столь малые входные сигналы. Существуют специализированные внешние АЦП для термопар - например компания Maxim Integrated выпускает несколько микросхем для термопар - MAX31850, MAX31851, MAX31855, MAX31856 . Есть драйверы и у компании Analog Devices Бюджетным будет вариант использования предварительных усилителей на малошумящих ОУ для нашего АЦП. У меня хорошие результаты показывал LMP2011.

5.2 Термометры сопротивления и терморезисторы

Как известно, сопротивление металла изменяется от температуры окружающей среды. Этот эффект используется для проведения высокоточных (до тысячных долей градуса) измерений температуры с помощью термометров сопротивления. Будучи сделанным не из металла, а из полупроводника, мы получим терморезистор.

Рисунок 12: Платиновые RTD от Honeywell

Термометры сопротивления позволяют работать в достаточно широком диапазоне температур - от -200 до 850 градусов.
У термометра сопротивления имеется две основные характеристики:

1. Базовое сопротивление при определенной температуре. Рекомендуемое - 10, 50, 100, 500, 1000 Ом…
2. Температурный коэффициент сопротивления в тысячных в пропромилле на градус кельвина (ppm/K).

Температурный коэффициент сопротивления - это отношение относительного изменения сопротивления к изменению температуры:

(5)

Таким образом, зная текущее сопротивление терморезистора и зная его ТКС и номинальную температуру, можно вычислить текущую температуру:
(6)

На термометры сопротивления имеется ГОСТ Р 8.625-2006, в котором нормируются термометры из платины (ТКС = 0,00385 и 0,00391), а также из меди(ТКС 0,00428) и никеля (ТКС 0,00617). Номинальным сопротивлением для термометров является сопротивление при температуре 0 градусов. Также как и термопары термометры сопротивления имеют некоторую нелинейность, но в ГОСте заботливо приведены коэффициенты полинома. К слову - гораздо более простые, чем для термопар.
Например, для платинового термометра с ТКС = 0,00385 и диапазона измерений от -200 до 0 градусов будет уравнение вида:

А для диапазона 0-850 градусов вида:

Со следующими значениями коэффициентов:

(9)

Одни из популярных - эталонные платиновые термометры серии 700 от Honeywell. Хотя по стоимости платиновые термометры не из дешевых - от 5$ и выше в зависимости от диапазона температур и точности прибора.

Измерить сопротивление можно различными методами. Наиболее простой и рекомендуемый ГОСТ-ом - измерительный мост с источником напряжения. С другой стороны, подключение к источнику тока и использование дифференциального входа АЦП даст линейность измерений.

Рисунок 13: Различные способы подключениях двухпроводных RTD

Датчик давления представляет собой чувствительный элемент, помещенный между двумя камерами - в одной присутствует измеряемое давление, в другой - опорное. В абсолютных датчиках воздействие на кристалл идет только с одной стороны. Рассмотрим схему датчика MPX2100 от Freescale в разрезе:

Рисунок 38: Конструкция относительного и абсолютного датчика давления

На рисунке показан чувствительный элемент, который под разницей давлений изменяет свои свойства. Есть несколько видов чувствительных элементов. Один из самых распространенных - тензорезистивный - изменение сопротивления материала под воздействием деформации. Часто в качестве материала такого датчика берется монокристалл кремния. Одной из проблем является зависимость сопротивления датчика от температуры, но, как правило, во всех датчиках присутствует термокомпенсация.

Другой чувствительный элемент под воздействием давление изменяет свою емкость. В секции датчиков влажности мы уже обсудили, что данный метод проблематичен для последующих измерений, да и датчики давления с емкостным выходом мне ни разу не попались.

Также есть пьезоэлектрический эффект, где чувствительный элемент генерирует напряжение под воздействием определенного давления. У меня кстати есть один такой - он установлен в зарядной станции ЗД-6 комплекта индивидуальных дозиметров ИД-1. Зарядное устройство содержит 4 параллельно соединенных пьезоэлемента и механический усилитель, давящий на пьезоэлементы; давление создается вращающейся ручкой. Он используется для генерации напряжения в 180-250В для заряда дозиметра


Рисунок 39: Измеритель дозы ИД-1

Есть датчики и других типов - индуктивные, резонансные и прочие, но они встречаются в очень промышленных объектах и мы их рассматривать в рамках данной статьи не будем.

7.1 Аналоговые датчики давления

На выходе аналоговых датчиков давления присутствует уровень тока или напряжения, которое необходимо подать на измерительный тракт нашего прибора.
Сделаем небольшое лирическое отступление и упомянем датчики с промышленными уровнями аналогового сигнала 0-10В и 4-20мА, предназначенные для подключения к промышленной автоматике. Суровые промышленные датчики видно сразу:

Рисунок 40: Суровые промышленные датчики давления

Однако схема их включения аналогична всему тому, что было описано в разделе 3:

Рисунок 41: Подключение промышленного датчика

Установив делитель напряжения, либо подобрав шунтирующее сопротивление так, чтобы уровень выходного сигнала соответствовал входному диапазону АЦП, эти датчики можно подключать и к обычным микроконтроллерам.

С датчиками давления построенными по мостовой балансной схеме часто имеется та же проблема, что и с термопарами - многие датчики выдают всего порядка 40мВ на весь свой диапазон. Например вот так выглядит зависимость выходного напряжения от давления для датчика MPX2100:

Рисунок 42: Зависимость выходного напряжения датчика от давления

Так что вооружаемся дифференциальным малошумящим АЦП и вперед.

С другой стороны существуют более удобные, но и более дорогие датчики, имеющие на выходе сигнал 0-5В, или 0-3.3В и подобные в зависимости от напряжения питания.
К таким датчикам относится 40PC от Honeywell:

Рисунок 43: датчик серии 40PC от Honeywell

Оцифровать выходной сигнал такого датчика может любой микроконтроллерный АЦП. Вот только при своей точности в 0,2% его стоимость на рынке - порядка $40-50.

7.2 Цифровые датчики давления

Цифровой датчик давления позволяет получать все данные более технологичным способом. Суть его та же - пьезорезистивный мост, дифференциальный АЦП и интерфейс.

Вот так выглядит внутри MEMS-датчик LPS331 от ST в корпусе 3х3х1мм:

Рисунок 44: Структурная схема датчика давления LPS331

Все цифровые датчики давления имеют встроенный датчик температуры и, соответственно, термокомпенсацию. Чувствительность конкретно этого датчика давления - ± 200Па. Разумеется температуры с этого датчика также доступна, с точностью ± 2 градуса.

Одно из применений датчика давления - это барометрическая альтиметрия - т. е. определение относительной высоты. Как известно, с изменением высоты уменьшается давление воздуха. Так что выставим на земле нулевую высоту и поднявшись ввысь, или опустившись внизь можно определить пройденный путь.
Зависимость давления воздуха от высоты выглядит следующим образом:

Рисунок 45: зависимость давления воздуха от высоты

Для поиграться могу порекомендовать часы-отладочный комплект EZ430‑Chronos от Texas instruments на базе контроллера CC430F6137. На хабре есть описание этих часов
В них встроен цифровой датчик давления Bosh BMP085 стоимостью $4. Он имеет рабочий диапазон 30-110кПа и размеры 5х5х1.2мм.

Рисунок 46: Через несколько минут они покажут 4500. Метров.

8 Датчики присутствия газов

Ранее описанные датчики позволяют измерить то, что мы можем ощутить самостоятельно. Но в воздухе может оказаться еще кое-что, что способно убить нас совершенно незаметно.

Рисунок 47: датчик присутствия газа

Это газ. CO2, CO, метан, пропан, аммиак, водород, этанол, хладагенты и прочие газы., большинство из которых проблематично учуять, но которые приведут к серьезным последствиям.

Датчик определенного типа рассчитан, как правило, только на один конкретный газ, так что если вы хотите контролировать различные газы, то нужно использовать несколько датчиков.

Наибольшее распространение имеют различные датчики FIGARO, так что именно их и рассмотрим на примере датчика угарного газа TGS2442. Чувствительным элементом таких датчиков является оксид олова (SnO2). Датчик имеет многослойную структуру.

Рисунок 48: Структура датчика газа

Сначала идет селективный фильтр, пропускающий целевой газ и уменьшающий влияние других газов. После имеется камера с чувствительным элементом о четырех контактах. Два контакта предназначаются для нагревателя и еще два - для резистора, сопротивление которого зависит от концентрации газа.
Подключение датчика производится следующим образом:

Рисунок 49: Подключение датчика газа

Точность определения концентрации напрямую зависит от точности времени подогрева и времени снятия сигнала. Обе цепи подключаются к питанию на короткое время чтобы предотвратить перегрев чувствительного материала.
На нагреватель подается напряжение в 4.8В каждую секунду, длительностью 14мс. Средний ток нагревателя 200мА. За 5мс до включения нагревателя на 5мс включается схема измерителя и производится замер сопротивления.

Рисунок 50: Цикл работы датчика газов

Итоговая концентрация газа определяется в зависимости от отношения измеренного сопротивления к сопротивлению при концентрации газа 100 пропромилле. Зависимость хорошо видно на следующем графике:

Рисунок 51: Чувствительность к газам. Ro = Rs при 100 ppm CO

PS

Данная часть получилась больше справочной чем практической, но я надеюсь что этот материал поможет в выборе типа датчиков для вашей будущей системы климат-контроля.

В заключительной части цикла про датчики я расскажу о датчиках тока и напряжения, знания о которых мы применим при создании самодельного прибора учета электроэнергии и расчете энергетических параметров. Вопросы анализа частоты, реактивной и активной мощности, коэффициента мощности и гармонических искажений я решил разбить и вынести в отдельный цикл.

Теги:

• датчики
• температура
• arduino
• давление
• влажность
• как варить глинтвейн

Добавить метки