Преобразователи давления ОВЕН

Разработка и серийный выпуск преобразователей давления – одно из важнейших направлений деятельности компании ОВЕН. Сегодня в ассортименте компании несколько линеек датчиков: преобразователи давления общепромышленные ОВЕН ПД100, высокоточные интеллектуальные датчики давления ОВЕН ПД200, измерители давления для котельной автоматики ОВЕН ПД150. В статье представлен краткий обзор технических решений, применяемых при производстве датчиков, и области их применения.

Современные преобразователи давления – это сложнейшие интеллектуальные микропроцессорные приборы. Компания ОВЕН производит широкий спектр датчиков, отличающихся конструктивным исполнением, предназначенных для измерения различных видов давления жидкостей и газов.

В настоящий момент на производстве ОВЕН выпускается более 300 датчиков в день, осуществляется сертифицированная первичная и периодические поверки. Проводится суточный выходной контроль всех выпускаемых преобразователей. Участок датчиков оснащен передовым современным оборудованием от ведущих европейских производителей по входному контролю комплектующих, сборке и настройке. Калибровка осуществляется на калибраторах немецкой фирмы DRUK. На участке работает персонал с большим стажем работы в области микроэлектроники. Платы нормирующих преобразователей для датчиков завод производит сам с использованием станков SMD-монтажа и волновой пайки.

Преобразователи давления ОВЕН полностью соответствуют требованиям помехоустойчивости и электромагнитной совместимости «класса А». Эти характеристики достигаются посредством целого комплекса технических решений. Датчики ОВЕН выполнены в корпусе из нержавеющей стали (степень защиты до IP68), количество разъемных соединений минимизировано для обеспечения высокой герметичности. Периодически проводятся испытания на совместную работу с преобразователями частоты ОВЕН ПЧВ и другими источниками электромагнитных помех. Малые массогабаритные показатели преобразователей делают возможной их установку непосредственно на объекте или в труднодоступных местах.

 

Технологии изготовления сенсоров для датчиков ОВЕН ПД100

---

Основной принцип преобразования давления в датчиках ОВЕН ПД100 – тензометрический. Чувствительным элементом является «мост Уитстона» из тензорезисторов, напыленных на мембрану. Под действием измеряемого давления мембрана деформируется, тензорезисторы меняют величину своего сопротивления, нормирующий преобразователь преобразует разбалансировку «моста» в выходной сигнал с заданной погрешностью. Это самая распространенная технология преобразования давления, позволяющая обеспечить высокую точность.

Основным элементом любого преобразователя давления является сенсор, воспринимающий измеряемое давление. Его характеристики во многом определяют параметры точности и стабильности самого датчика. Разработчики компании ОВЕН используют лучшие по соотношению цена/качество сенсоры давления от разных производителей на основе следующих технологий:

• кремний-на-кремнии (КНК) с мембраной из нержавеющей стали;
• тензодатчик-на-керамике (ТНК);
• кремний-на-сапфире (КНС) с титановой мембраной;
• открытый кремниевый кристалл КНК.

Технология «кремний-на-кремнии» (КНК)

Технология «кремний-на-кремнии» (КНК) в настоящее время является наиболее перспективной, т.к. предлагает оптимальное соотношение цена/качество преобразования. Она основана на изготовлении сенсора из монокристалла кремния с нанесенным на него методом диффузии тензорезистивным мостом.

К достоинствам данной технологии относятся: высокая стабильность, низкий гистерезис, высокая перегрузочная способность, высокая чувствительность, а, соответственно, и высокая точность преобразования. Недостатками технологии являются низкий рабочий температурный диапазон (до 100 ºС), а также необходимость защищать чувствительный элемент металлической мембраной, что снижает чувствительность и увеличивает нелинейность преобразования.

По этой технологии изготавливаются сенсоры для датчиков ОВЕН ПД100 моделей 111, 171, 181.

 

Технология «тензодатчик-на-керамике» (ТНК)

Технология «тензодатчик-на-керамике» (ТНК) – наиболее бюджетная. Сенсор представляет собой керамическую мембрану с нанесенным на нее с обратной стороны толстопленочным тензомостом.

Достоинствами данной технологии являются низкая цена сенсоров, устойчивость к агрессивным средам и высоким температурам (до 135 ºС). Недостатки – невысокая чувствительность и относительно большой «шум» выходного сигнала сенсора. Материал мембраны (керамика) устойчив к большинству агрессивных сред, однако при установке сенсора в штуцер датчика для герметизации используется резиновое уплотнение, что сокращает перечень измеряемых агрессивных сред.

Такие сенсоры используются в датчиках ОВЕН ПД100 модели 311.

 

Технология «кремний-на-сапфире» (КНС) с титановой мембраной

Технология «кремний-на-сапфире» (КНС) является наиболее отработанной и проверенной временем. Сенсор изготавливается из монокристаллической сапфировой пластины с нанесенным на нее с помощью гетероэпитаксии тензомостом. Сапфировая пластина припаивается к мембране из титанового сплава.

Достоинствами технологии являются: высокая чувствительность и стабильность, а также возможность измерения агрессивных сред, нейтральных к сплавам титана. Дополнительную устойчивость к агрессивным средам обеспечивает применение в датчиках безрезинового уплотнения сенсора со штуцером методом посадка «конус по кромке». К недостаткам можно отнести наличие повышенного гистерезиса.

Специфика таких сенсоров позволяет выпускать датчики для агрессивных сред и аммиаков ОВЕН ПД100 модель 411.

 

Технология «открытый кремниевый кристалл КНК»

Технология «открытый кремниевый кристалл КНК» основана на изготовлении сенсора из монокристалла кремния с нанесенным на него методом диффузии тензорезистивным мостом. Измерительный кристалл дополнительной мембраной не защищается.

Достоинствами данной технологии являются: высокая стабильность, низкий гистерезис, высокая перегрузочная способность, высокая чувствительность, а, следовательно, точность преобразования. Недостатками являются: низкий рабочий температурный диапазон (до 80 ºС) и неустойчивость к любым средам, кроме неагрессивных газов.

Сенсоры такого рода используются в датчиках ОВЕН ПД100 модели 811 и ОВЕН ПД150.

 

Исполнение «открытый сенсор» с мембраной из нержавеющей стали

Исполнение «открытый сенсор» позволяет разместить сенсор на торце штуцера датчика, исключив попадание в канал штуцера частиц измеряемой среды.

К достоинствам этого исполнения относится возможность изготовления датчиков для измерения сильнозагрязненных, вязких и коксующихся сред. К недостаткам относятся низкий рабочий температурный диапазон (до 100 ⁰С) и незащищенность мембраны сенсора толщиной 40 мкм от механических повреждений.

По такой технологии выполняются сенсоры для датчиков ОВЕН ПД100 модели 141.

 

Исполнение «в металлическом полевом корпусе» с IP65

Такое исполнение позволяет использовать преобразователь в тяжелых условиях эксплуатации на «открытом воздухе». Возможно изготовление датчиков с взрывозащитой типа «Взрывонепроницаемая оболочка» 1Exd IICT6Gb.

По такой технологии выполняются сенсоры для датчиков ОВЕН ПД100 модели 115.

 

Нормирование выходного сигнала сенсора

---

Нормирование (линеаризация) выходного сигнала от сенсора датчика давления позволяет минимизировать присущие ему нелинейность, гистерезис, разброс выходной характеристики. Но очень важно, каким образом осуществляется нормирование. Нормирование характеристик сенсоров в датчиках давления ОВЕН производится с использованием высококачественного промышленного микропроцессора немецкой фирмы ZMD, что обеспечивает:

• минимально возможную основную суммарную погрешность;
• высокую температурную устойчивость;
• стабильность «нуля» и других характеристик датчика.

В микропроцессорных датчиках давления ОВЕН реализована современная технология цифровой полиномиаль­ной компенсации для нормирования сигнала сенсора. Дополнительная цифровая полиномиальная температурная компенсация с дополнительным циклом калибровки производится при температуре +80 ºС, что позволяет гарантировать температурную погрешность не более 0,1 % на каждые 10 ºС.

 

Модификации и области применения датчиков давления ОВЕН ПД100

---

Преобразователи давления ОВЕН ПД100 применяются практически во всех системах автоматического регулирования и управления технологическими процессами на вспомогательных и основных общепромышленных производствах, а также объектах ЖКХ. Рекомендуемая рабочая среда для датчиков ОВЕН ПД100 – различные жидкости (в том числе агрессивные), пар, газы (в том числе метан), парогазовые и газовые смеси, не агрессивные к материалу измерительной мембраны и уплотнения сенсора, при давлении, не превышающем верхний предел измерения датчика. Линейка датчиков ПД100 имеет специализированные исполнения для пищевой и химической промышленности, холодильной техники и т.п.

ОВЕН ПД100 модель 311. Преобразователь для ЖКХ

Предназначен для систем регулирования и управления на объектах жилищно-коммунального хозяйства: тепловых пунктах, прямых и обратных трубопрово­дах сетевой воды систем ГВС/ХВС, теплосчетчиках, станциях подкачки воды, водозаборах и т.п.

ОВЕН ПД100 модели 111, 171, 181. Преобразователи общепромышленные

Предназначены для систем автоматического регулирования и управ­ления на основных и вторичных производствах в промышленности: гидро- и пневмосистемах, системах водоподготовки и теплоснабже­ния, котельной автоматике, автоматике водоканалов, тепловых пун­ктах, объектах газового хозяйства и т.п., где требуется повышенная точность и стабильность выходного сигнала.

ОВЕН ПД100-111-EXIA. Преобразователь во взрывозащищенном исполнении

Предназначен для использования в газораспределительных и газорегуляторных шкафах, щитах и пунктах (ГРП, ГРПШ, ГРЩ) систем автоматического регулирования газоснабжающих предприятий и газо­вых сетей, в котельной автоматике и на категорированных «опасных» производствах.

ОВЕН ПД100 модель 811. Преобразователь на низкие давления для неагрессивных газов

Предназначен для создания систем автоматического регулирова­ния и управления в котельной автоматике, системах вентиляции, на тепловых пунктах и т.п.

ОВЕН ПД100-ДГ модель 137. Погружной преобразователь гидростатического давления (уровнемер)

Применяются в системах измерения и поддержания уровня жидкости на основных и вторичных производствах в промышленности и ЖКХ: водозаборных скважинах и резервуарах, канализационных станциях и емкостях, прудах-отстойниках, водонапорных башнях и т.д.

ОВЕН ПД100 модель 141. Преобразователь с открытым сенсором для вязких, загрязненных сред

Предназначен для систем автоматического регулирования и управления на основных и вторичных производствах в промышленности, в том числе пищевой, сельском хозяйстве, нефтяной отрасли, на ЦБК, где присутствуют сильно загрязненные и вязкие среды: канализационные стоки, целлюлозные пульпы, пенообразователи, патоки, мазут и т.п.

ОВЕН ПД100 модели 115, 115-EXD. Преобразователи для сложных условий эксплуатации в полевом корпусе

Предназначены для систем автоматического регулирования и управления в промышленности на основных и вторичных производствах, расположенных в сложных климатических и иных условиях, требующих применения оборудования в «полевом» корпусе: газотранспортных и газораспределительных системах, нефтепромыслах, объектах транспортировки нефти, НПЗ, предприятиях энергетики, объектах, находящихся в условиях Крайнего Севера, а также плавильных цехах, наземной части горного оборудования, взрывоопасных помещениях и т.п.

ОВЕН ПД100 модель 411. Преобразователь для агрессивных низкотемпературных сред

Предназначены для систем автоматического регулирования и управ­ления на основных и вторичных производствах в промышленности, в том числе химической, где присутствуют сильноагрессивные среды: кислоты, щелочи и т.п., а также в холодильной технике с использова­нием низкотемпературных и аммиакосодержащих фреонов.

 

Высокоточные интеллектуальные датчики давления ОВЕН ПД200

---

Датчик давления ОВЕН ПД200 работает по методу емкостного преобразования давления. Чувствительным элементом ОВЕН ПД200 является конденсатор с обкладками, сопряженными с мембраной, воспринимающей измеряемое давление. Деформация мембраны под давлением приводит к перемещению обкладок, и изменению величины емкости конденсатора – преобразование изменения емкости в выходной сигнал с заданной погрешностью происходит в нормирующем преобразователе. Такие сенсоры заметно дороже, но метод позволяет измерять давление с большей точностью.

ОВЕН ПД200 предназначены для применения в системах авто­матического регулирования и управления основными техноло­гическими процессами в различных отраслях промышленности. Рабочая среда для датчиков ПД200 – различные жидкости (в том числе агрессивные), пар, газы (в том числе метан), газовые смеси. Преобразователи давления ПД200 имеют «полевое» исполне­ние для применения в системах, размещаемых на «открытом воздухе» в районах со сложными климатическими условиями. ПД200 с взрывозащитой типа «Взрывонепроницаемая оболоч­ка» могут применяться во взрывоопасных зонах.

 

Модификации и области применения ОВЕН ПД200

ОВЕН ПД200-ДД. Преобразователь дифференциального давления

Предназначен для измерения перепада давления на промышленных объектах и объектах ЖКХ в различных системах автоматического кон­троля, регулирования и управления технологическими процессами: рас­ход на сужающих устройствах (имеется корнеизвлекающая функция), измерение уровня в герметичных емкостях под давлением, контроль засоренности фильтров, контроль работы насосов, вентиляторов и т.п.

ОВЕН ПД200-ДИ. Преобразователь избыточного давления

Предназначен для измерения давления или уровня жидкости в системах автоматического регулирования и управления на основных и вторичных производствах в промышленности и ЖКХ: газораспредели­тельных системах, узлах учета газа, объектах энергетики, котельных, парогенерирующих объектах, вентиляционных системах и т.п.

 

Измерители давления для котельной автоматики ОВЕН ПД150

---

ОВЕН ПД150 – датчик давления для котельной автоматики и вентиляционных систем с масштабируемым выходным сигналом (4…20 мА или RS-485 Modbus) и двумя силовыми реле. ПД150 совмещает функции первичного измерительного датчика и вторичного управляющего прибора и предназначен для контроля давления неагрессивных газов, в том числе горючих и дымовых.

ОВЕН ПД150 измеряет предельно низкие давления (от 250 Па) и обеспечивает высокую точность и временную стабильность харак­теристик. Прибор имеет два вида исполнений: настенное и щитовое, а также простое и наглядное меню для задания уставок реле, коррекции «нуля» и диапазона измерений с помощью кнопок на лицевой панели.

Датчик применяется в котельных для контроля давления в контурах подачи горючего газа и воздуха, разряжения в топке котла и давления дымовых газов. В системах вентиляции и кондиционирования воздуха ПД150 применяется для контроля степени загрязненности воздушных фильтров и работоспособности вентиляторов. ПД150 может также применяться в испытательной и лабораторной технике, например, в «чистых помещениях».