- APONE - pomiar różnicy ciśnienia i przepływu przy użyciu programowalnego przetwornika SiOne

Rys. 1. Przetwornik SiOne do pomiaru Delta P.

Różnica ciśnień to ważny parametr, którego monitorowanie jest niezbędne w wielu aplikacjach z różnych dziedzin. Pomiar różnicy ciśnień jest niezwykle istotny, na przykład w salach operacyjnych, gdzie dzięki niemu utrzymywane mogą być sterylne warunki (wolne od drobnoustrojów), czy w systemach napowietrzania klatek schodowych. W przypadku pożaru, system wentylacji pożarowej wyzwala m.in. system doprowadzający świeże powietrze do klatek, pełniących rolę dróg ewakuacyjnych. Czujniki różnicy ciśnień pozwalają utrzymać odpowiedni poziom ciśnienia na tzw. „klamce", tym samym umożliwiając otworzenie drzwi i swobodne opuszczenie pomieszczenia i płonącego budynku. Czujniki różnicy ciśnień stosowane są z powodzeniem także w innych dziedzinach, od branży automotive, HVAC, przez automatykę budynkową BMS po przemysł związany z elektroniką...

Obecnie na rynku dostępne jest wiele urządzeń do pomiaru zmian ciśnienia, korzystających z różnych metod pomiarowych. Wypierają one używaną od lat metodę pomiaru przy użyciu „U-rurki". Warto zwrócić uwagę na metodę z wykorzystaniem membrany pomiarowej. W uproszczeniu, ciśnienie oddziałowujące na membranę powoduje jej ugięcie, wywołując zmianę rezystancji na elementach piezoelektrycznych. Elementy połączone w układ mostka Wheatstone'a , przesyłają sygnał do układu elektronicznego, informując o zmianie ciśnienia w układzie. Na Rysunku 2 przedstawiono ideowy schemat pomiaru metodą membranową. Bez wątpienia jest to precyzyjna metoda, lecz ma też swoje wady. Sonda pomiarowa jest czuła na zmiany położenia – stąd producenci czujników często decydują się na wyposażenie urządzenia w przycisk zerujący odczyt, używany po montażu w docelowym miejscu. Należy także wspomnieć, że czujnik jest czuły na wibracje, które mogą pojawić się w układzie pomiarowym. Zakres pomiarowy membrany wynika z jej grubości, a nawet niewielkie poziomy przeciążeń mogą spowodować wyciągnięcie się membrany lub nawet jej definitywne uszkodzenia. Z biegiem czasu membrana ulega efektowi wyciągania, negatywnie wpływając na dokładność pomiarów. Niekorzystny wpływ na pomiary mają również zabrudzenia i cząstki w powietrzu dostające się do czujnika. W przypadku tego typu czujników, skutecznym rozwiązaniem może okazać się ich okresowa kalibracja, wymusza ona jednak konieczność demontażu i transportu urządzenia do laboratorium.

Rys. 2. Idea pomiaru membranowego.

Inaczej to wygląda w przypadku metody przepływowej (inaczej, termiczny pomiar przepływu), której ideowy schemat działania przedstawiono na Rysunku 3. Gaz wprowadzany jest do czujnika i przepływa przez pierwszy element, który mierzy temperaturę wprowadzanego gazu. Następnie przepływa przez element grzewczy i trafia do drugiego elementu pomiarowego, mierzącego temperaturę po ogrzaniu. Dzięki pomiarom temperatury w dwóch punktach, czujnik rozpoznaje szybkość przepływu ciepła i na tej podstawie wyznaczana jest różnica ciśnień. Warto zaznaczyć, że nowoczesne sensory zintegrowane są w skali milimetrowej. Sama metoda pomiaru jest prosta, ale przede wszystkim skuteczna i niezawodna. Pomiar jest dokładny także w skrajnych wartościach zakresu pomiarowego. Kolejną zaletą pomiaru tą metodą jest brak konieczności kalibracji czujnika (punktu zero), położenia czujnika nie wpływa na odczyt. Wynik jest niezależny od zmian temperatury i ciśnienia atmosferycznego , nie wymaga on więc kompensacji, jak w przypadku metody membranowej. Czujnik nie jest czuły na wibracje oraz posiada tzw. „by-pass", czyli element ograniczający podatność na uszkodzenia przez zabrudzony gaz przepływający przez czujnik, przez co prób niszczący tych czujników jest zdecydowanie wyższy.

Rys. 3. Idea pomiaru termicznego.

Różnica ciśnień, to zaraz po temperaturze najczęściej monitorowany parametr w instalacjach HVAC. Biorąc pod uwagę ten trend, APONE wprowadził do oferty nowy przetwornik z serii SiOne o oznaczeniu Si-D50..., który pozwala na pomiar różnicy ciśnień, przy wykorzystaniu metody przepływowej. Przetwornik dedykowany jest układom HVAC, BMS, czy EMS. Przykładową aplikacją jest realizacja monitorowania śluz powietrza w tzw. Clean Room'ach, gdzie pomiar różnicy ciśnień jest kluczowym parametrem. Warto zaznaczyć, że w części aplikacja, sam pomiar różnicy ciśnień jest niewystarczający, a do realizacji kompletnego systemu pomiarowego niezbędna jest również kontrola przepływu powietrza, wyrażona w m3/h. Podstawową wielkością mierzoną przez przetwornik SiOne Si-D50... jest różnica ciśnienia powietrza i gazów neutralnych. Wspomniany przetwornik pozwala na wprowadzenie do jego nieulotnej pamięci, wartość współczynnika K elementu spiętrzającego (współczynnik odnoszący się do stopnia otwarcia elementu spiętrzającego w wentylacji np. kryza IRIS, anemostat itd.), a następnie przy wykorzystaniu zaimplementowanych funkcji matematycznych liczy przepływ powietrza. W efekcie, przetwornik pozwala na monitorowanie różnicy ciśnień (wyrażonej w [Pa] lub [mbar]) oraz ilości przepływającego powietrza (w jednostce [m3/h]). Dodatkowa funkcja urządzenia jest szczególnie istotna w układach VAV. Dodatkowo, podobnie jak w przypadku innych przetworników z serii SiOne, opisywane urządzenie jest programowalne, tj. użytkownik ma możliwość zmiany standardu wyjścia analogowego (0...5 V, 0...10 V, 0...20 mA lub 4...20 mA) oraz wyskalowania tych wyjść analogowych (dotyczy opcji z wyjściami analogowymi). 

Rys. 4. Przetwornik SiOne do pomiaru różnicy ciśnień i przepływu (wersja z RS-485 (MODBUS RTU)).

APONE stawia na innowacje, a więc opisywane urządzenie (ale nie tylko ten model, również inne przetworniki z serii SiOne – więcej na stroniewww.apone.eu) dostępne jest z interfejsem: MODBUS TCP, MODBUS RTU, ANALOG (programowalny), RELAY (programowalny). Urządzenia pomiarowe APONE projektowane i produkowane są w Polsce . Decydując się na ten rozwiązanie mogą Państwo wesprzeć polską technologię, a jednocześnie uzyskać pewność konkurencyjności ceny i terminowości produkcji - średni czas realizacji zamówień to tylko 2-3 dni robocze! 

Rys. 5. Przetwornik SiOne do pomiaru różnicy ciśnień i przepływu (wersja z Ethernet (MODBUS TCP)).

Zespół AP Automatyka, dystrybutor urządzeń APONE, tworzą doświadczeni automatycy i inżynierowie branży HVAC. Zapraszamy do kontaktu z naszymi doradcami, którzy nie tylko dobiorą odpowiednie urządzenie (bazując na wymogach technicznych lub parametrach zamienników), ale również podpowiedzą, jak najlepiej zrealizować konieczny w aplikacji pomiar.

PODSTAWOWE PARAMETRY SI-D50...

• Zakres pomiarowy: -500...+500 Pa (-5...+5 mbar)
• Medium: Powietrze i gazy neutralne
• Temperatura medium: -20...+60 ⁰C
• Interfejs: RS-485 (MODBUS RTU) lub Ethernet LAN (MODBUS TCP)
• Programowalne wyjścia analogowe: 0...5 V, 0...10 V, 0...20 mA, 4...20 mA (dot. wybranych modeli; max. liczba wyjść analogowych w jednym przetworniku = 3)
• Programowalne wyjście przekaźnikowe: NO/NC (dot. wybranych modeli; programowalny próg i histereza)
• Zasilanie: 11.5...27 VDC lub 11.5...32 VDC / 24 VAC
• Przyłącze ciśnienia: rurka ø 4 mm
• Przyłącze elektryczne: złącze sprężynowe
• Więcej informacji...