Sensör Ağı için Appropriate Signal Durumlama Modülünü Nasıl Seçilir

Signal Duruming'in Temelleri

SignalRY, bir veya daha fazla aşama ile ilgili temel köprüdür. Alanında sensörler genellikle zayıf, gürültülü, doğrusal olmayan veya ADC veya kontrolörün giriş gereklilikleri ile uyumludur. Bir sinyal doğrulama modülü bu sinyalleri bir veya daha fazla aşama ile gerçekleştirir: amplifikasyon, filtreleme, izolasyon, lineerizasyon ve standart bir çıkış formatına dönüştürme.

Amplification düşük seviyeli sinyalleri arttırır - örneğin yüksek gerilimlerden ve ölçümlerden kaynaklanan hassas elektronikleri korumak için - sayısallaştırma için uygun bir aralık. Filtreleme, termo çiftleri ve RTD'leri kaldırmak, sinyal-noise oranını artırmak, mevcut bir döngüyü değiştirmek, yüksek gerilimlerden hassas elektronik korumak ve ölçümlere neden olan zemin döngülerini kırmak için uygundur.

Doğru sinyal kontrollü modül seçmek tek boyutlu bir karar değildir - sensör çıktı özelliklerinin, sistem mimarisinin, çevresel koşulların ve maliyet kısıtlamalarının sistematik bir değerlendirmesini gerektirir. Aşağıdaki paragraflar, bir modülün performansının veya sensör ağınızın performansını artıracağını belirleyen kritik faktörlerden ayrılır.

Eleştirel seçim Kriterleri

Seçim süreci, sensörin kendisi ve hangi ortamda çalıştığını net bir anlayışla başlar. Aşağıda satın almadan önce incelemeniz gereken anahtar parametrelerdir.

Sensör Türü ve Çıktı Özellikleri

Her sensör sınıfı farklı bir elektrik sinyali oluşturur. Bir termo çift düşük seviyeli bir gerilim (mikrovolta milis) bu yüksek sıcaklık bağımlısı ve doğrusal olmayan bir USB (Resistance Sıcaklık deme) ısıtımı sağlar, genellikle bir hassas kaynak veya köprü devreden bir sinyal veya sinyalden yüksek çözünürlükte bir sabitlenir.

Giriş Aralığı ve Çözümü

Sistem modülünün girişi, bir dizi sabit sayıyla, ADC'nin sabit bir sayıyla eşleştirilmesi gerekir.Çok küçük bir çıkış aralığı ile sensörler için (örneğin, ±10 mV Type K için) her zaman programlanabilir bir kazanç sağlarken, modül, ADC'nin tam ölçekli bir diziye doğru sinyali kullanırsa, ADC'nin tam ölçeklendirme süresine kadar sabit bir şekilde sabit bir şekilde sabit bir miktar sağlar.

Filtreleme Gereksinimleri

Gerçek dünya sensör sinyalleri, yakındaki güç hatları, makine, radyo-freze müdahalesinden gelen gürültüyü azaltırken, ekranlama filtrelerini kullanarak, örneğin Bluetooth Hz hattını korumak için uygun filtreler içermeli. Bazı frekanslar yüksek frekanslılar veya yazılımlar için yüksek frekanslı kesintiler sunar.

Galvanic Isolation

Elektrik izolasyonu, sensörler ve veri satın alma sistemi arasında büyük gerilim farklılıklarının var olduğu endüstriyel ortamlarda kritiktir. Ground loops, farklı potansiyellerde birden fazla zemin puana neden olan, on volts ortak mod gürültüsüne enjekte edebilir ve inaccurate readings veya ekipman hasarlarına yol açabilir. Isolation uses transformers, optocouplers, or cleptif darbeler, sinyalinizi yine de iletirken, ikiyüzlülükli ağ geçidine kadar devre dışı bırakmak için de güvenlik sağlar.

Power Supply Compatability

SignalRY modülleri, sabit bir güç kaynağı gerektirir, özellikle de 5-30 V aralığında bir DC tedarik. Bazı modüller geniş bir giriş aralığı kabul eder ve iç düzenleyiciler içerir, diğerlerinin hassas bir gerilim referansına ihtiyacı vardır.Pelts'in gücü tüketimini kontrol edin - özellikle de sensör ağı şarj edilebilir veya 4-20 mA sistemi kullanırsa.In loop-güçlü konfigürasyonlar, modüller 4 mA'nın erken sinyaldeki hataların oluşmasına izin vermek için.

Çevre ve Fiziksel Kıtlar

Modüller genellikle sert koşullarda dağıtılır: yüksek sıcaklık, nem, koreal gazlar, vibrasyon veya şok.Veri sayfası işletim sıcaklık aralığı (endüstriyel -40C +85°C, genişletilmiş veya askeri), göreceli nem toleransı (konuşturma) ve ingre koruma (IP depolama puanı) için, modüldeki titreşim toleransı (örneğin, 10-500 Hz.Komlektif kaplamalar ile geniş bir ısıtma sistemi için uygun sıcaklık değerlendirmeleri gerekir.

Doğru ve uzun süreli Stability

Durumlanan sinyalin doğruluğu, modüldeki iç bileşenlere bağlıdır - karşıtlık dirençleri, gerilim referansları ve yükselticilere - sıcaklık zaman ve sıcaklık üzerinde sürüklenme sağlar. Tipik özellikler hata, dengeleme hatası, lineer hata ve genel doğruluk, okuma veya tam ölçek yüzdesi olarak.Insure ölçümler (e.g., laboratuvar-grad sıcaklık izleme), düşük sıcaklık katlarındaki modülleri (örneğin, 10 ppm /°C) ve düşük gürültü (e.g., 0.1 μV/pilot) ile ortalamanız % 0.1 oranında ifade edilir.

Çıktı Interface and Communication Protokolü

Durumlanmış sinyal, RS-485 (Modbus RTU) gibi veri satın alma sistemine teslim edilmelidir. Ortak çıktı türleri analog gerilim (0-10 V, ±10 V), analog akım (4-20 mA), frekans veya birkaç yüz metre kadar dijital iletişim protokolleri, koşullu değerleri daha yüksek doğrulukla taşır ve yapılandırma ve izlemenize izin verir.

Belirli Sensör Türlerine Eşleme Modülleri

Genel kriterler önemlidir, ancak her sensör sınıfı, standart modül üzerinde eşsiz talepleri uygular. Aşağıdaki alt bölümler ortak sensör ailelerini ve özel şartlarını vurgulamaktadır.

Termo çiftleri

Termo çiftleri derece küçük bir gerilim değişiklikleri üretir - 10-60 μV/°C siparişi - ve referans ısıtımı için son derece doğrusal olmayan bir modül, yüksek çözünürlükte 100-1000 puanlık bir kazanımı sağlar. Ayrıca, CJC'ye doğru doğru bir şekilde bağlantı kurunu doğrulayan bir modül seçin.

RTDs ve Thermistors

Direnç sıcaklığı dedektörleri (RTD) ve yayıncılar, mevcut kaynağı ölçmek için eski bir referans gerektirir ve genellikle iki mevcut direnç hataları iptal etmek için üç veya dört kablo bağlantısına yol açmalı.Sürücük modül, uzun kablo direncine sahip kesin bir kaynak sağlamalıdır.Forrmistors with üst düzey bir yükselticiler, lineerleştirme için gerekli olan bir dizi direnç modüller için gerekli olan düzeltmeler için gerekli olan düzeltmeler için gerekli olan düzeltmeler için gereklidir.For thermistors with üst düzeye çıkar.For thermistors with üst düzeye doğrulayıcılar için lineerizasyon.

Strain Gauges ve Load Hücreleri

Strain ölçümleri neredeyse her zaman bir Buğday taş köprüde yapılandırılır.Yönerge modülü sabit bir köprü eksatörlüğü (tipik olarak 2.5-10 V) ve yüksek ortak nokta reddedilmesi ile ayırıcı yükselteçli bir yükselteç. Quarter-bridge, yarı-bridge, veya tam-bridge yapılandırmaları farklı bir tamamlanma direnç sağlar. Bazı modüller köprü tipinin yazılım seçimine izin verir. Statik sualtı ölçümleri için, zaman içinde geçişler kritiktir.

Frekans tabanlı sensörler (Hall Etkisi, Manyetik Pickups)

Sensörler rotasyon hızı, akış veya lineer pozisyon genellikle ölçülen miktarlara frekans çıkış hızı sağlar.Yönetici modülü, sıfır inçlik bir dedektörü, Schmitt tetikleyicisi veya ham AC sinyalini temiz bir dijital pul trene dönüştürmek için.Çok düşük frekanslar veya düşük hacimli sinyaller için, sensörlü önbellekli devreler gerekli olabilir.

pH ve Elektrokimyasal Sensörler

Elektrokimyasal sensörler, yüksek hacimli ortamlardaki doğruluğu korumak için çok yüksek bir dürtü sinyalleri üretir. -Politika ölçümler için modül, yüksek çözünürlükteki birçok modül (tipik olarak bir elektrometre-grad FET amplifikatörü) ve genellikle kablo koruyucusuyu yüksek hacimli ortamlarda korumak için.For pH elektrotları için, modül, Nernst denklemin sıcaklığı bağımlılığı için doğru bir sıcaklık girişi içermelidir.

Çevre ve Güvenilirlik Faktörleri

Temel özelliklerin ötesinde, uzun vadeli güvenilirlik, işletim ortamından nasıl iyi korunduğuna bağlıdır. Modül üreticileri genellikle ürün hayatta kalma yıllarının güven veren derecelendirme ve sertifikalar sağlar.

Sıcaklık derecelendirmesi, soğuk bölgelerdeki dış kullanım için tasarlanmış bir modül - 40 °C'de kondensasyon olmadan çalışmalıdır. Bir motora yakın bir kabinede, sıcaklıklar hem de çevre sıcaklığı aralığına ve modülün kendi ısısına göre 60°C'yi kontrol edebilir - bazı modüller birkaç watt'ı ayırmalıdır, iç sıcaklıklarını önemli ölçüde azaltır; kondensasyon ve mühürlü bir kaplama (IP67 veya daha yüksek) ilerleyici atmosferlere karşı koruma sağlar.

Titreşim ve şok özellikleri, araçlar, dönen makineler veya ağır endüstriyel ekipmana yönelik uygulamalar için önemlidir. MIL-STD-810 veya rastgele vibrasyon için benzer standartlarla tanışan modüllere bakın. Ek olarak, elektromanyetik uyumluluk (EMC) - IEC 61000-4-x gibi - elektrostatik deşarj için, radiated alanlara ve hızlı geçicilere - yüksek EMC bağışıklık ile karşı bir modülde doğruluk veya değişken-frezegenler için doğruluk sağlayacaktır.

Bütünleşme, Kalibrasyon ve Test

Modülü seçmek sadece görevin yarısıdır; sensör ağına entegrasyon dikkatli bir planlama gerektirir. Modülin fiziksel bağlantı - yeniden terminalleri, D-sub konektörleri, M12 dairesel konektörleri -kablotunuzu eşleştirmek ve kolay alan kablolamanızı sağlamak. DIN-rail montaj modülleri endüstriyel kabinlerde yaygındır; panel-kural birimleri daha küçük muhafazalar.

Kalibrasyon, modülün çıktısının gerçek ölçüt değeri ile karşılık geldiğini sağlamak için gereklidir. Birçok OEMs, NIST. Alanda, bilinen bir referans sinyali veya sensör kullanarak periyodik yeniden ayarlama yapmanız gerekir. Bazı modüller, kesin bir içsel gerilim uygulayan, hızlı doğrulama sağlar.

Dağıtımdan önce, tüm sinyal zincirini test edin –sensor, koşullandırma modülü, kablo ve veri satın alma cihazı – kontrollü bir uyaran (örneğin, bir kalibreli sıcaklık kaynağı veya bir karunt direnç kaynağı) Birkaç puandaki çıktıyı ölçmek ve zaman ayırmadan ve gelecekteki tanılar için bir temel olarak sonuçları değiştirmek.

Signal Duruming Trendleri

Analog şartlandırmanın geleneksel yaklaşımı ekleniyor ve bazı durumlarda ADC, dijital filtreleme, lineerizasyon ve tek bir donanım platformu üzerinde iletişim kurmak için akıllı dijital modüller tarafından değiştirildi. Bu modüller otomatik olarak bir otobüs üzerinden yazılım üzerinden yapılandırılabilir, manuel atlama ayarları ve basitleştirme ihtiyacını azaltır. Örneğin, evrensel bir verici şimdi termo, RTD, mV ve mA girişleri tek bir donanım platformuyla algılayabilir, otomatik olarak sensör tipini algılayabilir.

Kablosuz sinyal doğrulama modülleri uzaktan izleme ve IIoT uygulamaları için yol katıyor. Bu batarya destekli birimler düşük güç radyosu (örneğin, Bluetooth Low Energy, LoRaWAN veya IEEE 802.15.4), sensörlerin kablolamanın pahalı veya pratik olduğunu tespit edebilir. Ancak, dikkat çekme oranı ve çevresel sağlamlığı azaltır. Başka bir eğilim, sinyallendirme sistemi doğrudan izlemenin entegrasyonudur.

Yüksek hızlı uygulamalar için, makine sağlığı izleme, alan programlanabilir kapı dizileri (FPGA) gerçek zamanlı dijital filtreleme, Hızlı Fourier Dönüşüm ve zarf analizi gibi, bu modüller ana kontrolörden yük işleme ve bir koşullu veri akışı sağlar.Bir modül seçerken, geleneksel bir analog yaklaşımı veya akıllı bir dijital modüle daha iyi uyum sağlamanızı düşünün.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Uygun sinyallendirme modülü seçmek, yukarıda belirtilen kriterlere göre modüller değerlendirmek: giriş aralığı, filtreleme, izolasyon, güç, çevre ve çıkış protokolü.Komsal sensör ağınızın tam olarak karakterize edilmesi.Sisteminizin çıktısını ve sistemnizin giriş koşullarını karakterize etmek. Daha sonra, işletim ortamınız için belirlenen kriterlere dayanarak modülleri değerlendirmek, doğru bir şekilde yapılandırmak, güç, çevre, doğrulama ve çıkış protokolü.Demokratlama işlemine izin vermek için modülünüzü tamamen doğru bir şekilde kapatabilirsiniz.