论压力传感器构造自动控制系统

论压力传感器构造自动控制系统

　　摘要:随着传感器技术的不断成熟以及计算机控制技术在自动控制领域的应用，由自动控制技术为主要控制的机械设备对各个行业都起到了极大的推动作用。压力传感器构造自动控制在称量配料、管道压力测试等方面的应用极大地提高了工作效率。文中就利用压力传感器构造自动控制系统的方法及其典型应用进行了简要的论述。
　　关键词:压力传感器；自动控制系统；管道检测；称重
　　
　　正文：
　　
　　随着我国各省市经济技术开发区的不断建立，我国压力容器制造、检测等行业得到巨大的发展空间。压力容器的压力自动控制系统作为压力容器运行维护的重要安全措施，其控制系统的开发与制造、使用与维护对于使用者有着重要意义。利用压力传感器构造自动控制系统是压力容器系统发展的重要方向。随着自动控制技术的不断成熟，越来越多的领域都在积极应用自动控制技术以降低人工成本、提高效率。
　　
　　1.压力传感器及其自动控制概述
　　
　　国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。其主要是通过感受到被测量的信息，并将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。压力传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，通过压力传感器测量信息后，传送至自动控制单片机或计算机，由计算机对预设信息进行对比后，做出实时的反应，以此完成自动控制的全过程。
　　
　　2.关于压力传感器构造自动控制的分析
　　
　　2.1利用压力传感器构造的管道压力自动控制系统分析
　　根据管道压力检测设定数据选择合适的压力检测传感器，通过传感器将信号转换为4-20MA信号给DCS，然后由DCS对检测到的信号与设定信号对比，输出一个4-20MA的模拟信号来控制现场的压力调节阀的阀位，从而达到通过传感器来控制阀开度的自动控制功能。利用这样的原理及控制系统可以对锅炉压力、输送管道压力等进行自动控制，从而减少人工监测的弊端。
　　2.2压力传感器在制药行业自动控制的应用
　　在制药行业中对于压力传感器构造的自动控制系统有很多，最为典型的是片剂自动数粒装瓶机。其是利用压力传感器对瓶中所装内容物进行实时监控，在装到设定重量后，由传感器将信号传到PLC控制模块，由模块将信号转到传动系统将瓶转入拧盖系统。在该系统中还常常将红外光感传感器共同使用，增加数粒准确性，保障产品质量。类此的自动控制系统在食品制造行业也有很多的应用。
　　2.3利用压力传感器构造饲料分装自动控制系统
　　在饲料行业中的分装系统是饲料制造企业质量控制的重要控制工序。利用物理压力传感器构造的自动分装系统实现了物料的快速、准确称量，实现了自动分装及配料、进料控制。其主要分为高速分装系统及自动称量装料系统构成。
　　高速定量分装系统由微机控制称重压力传感器的称重和比较，并输出控制信号，执行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和快速分装的任务。采用单片机和V/F电压频率变换器等电子器件，以及中央处理器，BCD拔码盘作为定值设定输入器，物料装在料斗里，其重量使称重压力传感器弹性体发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器放大后，输入V/F转换器进行A/D转换，转换成的频率信号直接送入微处理器中，其数字量由微机进行处理。微机一方面把物重的瞬时数字量送入显示电路，显示出瞬时物重，另一方面则进行称重比较，开启和关闭加料口、放料于箱中等一系列的称重定值控制。
　　自动称重和装料装置的实现是通过装料的箱子或袋子沿传送带运动，直到装有料的电子称下面，传送带停止运动，电磁线圈通电，电子称料斗翻转，使料全部倒入箱子或袋子中，当料倒完，传送带马达再次通电，将装满料的箱子或袋子移出，并保护传送带继续运行，直到下一次空袋或空箱切断光电传感器的光源，与此同时，电子称料箱复位，控制电子压力称的电磁线圈a通电，漏斗给电子秤自动加料，重量由微机控制，当电子秤中的料与给定值相等时，电磁线圈a断电，弹簧力使漏斗门关上。装料系统开始下一个装料的循环。当漏斗中的料和传送带上的箱子足够多时，这个过程可以持续不断地进行下去。必要时，操作人员可以随时停止传送带，通过拔码盘输入不同的给定值，然后再启动，即可改变箱或袋中的重量。 该系统选用不同的传感器，改变称重范围，则可以用到水泥、食糖、面粉加工等行业的自动包装中。

　　3.各类型压力传感器发展分析
　　
　　随着压力传感器在各行业自动控制应用的不断加深，传统压力传感器技术已经不断满足现代科技的要求。为此，更多新型的压力传感技术正在不断的研制与开发中。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式、压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传、感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。新材料在压力传感器的应用为传感器自动控制技术带来更加广阔的发展空间，抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性，与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 /3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0℃～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40℃～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也有越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。蓝宝石压力传感器、压电压力传感器等新材料传感器的开发与应用为压力传感器自动控制系统的发展提供了广阔的发展空间。
　　
　　结论：
　　
　　随着压力传感器构造的自动控制系统在各行业应用的不断加深，自动控制系统开发与应用企业也面临着更高挑战。这就要求自动控制开发企业必须加大对相关人才培养与引进，通过人才战略提高自身的市场竞争力，提高对应用压力传感器自动控制系统客户的售后服务，加强压力传感器的检测以保障自动控制系统的精准性，为压力传感技术的应用发展打下坚实的基础。
　　
　　参考文献
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