KELLER желает в будущем отойти от стандартов DIN (нем. Deutsches Institut für Normung e.V. — Немецкий институт по стандартизации). Компания финансирует введение классов точности, как это уже сделано для приборов из подкласса манометры. Условия эксплуатации данных приборов, при которых полученные результаты будут истинными, обычно указаны в спецификациях.
Новые стандарты Европейского Союза накладывают ещё более жёсткие рамки на производителей электронных датчиков. Переход от датчиков, произведённых OEM-способом к аналогичным преобразователям рекомендуется в целях увеличения пользы от их использования для конечного покупателя.
30-летния история серии 10. Немного прошлого
В 1970-х годах компании, работающие в таких областях, как гидравлика и управление водными ресурсами столкнулись с возросшими потребностями клиентов в снижении стоимости электронных измерительных приборов давления. Датчики давления, такие как тонкопленочные и пьезорезистивные датчики были в ценовом диапазоне, который не мог более использоваться на этом развивающемся рынке. Поэтому многие компании начали свои собственные проекты по развитию и разработки собственных недорогих датчиков. В большинстве случаев электроника развивалась быстро, но развитие датчиков давления шло по более проблематичному пути.
Этот пробел был заполнен датчиками KELLER Серии 10 которые берут своё начало с 1978 года. То, что последовало, это было началом триумфального шествия пьезорезистивных технологий во всех областях, где это было необходимо. Известные компании в отрасли, некоторые из которых уже обладали своими технологиями производства датчиков в течение достаточно долгого времени, не могли больше ждать собственного окончания разработок и заполонили рынок новыми пьезорезистивными датчиками KELLER 10й серии.
Ассортимент компонентов OEM значительно расширился за последние годы. Новые технологии, такие как высокотемпературная пайка диафрагмы и лазерная сварка ввели некоторые значительные улучшения, что позволило уменьшить диаметр элемента до 9 мм без ущерба для производительности.
Хотя преобразователи OEM (датчики OEM с электроникой) были в ассортименте (номенклатуре изделий) в течение многих лет, их доля по сравнению с OEM преобразователями составляет всего около 2%. Успех технологии CIO (Chip in oil), где усилитель находится рядом с датчиком на стеклянной подложке в масляной камере, также не оправдался.
Это, вероятно, связано с тем, что компании хотят иметь как можно больше собственной производственной глубины, настолько, насколько это возможно. Плюс в том, что высокий выходной сигнал пьезоэлектрического датчика позволяет сравнительно просто реализовать электронный усилитель. Поэтому компенсационные и подстроечные резисторы в цепи припаяны так же, как они припаивались 30 лет назад. Однако, эти резисторы, становятся все более трудно произвести, потому что они всё реже и реже используются в мире.
А) новые компенсационные технологии: линии Y
Б) новые направляющие ЕС
А) новые компенсационные технологии: линии Y
По сравнению с другими сериями модели, которые не основаны на компенсации микропроцессора, Y-линии передатчиков имеют крайне малую температурную погрешность. Это достигается с помощью дополнительной цепи, содержащей датчик температуры, который делит весь диапазон температур на участки в 1,5 Кельвина(К). Ноль TK и значение коэффициента усиления компенсации TK рассчитываются для каждого участка в соответствии с математической моделью и запрограммированы в дополнительной цепи. Эти значения подаются в корректировку аналогового сигнала во время работы, в зависимости от температуры. Каждое значение температуры является“калибровочной температурой» для этого преобразователя. Точность их в основном определяется по линейному закону.
В теории, доступно до 120 участков, это значит, что доступен максимальный температурный промежуток 180 K. Чем шире температурный промежуток, тем более дорогостоящим становится выполнять тестирования и калибровки, которые необходимо проводить, чтобы минимизировать погрешности математической модели.
Точность изменяется по линейному закону. Так как типичные нелинейности 0,2% ВПИ являются стандартными для современных датчиков давления, и при этом достижима погрешность в 0,25% для диапазона температур в 100 K! Это представляет собой значительный прогресс по сравнению с технологией 30-летней давности, и что важно значения для компенсации подаются параллельно, и это не вызывает падения частоты измерений.
Калибровка на заводе в Швейцарии, а следовательно она более эффективна и более надежна:
Калибровка и окончательная проверка выполняется в одну операцию в автоматизированных системах, которые выполнены с учётом современных технологий. В этих калибровочных системах по давлению/температуре выводы от преобразователей помещаются в разъем на PC плате. Через вспомогательный PC разъем собирается информация о различных давлениях и температурах, вычисляет значения коррекции для каждого температурного участка и для каждого преобразователя и записывает их в память преобразователя, которая называется EEPROM (англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ (ЭСППЗУ), один из видов энергонезависимой памяти (таких как PROM и EPROM). Преобразователь после это считается полностью запрограммированным.
Данные из запрограммированных преобразователей затем проверяются при различных давлениях и температурах с использованием тех же испытательных установок, или с использованием того же процесса тестирования, и передаются на главный компьютер. Данные от каждого отдельного преобразователя отображается на экране с заранее заданной точностью, что моментально и дает полное представление о точности экземпляра (см. диаграмму «PAA-21Y 8 бар с заранее заданной точностью»- «PAA-21Y 8 bar error band»).
та информация также может быть отправлена заказчику. Это бесценный инструмент для выбора наиболее подходящих датчиков для применения в зависимости от требований, в частности, для клиентов OEM, которые используют преобразователи для разнообразнейших целей.
Б) Новые директивы по Электромагнитной Совместимости
В 1988 году впервые под эгидой ЕС появилась на свет директива по Европейский электромагнитной совместимости (ЭМС) для электрических/электронных компонентов. В соответствие с содержанием директивы, обязательным условием для использования товара в зоне ЕС является необходимость соблюдения норм Электромагнитной Совместимости и наличие фирменного знака соответствия с использованием символа «CE», без которого товар не может продаваться в Европе.
Далее обсуждения проходили в области технологии измерения давления. В основном диалоги велись касательно различный нарушений, в частности возникших помех под влиянием внешних магнитных полей (например, от приёмо-передающих антенн сотовой связи), которые не были рассмотрены в директиве 1988 года. В ней были указаны только условия использования тестовых лабораторий, создающих напряженность порядка 10 В/м. Так как большинство датчиков давления, которые пришли на рынок до 1988 года были спроектированы без защиты по ЭМС, тем не менее диапазон изменения значений сигнала варьируются от 10% до 50% от напряженности 10 В/м, потому никаких дальнейших действий предпринято не было.
Новая директива 2008 года
В 2008 году были принятые новые директивы, целями которых было достижение полного урегулирования в отношении ЭМС. Эти директивы четко определили допустимые изменения переменного электромагнитного излучения напряжённостью 10 В/м.
Примеры: для преобразователей в полосе 1,1% ВПИ максимальная ошибка может составлять ± 0,1% ВПИ, а для полосы в 3% ВПИ это значение не может быть более чем ± 0,5% ВПИ.
Однако для достижения таких показателей, как эти и проверки истинности этих значений, требуется более специализированный опыт и лабораторные испытания. Показатели для новой линии Y-преобразователей OEM существенно лучше, чем вышеприведённые. Это означает, что преобразователи такого вида могут быть установлены в любой оболочке, в том числе в корпусе, изготовленном из непроводящего пластика.
Компании «Келлер» удалось установить компоненты с выполнением всех норм по EMC на электронику основу благодаря развитию новых технологий Y-электроники. Измеренные значения излучения во много раз меньше, чем максимальные допустимые значения.
Точность простым способом: Классы точности
Механические манометры подразделяются на классы. Класс 1% означает точность <± 1%. Если вы спросите продавцов про температуру, при которой эта точность гарантирована, большинство из них не ответят. Понятно, что температуры, которые необходимы для механических манометров не столь экстремальные, как температуры для преобразователей давления, так как люди имеют доступ к манометрам для снятия показателей давления. Несмотря на это, все еще царит смятение по поводу точности датчиков давления и преобразователей давления. DIN стандарты NPW 16 NR: 19-90 DIN 16 086, которые предназначены для регулирования и классификации содержат в списке около 50 терминов: оценки точности или определения ошибок для этих условий это работа хорошо подготовленных инженеров-метрологов. И многие спецификации уже написаны таким образом. Критики вполне справедливо заметят, что все это лишь предназначено для маскировки «неточностей».
Класс каждого отдельного передатчика может быть быстро определен из схемы «PAA-21Y 8 bar error band». Класс является максимальной разницей между целевым значением и фактическим значением. Спецификация описывает все сопутствующие условия работы: питание, выходной сигнал, диапазон давления, диапазон температуры, перегрузки, максимальную температуру, срок службы и все, что требуется.
Три класса точности Келлер
Класс Y-line заполняет разрыв между преобразователями, которые изготавливались одним и тем же способом в течение 35 лет (серия G в списке ниже, где резисторы паяются не вручную, но с помощью машинных установок), и высокоточными преобразователями серии 30 X. Разрыв был также проблематичен, поскольку преобразователи Серии 30 X могут быть использованы в частотах только до 200 Гц.
Точность этих двух температурных диапазонов указаны в спецификации Келлер. Эти значения обычно являются достижимыми без специальных селективных методов. Каждая технология имеет также путь повышения класса точности с помощью либо селективного выбора наиболее подходящего датчика либо понижением выработки.
«Спецификации должны рассматриваться только в качестве руководства для принятия решения» так доктор Шодель из E+H выразился 30 лет назад. В частности, в проектах, где преобразователи предназначены для одних и тех же целей, с выбором оптимальной технологии и оптимальной адаптации, цена зачастую является наиболее важной спецификацией.
