Kako temperaturni senzorji PTFE z induktivnim napajanjem odpravljajo potrebo po žicah senzorjev?

Šibka povezava v sistemu za nadzor temperature PTFE grelnika pogosto ni senzor, temveč z njim povezana žica-dolg, občutljiv kabel, ki teče skozi jedke hlape, območja brizganja kemikalij in nabito razporeditev opreme, kjer se lahko stisne, poškoduje ali prereže. Ta nova generacija tehnologije zaznavanja temperature popolnoma odpravi to fizično povezavo, tako da senzor polni skozi zrak z uporabo magnetne indukcije.

Ta nova tehnologija združuje induktivni prenos moči in brezžično-komunikacijo kratkega dosega v popolnoma zaprto zaznavno napravo za sovražna kemična okolja. Na novem področju brezžičnih sistemov PTFE grelnikov z induktivnim napajanjem je senzorski kabel nadomeščen z zaprtim elektronskim modulom, ki lahko deluje brez neposredne električne povezave skozi steno rezervoarja.

Težava s standardnim ožičenjem senzorja za zanesljivost
PTFE potopni grelniki se pogosto uporabljajo v sistemih kemične obdelave, kjer temperaturo nadzirajo vgrajeni termočleni ali RTD. Čeprav lahko sam senzorski element prenese zelo jedka okolja, je povezano ožičenje pogosto šibka točka v sistemu.

Tipični načini napak vključujejo:

Kemični napad na izolacijo žic

Voda vstopa skozi priključke

Prevodniki, ki lomijo vibracije

Poškodba postopka med vzdrževanjem

Elektromagnetne motnje v industrijskem okolju

Pri proizvodnji polprevodnikov, poliranju kovin in uporabi z agresivnimi kislinami lahko celo manjše napake v ožičenju povzročijo temperaturno nestabilnost, moteče alarme ali nenadne zaustavitve grelnika.

Odstranitev žice odpravi eno najtrdovratnejših težav pri vzdrževanju kemičnih ogrevalnih sistemov.

Kako deluje induktivni prenos moči
Njegovo delovanje je zelo podobno tehniki brezžičnega polnjenja, ki se uporablja v današnjih mobilnih napravah.

Zunanja primarna tuljava
Majhna glavna tuljava je nameščena na zunanji strani procesne posode in zavita v PTFE ali drug kemično odporen material. To tuljavo napaja gonilno vezje-nizke moči, ki ustvarja spremenljivo magnetno polje.

Tuljava je nameščena zunaj rezervoarja, zato je namestitev možna brez lomljenja stene rezervoarja.

Notranjost sekundarne tuljave
Hladna cona grelnika ima zaprt modul s pritrjeno ustrezno sekundarno tuljavo. Ko je nameščen v nekaj centimetrih od primarne tuljave, časovno spremenljivo magnetno polje proizvaja električni tok v sekundarnem navitju.

Ta prenos energije napaja majhen paket elektronike, ki vsebuje:

MCU-nizke moči

Termočlen ali vezje za kondicioniranje signala RTD

Elektronika - brezžične komunikacije

Elementi za regulacijo moči

Razdalja induktivnega prenosa moči je namerno kratka, v vrstnem redu razmika, ki se uporablja v sistemih za polnjenje brezžičnih telefonov.

Senzor je popolnoma zaprt
Morebitne lokacije okvar vključujejo izpostavljene električne kontakte v kopeli SPM, sistem za jedkanje s kislino ali linijo za galvanizacijo. Brezžična induktivna zasnova nima slabosti.

Senzor je zaščiten pred agresivnimi procesnimi pogoji v inertnem brezžičnem mehurčku.

Ker ni žične povezave skozi steno rezervoarja:

Kabelske uvodnice se ne uporabljajo

Ščiti konektor pred korozijo

Poti vdora vlage so zmanjšane

Mehanska obremenitev kabla je odpravljena

Senzorska elektronika je še vedno v celoti zaprta v kemično odpornih materialih, običajno PTFE, PFA ali posebnih ohišjih iz fluoropolimerov.

Brez{0}}kontaktno merjenje temperature
V sklopu grelnika je še vedno tipičen termočlen, ki se nahaja v bližini ogrevalnega območja. Razlika je v tem, kako se signal obdela in pošlje.

Namesto pošiljanja majhnega milivoltnega izhoda prek dolgih analognih povezav mikroskopska vgrajena elektronika lokalno ojača in digitalizira signal termočlena.

Opazovana temperatura se nato brezžično pošlje v nadzorni sistem z uporabo komunikacijskega protokola kratkega dosega.

Možni protokoli za komunikacijo
V industriji se preiskuje več brezžičnih tehnik za toplotne sisteme:

Bluetooth Low Energy (BLE)

Lastniška telemetrija v nizkofrekvenčni industriji

Industrijski komunikacijski sistemi bližnjega polja

Arhitekture za mrežasta omrežja z nizko porabo energije

BLE zagotavlja enostavno uporabo in združljivost, medtem ko lahko lastniške nizkofrekvenčne rešitve zagotovijo večjo odpornost na industrijski električni šum in kovinske motnje.

Prednosti v težkih kemičnih pogojih
Prednosti brezžične metode grelnika PTFE senzorja z induktivnim napajanjem so še posebej pomembne pri težkih aplikacijah kemične obdelave.

Večja odpornost proti koroziji
Brez izpostavljenih žic ali prebojev terminalov zmanjša število komponent, ki so izpostavljene napadu kislinskih hlapov.

Lažje za naknadno vgradnjo
Starejše ogrevalne sisteme je mogoče brezžično zaznati s pogosto dodajanjem zunanjih indukcijskih tuljav brez znatne menjave rezervoarja.

Nižje vzdrževanje
Zmanjša težave z zamenjavo kabla in priključkom, kar zmanjša zahteve po storitvah v težko{0}}-dostopnih sistemih.

Večja zanesljivost
Z odstranitvijo fizičnih vodnikov je odpravljenih več tipičnih virov občasnih okvar senzorja in nestabilnosti signala.

Aplikacije, ki spodbujajo razvoj-
Zanimanje za tehnologijo brezžičnega zaznavanja z induktivnim pogonom narašča na več področjih.

Mokra obdelava polprevodnikov
Ultra{0}}čiste kemične procese podpirajo zaprti instrumenti, ki imajo najmanjše tveganje kontaminacije.

Končna obdelava in galvanizacija, kovina
Običajne sklope ožičenja redno pokvarijo korozivne atmosfere v linijah za galvanizacijo in rezervoarjih za jedkanje.

Proizvodnja kemikalij visoke čistosti
Brezžični zaprti senzorji poenostavijo sanitarno ali kemično odporno opremo in zmanjšajo poti puščanja.

Nevarna delovna mesta
Zmanjšanje števila prebojev kablov lahko poveča varnost in poenostavi sistemsko arhitekturo v kemično nevarnih situacijah.

Inženirski izzivi še vedno v preiskavi
Kljub velikim prednostim tehnologije obstajajo številne inženirske ovire, ki se jim aktivno prizadevajo.

Učinkovitost prenosa moči
Učinkovitost induktivne povezave se dramatično zmanjša z večjo razdaljo in neusklajenostjo. Namestitev tuljave mora biti stabilna.

Odpornost na vročino
Vgrajena elektronika mora preživeti visoke temperature v bližini hladne cone grelnika brez dolgotrajnega odmika ali okvare.

Brezžični SI
V industrijskem okolju lahko elektromagnetni šum, kovinske strukture in odsevne površine vplivajo na zanesljivost brezžične komunikacije.

Stabilnost dolgo{0}}inkapsulacije
Fluoropolimerni inkapsulacijski sistem mora preživeti leta temperaturnih ciklov in izpostavljenosti kemikalijam.

Vendar pa izboljšave elektronike z nizko porabo energije in industrijskih brezžičnih komunikacij postopoma povečujejo odpornost sistema.

Premik k pametnejšim PTFE ogrevalnim sistemom
Razvoj ogrevalne tehnologije PTFE se vedno bolj osredotoča ne le na višjo odpornost proti koroziji, ampak tudi na boljšo inteligenco zaznavanja in sposobnost predvidenega vzdrževanja.

Induktivno gnani brezžični senzorji se naravno ujemajo z večjim razvojem industrije, kot so:

Inteligentna procesna oprema

Porazdeljena senzorska omrežja

Arhitekture za zmanjšano vzdrževanje

Prediktivne diagnoze

Spremljanje kemijskih procesov v digitalni dobi

Z odpravo krhkih fizičnih povezav sam senzorski sistem postane robustnejši in ga je lažje vključiti v avtomatizirana industrijska okolja.

Zaključek
Brezžični temperaturni senzorji z induktivnim napajanjem končno prekinjajo svoj zadnji fizični kabel do nadzornih sistemov PTFE grelnikov. Te tehnologije dovajajo elektriko magnetno na kratki razdalji in brezžično prenašajo podatke o temperaturi, da premagajo številne težave z zanesljivostjo, povezane s tradicionalnim ožičenjem senzorjev.

Rezultat je senzorska platforma, odporna proti koroziji, ki uporablja zaprto fluoropolimerno konstrukcijo, vgrajeno elektroniko nizke moči in brezžično komunikacijo, ki se lahko uporablja v zahtevnih industrijskih pogojih. Ko se razvoj nadaljuje, naj bi koncept brezžičnega grelnika PTFE z induktivnim napajanjem senzorjev postajal vse bolj bistvenega pomena v sodobni kemični obdelavi in ​​sistemih za toplotno kontrolo.

Pri sodobni opremi za termično obdelavo se večja zanesljivost včasih ne doseže z dodajanjem dodatne strojne opreme, temveč s popolnim črtanjem tveganih komponent. Pogosto je najboljši kabel na koncu tisti, ki ga ni.