壓力傳感器用于各種工業(yè)應(yīng)用，包括液壓和氣動；水管理、移動液壓和越野車輛；泵和壓縮機(jī)；空調(diào)和制冷系統(tǒng)到工廠工程和自動化。它們在確保系統(tǒng)壓力在可接受的范圍內(nèi)并幫助確保應(yīng)用程序的可靠運(yùn)行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。根據(jù)安裝和系統(tǒng)要求，使用模擬和數(shù)字壓力傳感器有不同的優(yōu)勢。

　　何時(shí)使用數(shù)字和模擬壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　如果現(xiàn)有系統(tǒng)基于模擬控制，使用模擬壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)之一是其設(shè)置簡單。如果在現(xiàn)場只需要一個(gè)信號來測量動態(tài)過程，那么結(jié)合模數(shù)(ADC)轉(zhuǎn)換器的模擬傳感器將是一種更簡單的解決方案，而數(shù)字壓力傳感器則需要特定的協(xié)議來與傳感器建立通信。傳感器。設(shè)備。如果系統(tǒng)電子設(shè)備需要非?？焖俚闹鲃臃答伩刂苹芈?，則純模擬壓力傳感器是最佳解決方案。對于不要求響應(yīng)時(shí)間快于約0.5ms的系統(tǒng)，應(yīng)考慮數(shù)字壓力傳感器，因?yàn)樗鼈兒喕伺c多個(gè)數(shù)字設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)并使系統(tǒng)更加面向未來。

　　在模擬系統(tǒng)中考慮切換到數(shù)字壓力傳感器的適當(dāng)時(shí)機(jī)是升級組件以包括可編程微芯片?，F(xiàn)代微芯片現(xiàn)在更便宜且更易于編程，將它們集成到壓力傳感器等組件中可以簡化維護(hù)和系統(tǒng)升級。這節(jié)省了潛在的硬件成本，因?yàn)閿?shù)字傳感器可以通過軟件更新，而不是更換整個(gè)組件。

　　在電池供電的系統(tǒng)應(yīng)用中，例如在偏遠(yuǎn)地區(qū)，電池供電的低功耗數(shù)字傳感器比需要恒定功率的模擬壓力傳感器更受歡迎。數(shù)字壓力傳感器更易于控制并為系統(tǒng)提供節(jié)能優(yōu)勢。例如，與模擬傳感器相比，通過調(diào)度數(shù)字壓力傳感器記錄或休眠時(shí)間的能力，最多可將功耗降低500倍。

　　數(shù)字壓力傳感器的即插即用設(shè)計(jì)和更短的電纜長度簡化了系統(tǒng)設(shè)置并降低了為數(shù)字通信設(shè)置的應(yīng)用程序的總體安裝成本。當(dāng)數(shù)字壓力傳感器與GPS跟蹤器結(jié)合使用時(shí)，它可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控基于云的遠(yuǎn)程系統(tǒng)。

　　數(shù)字壓力傳感器具有功耗低、電噪聲最小、傳感器診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　數(shù)字壓力傳感器的優(yōu)勢

　　一旦用戶評估了模擬或數(shù)字壓力傳感器是否最適合給定的應(yīng)用，了解數(shù)字壓力傳感器為工業(yè)應(yīng)用提供的一些有益特性將有助于提高系統(tǒng)的安全性、效率和可靠性。

　　內(nèi)部集成電路（I 2 C）和串行外設(shè)接口（SPI）的簡單比較

　　工業(yè)應(yīng)用中常用的兩種數(shù)字通信協(xié)議是內(nèi)部集成電路（I 2 C)和串行外設(shè)接口(SPI)。I 2 C更適合更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榘惭b所需的電線更少。此外，I 2 C允許多個(gè)主/從網(wǎng)絡(luò)，而SPI只允許一個(gè)主/多從網(wǎng)絡(luò)。SPI是更簡單網(wǎng)絡(luò)以及更高速度和數(shù)據(jù)傳輸（例如讀取或?qū)懭隨D卡或記錄圖像）的理想解決方案。

　　輸出信號與傳感器診斷

　　模擬和數(shù)字壓力傳感器的一個(gè)重要區(qū)別是模擬只提供一個(gè)輸出信號，而數(shù)字傳感器提供兩個(gè)或更多，如壓力和溫度信號和傳感器診斷。例如，在氣瓶測量應(yīng)用中，附加的溫度信息將壓力信號擴(kuò)展為更全面的測量，從而可以計(jì)算出氣體體積。數(shù)字傳感器還提供診斷數(shù)據(jù)，其中包括信號可靠性、信號就緒和實(shí)時(shí)故障等關(guān)鍵信息，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)并減少潛在的停機(jī)時(shí)間。

　　診斷數(shù)據(jù)提供了傳感器的詳細(xì)狀態(tài)，例如傳感器元件是否損壞，電源電壓是否正確，或者傳感器中是否有可以獲取的更新值。與不提供有關(guān)信號錯(cuò)誤的詳細(xì)信息的模擬傳感器相比，來自數(shù)字傳感器的診斷數(shù)據(jù)可以在故障排除時(shí)做出更好的決策。

　　數(shù)字壓力傳感器的另一個(gè)好處是它們具有報(bào)警等功能，可以提醒操作者設(shè)置參數(shù)以外的情況，并且能夠控制讀數(shù)的時(shí)間和間隔，有助于降低整體能量消耗。因?yàn)閿?shù)字壓力傳感器提供了大量的輸出和診斷功能，所以整個(gè)系統(tǒng)更加強(qiáng)大和高效，因?yàn)閿?shù)據(jù)為客戶提供了對系統(tǒng)運(yùn)行情況更加全面的評價(jià)。除了擴(kuò)展測量和自診斷功能外，數(shù)字壓力傳感器的使用還可以加速工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的開發(fā)和實(shí)施。

　　環(huán)境噪聲

　　電機(jī)、長電纜或無線電源附近的電磁噪聲環(huán)境可能會對壓力傳感器等組件造成信號干擾挑戰(zhàn)。為了防止模擬壓力傳感器中的電磁干擾(EMI)，設(shè)計(jì)需要包括適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)節(jié)，例如

　　接地金屬屏蔽或額外的無源電子元件，因?yàn)殡娫肼暱赡軙?dǎo)致錯(cuò)誤的信號讀數(shù)。所有模擬輸出都極易受到EMI的影響；但是，使用4-20mA模擬輸出可以幫助避免這種干擾。

　　相比之下，與模擬等效物相比，數(shù)字壓力傳感器更不易受環(huán)境噪聲的影響，因此它們?yōu)樾枰⒁釫MI并需要4-20mA解決方案以外的輸出的應(yīng)用提供了不錯(cuò)的選擇。應(yīng)該注意的是，不同類型的數(shù)字壓力傳感器提供不同程度的EMI魯棒性，具體取決于應(yīng)用。內(nèi)部集成電路（I 2C）和串行外圍接口（SPI）數(shù)字協(xié)議非常適用于電纜長度小于5m的短距離或緊湊型系統(tǒng)，盡管精確的允許長度很大程度上取決于電纜和拉線的類型。上電阻。對于需要長達(dá)30m的更長電纜的系統(tǒng)，CANopen（帶可選屏蔽）或IO-Link數(shù)字壓力傳感器將是抗EMI的最佳選擇，盡管它們需要超過I 2 C和串行外設(shè)接口(SPI)高功率消費(fèi)）同行。

　　使用循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)保護(hù)

　　數(shù)字傳感器提供了在芯片中包含CRC的選項(xiàng)，以幫助確?？蛻艨梢砸蕾囆盘?。通訊數(shù)據(jù)的CRC是對內(nèi)部芯片存儲器完整性校驗(yàn)的補(bǔ)充，允許用戶100%驗(yàn)證傳感器輸出，為傳感器提供額外的數(shù)據(jù)保護(hù)措施。CRC功能非常適用于嘈雜環(huán)境中的壓力傳感器應(yīng)用，例如安裝在基于云的系統(tǒng)中的變送器附近。在這種情況下，噪聲干擾傳感器芯片并產(chǎn)生可能改變通信消息的位翻轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)增加。如有必要，關(guān)于內(nèi)存完整性的CRC將保護(hù)內(nèi)部內(nèi)存免受此類損壞和修復(fù)。同樣，一些數(shù)字傳感器還在數(shù)據(jù)通信中提供額外的CRC，表明傳感器和控制器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)已損壞，并可能觸發(fā)另一次嘗試評估正確的傳感器讀數(shù)。在某些情況下，最終用戶通過將與傳感器的通信與外部通信（例如與云、網(wǎng)關(guān)或控制器）的通信交織在一起來規(guī)避這一點(diǎn)。CRC簡化了這一過程，并為設(shè)計(jì)人員提供了更大的靈活性。除了數(shù)據(jù)有效性檢查，一些廠商還加入了更多的電子設(shè)備來抑制來自WiFi、藍(lán)牙、GSM和ISM頻段等來源的噪聲，以進(jìn)一步保護(hù)數(shù)據(jù)有效性。

　　工作中的數(shù)字壓力傳感器支持智能配水網(wǎng)絡(luò)

　　由于泄漏、計(jì)量不準(zhǔn)確、未經(jīng)授權(quán)的消費(fèi)或三者的組合造成的失水是大型供水網(wǎng)絡(luò)面臨的持續(xù)挑戰(zhàn)。將低功耗數(shù)字壓力傳感器應(yīng)用于整個(gè)配水網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是繪制一個(gè)區(qū)域配水網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用且經(jīng)濟(jì)高效的方法，并允許公用事業(yè)公司檢測和定位發(fā)生意外失水的區(qū)域。

　　應(yīng)用于整個(gè)配水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，數(shù)字壓力傳感器可以幫助識別意外失水區(qū)域，從而有效排除故障，提高系統(tǒng)效率。

　　非常適合這些應(yīng)用的壓力傳感器通常采用全密封設(shè)計(jì)，防護(hù)等級為IP69K，或者采用模塊化設(shè)計(jì)，為客戶提供更大的設(shè)計(jì)靈活性。為了在應(yīng)用的整個(gè)生命周期內(nèi)防止水滲入傳感器，一些壓力傳感器制造商使用玻璃-金屬密封連接。玻璃對金屬的密封不透水，并在傳感器的“頂部”形成氣密密封，這有助于傳感器達(dá)到IP69K。這種密封意味著傳感器始終測量應(yīng)用中的物質(zhì)與其周圍空氣之間的壓力差，從而防止偏移漂移。

　　改善加壓氣體系統(tǒng)調(diào)節(jié)

　　壓力傳感器在整個(gè)分配網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測和輸送加壓空氣和醫(yī)用氣體方面發(fā)揮著多種重要作用。在這些類型的應(yīng)用中，壓力傳感器可以負(fù)責(zé)壓縮機(jī)控制和各種監(jiān)控功能，包括進(jìn)氣和輸出流量、氣缸排氣和空氣過濾器狀態(tài)。雖然單個(gè)壓力信號可以間接測量系統(tǒng)某個(gè)位置的氣體顆粒量，但數(shù)字壓力傳感器提供的壓力和溫度反饋的組合可以更好地估計(jì)該位置的氣體量，從而更好地調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控。這使系統(tǒng)開發(fā)人員能夠更接近應(yīng)用程序的理想工作條件。

　　雖然仍然有一些裝置最適合使用模擬壓力傳感器，但越來越多的工業(yè)4.0應(yīng)用受益于使用它們的數(shù)字對應(yīng)物。從抗電磁干擾和可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)到傳感器診斷和數(shù)據(jù)保護(hù)，數(shù)字壓力傳感器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)測性維護(hù)，從而提高系統(tǒng)的效率和可靠性。具有IP69K等級、額外數(shù)據(jù)完整性檢查和用于EMI保護(hù)的廣泛板載電子設(shè)備等規(guī)范的堅(jiān)固傳感器設(shè)計(jì)將有助于延長使用壽命并減少潛在的信號錯(cuò)誤。