การวิจัยและสถานะการใช้งานเครื่องส่งสัญญาณความดัน
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระดับอัตโนมัติ ตลอดจนเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีวัสดุ และระบบไมโครอิเล็กโตรแมคคานิกส์ (ระบบไมโครอิเล็กโตรแมคคานิกส์ หรือ เมมส์) เทคโนโลยีมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ทำให้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สาขาระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาเครื่องมือวัดอัจฉริยะ ก็ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเช่นกัน
การวิจัยเกี่ยวกับเครื่องส่งสัญญาณความดันมุ่งเน้นไปที่ประเด็นต่อไปนี้เป็นหลัก:
① วิธีการสื่อสารเครื่องส่งสัญญาณความดัน
② เซ็นเซอร์แรงดันในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและรุนแรง
③ เครื่องส่งสัญญาณความดันพร้อมฟังก์ชั่นวินิจฉัยตนเอง
④ วิธีการชดเชยอุณหภูมิเครื่องส่งสัญญาณความดัน
⑤ เครื่องส่งสัญญาณแรงดันด้านอื่น ๆ ของความคืบหน้าในการวิจัย
เครื่องส่งสัญญาณแรงดัน วิธีการสื่อสาร
ในอดีตเครื่องส่งสัญญาณแรงดันรองรับเฉพาะสัญญาณมาตรฐานอนาล็อก 4-20mA ที่ใช้กันทั่วไปในด้านการควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรม ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีสารสนเทศและเทคโนโลยีดิจิทัล เครื่องส่งสัญญาณแรงดันอัจฉริยะที่รองรับโปรโตคอลฟิลด์บัสการส่งสัญญาณดิจิทัลจึงสามารถพัฒนาและผลิตได้มากขึ้น เครื่องส่งสัญญาณแรงดันอัจฉริยะ ฮาร์ท ที่ใช้โปรโตคอลการสื่อสารแบบเปิดของตัวแปลงสัญญาณระยะไกลที่ระบุตำแหน่งบนทางหลวง (ฮาร์ท) ได้ออกแบบเครื่องส่งสัญญาณแรงดันแบบสองสาย เครื่องส่งสัญญาณแรงดันแบบสองสายได้รับการออกแบบตามโปรโตคอลการสื่อสารแบบเปิดของตัวแปลงสัญญาณระยะไกลที่ระบุตำแหน่งบนทางหลวง (ฮาร์ท) ด้วยสายเพียงสองสาย เครื่องส่งสัญญาณแรงดันไม่เพียงแต่ส่งสัญญาณดิจิทัลและอนาล็อกเท่านั้น แต่ยังจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับโปรโตคอลอื่นๆ ที่รองรับเฉพาะสัญญาณดิจิทัล คุณลักษณะเฉพาะของเครื่องส่งสัญญาณแรงดันคือส่งสัญญาณดิจิทัลในขณะที่ยังคงสัญญาณกระแสอนาล็อก 4-20mA ไว้ จึงมีบทบาทสำคัญในช่วงเปลี่ยนผ่านเมื่อเครื่องมือดิจิทัลค่อยๆ เข้ามาแทนที่เครื่องมืออนาล็อกแบบเดิม อย่างไรก็ตาม โปรโตคอล ฮาร์ท เป็นวิธีการสื่อสารแบบกึ่งดิจิทัล ซึ่งรองรับการส่งสัญญาณแบบทิศทางเดียวเท่านั้น และช่องสัญญาณเป็นแบบหนึ่งต่อหนึ่ง ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี โปรโตคอล ฮาร์ท เริ่มไม่สามารถตอบสนองความต้องการการแลกเปลี่ยนข้อมูลของระบบเครื่องมือวัดและระบบควบคุมภาคสนามได้
ในยุคอุตสาหกรรม 4.0 ที่เป็นระบบดิจิทัลและอัจฉริยะ การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัลของภาคการผลิตทางอุตสาหกรรมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยอาศัยเครื่องส่งสัญญาณแรงดันแบบดั้งเดิม ซึ่งใช้แนวทางบัสเครือข่ายพื้นที่ควบคุม (สามารถ) ในการแปลงระบบดิจิทัลของเครื่องส่งสัญญาณ การออกแบบและการนำโมดูลวัดแรงดันแบบดิจิทัลที่มีความแม่นยำสูงและมีขนาดเล็กมาใช้งานสามารถฝังไว้ในเครื่องส่งสัญญาณแรงดันได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ภาคสนามและระบบควบคุมได้อย่างมีนัยสำคัญ ความน่าเชื่อถือ เครื่องส่งสัญญาณได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดแรงดันของสายเครือข่ายน้ำ สัญญาณกระแสขาออกของเครื่องส่งสัญญาณจะบรรจบกันโดยหน่วยปลายทางระยะไกล (ราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์) และส่งไปยังห้องควบคุมโดยใช้อีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมสำหรับการแสดงพารามิเตอร์แบบรวมศูนย์ ความแม่นยำของเครื่องส่งสัญญาณจะอยู่ที่ 0.14% และส่วนประกอบทั้งหมดจะถูกระบุตำแหน่ง ซึ่งมีข้อดีคือควบคุมอิสระ ใช้งานง่าย และเชื่อถือได้ดี
การสื่อสารแบบไร้สายได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายในอุตสาหกรรมมีข้อดีคือต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง การติดตั้งที่สะดวก ฯลฯ และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานที่อุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งสัญญาณในสภาพแวดล้อมอันตรายที่ติดไฟและระเบิดได้ เช่น สถานการณ์น้ำมันและก๊าซ สารเคมี และบริเวณถัง การส่งสัญญาณแบบไร้สายเป็นวิธีการสื่อสารที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพ ระบบวัดแรงดันแบบไร้สายที่ออกแบบขึ้นโดยใช้เซ็นเซอร์แบบเก็บประจุ ระบบจะแปลงแรงดันที่ใช้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันก่อนผ่านเซ็นเซอร์แบบเก็บประจุและวงจรปรับสภาพสัญญาณ จากนั้นจึงทำการส่งผ่านและรับสัญญาณแบบไร้สายโดยใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบเปลี่ยนความถี่ (เอฟเอสเค) ระบบนี้ควบคุมได้ภายใน 1.6% ของข้อผิดพลาดของสเกลเต็ม และเหมาะสำหรับการสื่อสารแบบไร้สาย ซึ่งได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายในอุตสาหกรรมมีข้อดีคือต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง ความน่าเชื่อถือสูง และการติดตั้งที่สะดวก และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานที่อุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งผ่านสัญญาณในสภาพแวดล้อมอันตรายที่ติดไฟและระเบิดได้ เช่น สถานการณ์น้ำมันและก๊าซ สารเคมี และบริเวณถัง การส่งผ่านแบบไร้สายเป็นวิธีการสื่อสารที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพ ระบบการวัดแรงดันไร้สายที่ออกแบบขึ้นโดยใช้เซ็นเซอร์แบบเก็บประจุ ระบบจะแปลงแรงดันที่ใช้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันก่อนผ่านเซ็นเซอร์แบบเก็บประจุและวงจรปรับสภาพสัญญาณ จากนั้นจึงดำเนินการส่งและรับสัญญาณแบบไร้สายโดยใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบคีย์ชิฟต์ความถี่ (เอฟเอสเค) ข้อผิดพลาดเต็มสเกลของระบบได้รับการควบคุมภายใน 1.6% ซึ่งเหมาะสำหรับพื้นที่ติดไฟและระเบิดได้อันตรายสูง และพื้นที่ที่ยากต่อการติดตั้งและบำรุงรักษาสายเคเบิล นอกจากนี้ เอฟเอสเค ยังมีความปลอดภัยสูง ประสิทธิภาพสูง และภูมิคุ้มกันต่อเสียงรบกวน ออกแบบเครื่องส่งสัญญาณแรงดันแบบเก็บประจุที่ใช้เทคโนโลยี เมมส์ เครื่องส่งสัญญาณจะชดเชยข้อผิดพลาดแบบไม่เชิงเส้นผ่านอัลกอริทึมเครือข่ายประสาทเทียม ลิเธียมไนโอเบต (ลิเธียมไนโบร) ถูกเลือกเป็นวัสดุการสื่อสารด้วยแสงระยะไกลสำหรับเครื่องส่งสัญญาณนี้ เนื่องจากลักษณะของแสง วิธีการส่งผ่านนี้จึงแทบไม่มีการสูญเสีย และโดดเด่นด้วยความน่าเชื่อถือสูง การบำรุงรักษาง่าย และอันตรายต่ำ
ด้วยการพัฒนาของการแปลงเป็นดิจิทัลในอุตสาหกรรม ความต้องการเซ็นเซอร์อัจฉริยะจึงเพิ่มมากขึ้น ได้มีการเสนอเครื่องส่งสัญญาณความดันอัจฉริยะแบบไร้สายพร้อมการวินิจฉัยข้อบกพร่องแบบเรียลไทม์ เครื่องส่งสัญญาณจะตรวจสอบเอาต์พุตอะนาล็อกของเซ็นเซอร์ความดันแบบเรียลไทม์และเรียกใช้โปรแกรมวินิจฉัยตนเองเพื่อให้ข้อมูลความดันที่สร้างขึ้นและข้อมูลการวินิจฉัยสามารถส่งไปยังระบบรับได้ผ่านการส่งสัญญาณไร้สาย โดยมุ่งเน้นไปที่ลักษณะเฉพาะของกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความซับซ้อนของพื้นที่ เครื่องส่งสัญญาณความดันความแม่นยำสูงแบบไร้สายได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของไซต์อุตสาหกรรม โดยบรรลุมาตรฐานเครือข่ายไร้สายอุตสาหกรรมสำหรับระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางอุตสาหกรรม (เครือข่ายไร้สายสำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม- อะตอมมิเอชั่นกระบวนการ, วีไอเอ-พีเอ) มาตรฐาน วีไอเอ-พีเอ) สำหรับระบบอัตโนมัติของกระบวนการทางอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีการวัดความดันซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ เครื่องส่งสัญญาณความดันความแม่นยำสูงแบบไร้สายสามารถปรับปรุงระดับการจัดการข้อมูลและดิจิทัลของการวัดความดันในภาคสนามอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวาง
