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；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。

　　何時使用數(shù)字和模擬壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計

　　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)點之一是其設(shè)置簡單。如果在現(xiàn)場只需要一個信號來測量動態(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)備需要非常快速的主動反饋控制回路，則純模擬壓力傳感器是最佳解決方案。對于不要求響應(yīng)時間快于約0.5ms的系統(tǒng)，應(yīng)考慮數(shù)字壓力傳感器，因為它們簡化了與多個數(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)時機是升級組件以包括可編程微芯片。現(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和系統(tǒng)升級。這節(jié)省了潛在的硬件成本，因為數(shù)字傳感器可以通過軟件更新，而不是更換整個組件。

　　在電池供電的系統(tǒng)應(yīng)用中，例如在偏遠地區(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，它可以遠程實時定位和監(jiān)控基于云的遠程系統(tǒng)。

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

　　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)，因為安裝所需的電線更少。此外，I 2 C允許多個主/從網(wǎng)絡(luò)，而SPI只允許一個主/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重要區(qū)別是模擬只提供一個輸出信號，而數(shù)字傳感器提供兩個或更多，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展為更全面的測量，從而可以計算出氣體體積。數(shù)字傳感器還提供診斷數(shù)據(jù)，其中包括信號可靠性、信號就緒和實時故障等關(guān)鍵信息，從而實現(xiàn)預(yù)防性維護并減少潛在的停機時間。

　　診斷數(shù)據(jù)提供了傳感器的詳細狀態(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)信號錯誤的詳細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)可以在故障排除時做出更好的決策。

　　數(shù)字壓力傳感器的另一個好處是它們具有報警等功能，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)的時間和間隔，有助于降低整體能量消耗。因為數(shù)字壓力傳感器提供了大量的輸出和診斷功能，所以整個系統(tǒng)更加強大和高效，因為數(shù)據(jù)為客戶提供了對系統(tǒng)運行情況更加全面的評價。除了擴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)和實施。

　　環(huán)境噪聲

　　電機、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，因為電噪聲可能會導(dǎo)致錯誤的信號讀數(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）同行。

　　使用循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)保護

　　數(shù)字傳感器提供了在芯片中包含CRC的選項，以幫助確保客戶可以依賴信號。通訊數(shù)據(jù)的CRC是對內(nèi)部芯片存儲器完整性校驗的補充，允許用戶100%驗證傳感器輸出，為傳感器提供額外的數(shù)據(jù)保護措施。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)險增加。如有必要，關(guān)于內(nèi)存完整性的CRC將保護內(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。CRC簡化了這一過程，并為設(shè)計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、藍牙、GSM和ISM頻段等來源的噪聲，以進一步保護數(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、計量不準確、未經(jīng)授權(quán)的消費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)用于整個配水網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點是繪制一個區(qū)域配水網(wǎng)絡(luò)的實用且經(jīng)濟高效的方法，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)用于整個配水管網(wǎng)節(jié)點時，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，防護等級為IP69K，或者采用模塊化設(shè)計，為客戶提供更大的設(shè)計靈活性。為了在應(yīng)用的整個生命周期內(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，壓力傳感器可以負責(zé)壓縮機控制和各種監(jiān)控功能，包括進氣和輸出流量、氣缸排氣和空氣過濾器狀態(tài)。雖然單個壓力信號可以間接測量系統(tǒng)某個位置的氣體顆粒量，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展網(wǎng)絡(luò)到傳感器診斷和數(shù)據(jù)保護，數(shù)字壓力傳感器可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和預(yù)測性維護，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保護的廣泛板載電子設(shè)備等規(guī)范的堅固傳感器設(shè)計將有助于延長使用壽命并減少潛在的信號錯誤。