حالة البحث والتطبيق لمحول الضغط
مع التحسين المستمر لمستوى الأتمتة، فضلاً عن التقدم السريع في تكنولوجيا الكمبيوتر وتكنولوجيا المواد وتكنولوجيا الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (نظام الميكرو الكهروميكانيكي، MEMS)، شهد مجال الأتمتة الصناعية المستخدم على نطاق واسع في مجال الأجهزة الذكية في السنوات الأخيرة أيضًا تطورًا سريعًا.
تركز الأبحاث المتعلقة بمحول الضغط بشكل أساسي على الجوانب التالية:
① طرق اتصال جهاز إرسال الضغط.
② أجهزة استشعار الضغط في البيئات القاسية ذات درجات الحرارة العالية.
③ جهاز إرسال الضغط مع وظيفة التشخيص الذاتي.
④ طريقة تعويض درجة حرارة جهاز إرسال الضغط.
⑤ ناقل الضغط جوانب أخرى من التقدم البحثي.
جهاز إرسال الضغط طريقة الاتصال
في الماضي، كانت أجهزة إرسال الضغط تدعم فقط إشارات قياسية تناظرية 4-20mA تستخدم عادة في مجال التحكم في العمليات الصناعية. مع التطور المستمر لتكنولوجيا المعلومات والتكنولوجيا الرقمية، يمكن تطوير وتصنيع المزيد والمزيد من أجهزة إرسال الضغط الذكية التي تدعم بروتوكول ناقل المجال لنقل الإشارات الرقمية. تم تصميم جهاز إرسال الضغط الذكي هارت المستند إلى بروتوكول الاتصالات المفتوحة لمحول بعيد قابل للتوجيه على الطريق السريع (هارت)، وهو عبارة عن جهاز إرسال ضغط ثنائي الأسلاك. تم تصميم جهاز إرسال الضغط ثنائي الأسلاك بناءً على بروتوكول الاتصالات المفتوحة لمحول بعيد قابل للتوجيه على الطريق السريع (هارت). باستخدام سلكين فقط، لا ينقل جهاز إرسال الضغط الإشارات الرقمية والتناظرية فحسب، بل يوفر أيضًا الطاقة للجهاز. بالمقارنة مع البروتوكولات الأخرى التي تدعم الإشارات الرقمية فقط، فإن السمة المميزة لجهاز إرسال الضغط هي أنه ينقل الإشارات الرقمية مع الاحتفاظ بإشارة التيار التناظرية 4-20mA، وبالتالي يلعب دورًا مهمًا في فترة الانتقال عندما تحل الأجهزة الرقمية تدريجيًا محل الأجهزة التناظرية التقليدية. ومع ذلك، فإن بروتوكول هارت هو طريقة اتصال شبه رقمية، والتي تدعم فقط الإرسال أحادي الاتجاه، والقناة هي واحد لواحد. مع تطور التكنولوجيا، أصبح بروتوكول هارت غير قادر تدريجياً على تلبية احتياجات تبادل المعلومات الخاصة بأنظمة التحكم والأجهزة الميدانية.
في عصر الصناعة الرقمية والذكية 4.0، فإن رقمنة مجال الإنتاج الصناعي لها أهمية كبيرة. على أساس جهاز إرسال الضغط التقليدي، بناءً على نهج ناقل منطقة التحكم (يستطيع) للتحول الرقمي لجهاز الإرسال، يمكن تصميم وتنفيذ وحدة قياس الضغط الرقمية صغيرة الحجم وعالية الدقة في جهاز إرسال الضغط، وبالتالي تحسين كفاءة وموثوقية تبادل المعلومات بين المعدات الميدانية ونظام التحكم بشكل كبير. الموثوقية. تم تصميم جهاز إرسال لقياس ضغط خط شبكة المياه. يتم تقارب إشارة التيار الصادرة عن جهاز الإرسال بواسطة وحدة طرفية بعيدة (وحدة التحكم عن بعد) وإرسالها إلى غرفة التحكم باستخدام إيثرنت الصناعية للعرض المركزي للمعلمات. تصل دقة جهاز الإرسال إلى 0.14٪، وجميع المكونات محلية، مما يتمتع بمزايا التحكم المستقل والاستخدام البسيط والموثوقية الجيدة.
لقد حظيت الاتصالات اللاسلكية باهتمام واسع في السنوات القليلة الماضية. تتمتع تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية الصناعية بمزايا التكلفة المنخفضة والكفاءة العالية والموثوقية العالية والوضع المريح وما إلى ذلك، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في المواقع الصناعية. وخاصة لنقل الإشارات في البيئات الخطرة القابلة للاشتعال والانفجار، مثل سيناريوهات النفط والغاز والمواد الكيميائية ومنطقة الخزانات، يعد النقل اللاسلكي وسيلة اقتصادية وفعالة للاتصالات. تم تصميم نظام قياس الضغط اللاسلكي القائم على أجهزة استشعار سعوية. يقوم النظام أولاً بتحويل الضغط المطبق إلى إشارة جهد مقابلة من خلال أجهزة استشعار سعوية ودوائر معالجة الإشارة، ثم يحقق الإرسال والاستقبال اللاسلكي للإشارة باستخدام أجهزة إرسال واستقبال تحويل التردد (فسك). يتم التحكم في النظام في غضون 1.6٪ من خطأ النطاق الكامل وهو مناسب للاتصالات اللاسلكية التي تلقت الكثير من الاهتمام في السنوات القليلة الماضية. تتمتع تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية الصناعية بمزايا التكلفة المنخفضة والكفاءة العالية والموثوقية العالية والوضع المريح، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في المواقع الصناعية. يعد النقل اللاسلكي وسيلة اقتصادية وفعالة للاتصالات، وخاصة لنقل الإشارات في البيئات الخطرة القابلة للاشتعال والانفجار، مثل سيناريوهات النفط والغاز والمواد الكيميائية ومنطقة الخزانات. تم تصميم نظام قياس ضغط لاسلكي يعتمد على أجهزة استشعار سعوية. يحول النظام أولاً الضغط المطبق إلى إشارة جهد مقابلة من خلال أجهزة استشعار سعوية ودوائر معالجة الإشارة، ثم يحقق النقل والاستقبال اللاسلكي للإشارة باستخدام أجهزة إرسال واستقبال تحويل التردد (فسك). يتم التحكم في خطأ النطاق الكامل للنظام في حدود 1.6٪، وهو مناسب للمناطق شديدة الخطورة القابلة للاشتعال والانفجار والمناطق التي يصعب فيها تركيب الكابلات وصيانتها. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع فسك بسلامة قوية وكفاءة عالية ومناعة ضد الضوضاء. تم تصميم جهاز إرسال ضغط سعوي يعتمد على تقنية MEMS. يعوض جهاز الإرسال عن الأخطاء غير الخطية من خلال خوارزمية الشبكة العصبية الاصطناعية. تم اختيار نيوبات الليثيوم (لينبو3) كمواد اتصال بصرية طويلة المدى لهذا الجهاز. بفضل خصائص الضوء، فإن طريقة النقل هذه خالية من الخسارة تقريبًا وتتميز بالموثوقية العالية والصيانة البسيطة والخطر المنخفض.
مع تطور الرقمنة الصناعية، تتزايد متطلبات أجهزة الاستشعار الذكية. تم اقتراح جهاز إرسال ضغط ذكي لاسلكي مع تشخيص الأعطال في الوقت الفعلي. يراقب جهاز الإرسال الناتج التناظري لمستشعر الضغط في الوقت الفعلي ويشغل برنامج تشخيص ذاتي بحيث يمكن نقل بيانات الضغط ومعلومات التشخيص الناتجة إلى نظام الاستقبال من خلال النقل اللاسلكي. بهدف خصائص العمليات الصناعية مثل التداخل الكهرومغناطيسي وتعقيد المساحة، تم تصميم جهاز إرسال ضغط لاسلكي عالي الدقة لتلبية احتياجات المواقع الصناعية، وتحقيق معيار الشبكة اللاسلكية الصناعية لأتمتة العمليات الصناعية (شبكة لاسلكية لأتمتة العمليات الصناعية - تجهيز العمليات، ويا- السلطة الفلسطينية). معيار ويا- السلطة الفلسطينية) لأتمتة العمليات الصناعية وتكنولوجيا قياس ضغط السيليكون أحادي البلورة. يمكن لجهاز إرسال الضغط اللاسلكي عالي الدقة تحسين مستوى المعلوماتية والإدارة الرقمية لقياس ضغط المجال الصناعي بشكل فعال، وله آفاق تطبيق واسعة.
