Πώς οι αισθητήρες θερμοκρασίας PTFE με επαγωγική τροφοδοσία εξαλείφουν την ανάγκη για καλώδια αισθητήρων;

Ο αδύναμος κρίκος στο σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας ενός θερμαντήρα PTFE συχνά δεν είναι ο αισθητήρας, αλλά μάλλον το καλώδιο που είναι συνδεδεμένο σε αυτόν-ένα μακρύ, λεπτό καλώδιο που περνά μέσα από διαβρωτικούς καπνούς, ζώνες χημικών πιτσιλιών και συσκευασμένες διατάξεις εξοπλισμού όπου μπορεί να τσιμπηθεί, να φθαρεί ή να κοπεί. Αυτή η νέα γενιά τεχνολογίας ανίχνευσης θερμοκρασίας εξαλείφει εντελώς αυτή τη φυσική σύνδεση, φορτίζοντας τον αισθητήρα μέσω του αέρα χρησιμοποιώντας μαγνητική επαγωγή.

Αυτή η νέα τεχνολογία ενσωματώνει την επαγωγική μετάδοση ισχύος και την ασύρματη επικοινωνία μικρής-εμβέλειας σε μια πλήρως σφραγισμένη συσκευή ανίχνευσης για εχθρικά χημικά περιβάλλοντα. Στο νέο πεδίο των ασύρματων συστημάτων θερμαντήρα PTFE αισθητήρα με επαγωγική τροφοδοσία, το καλώδιο αισθητήρα αντικαθίσταται από μια έγκλειστη ηλεκτρονική μονάδα που μπορεί να λειτουργεί χωρίς άμεση ηλεκτρική σύνδεση μέσω του τοιχώματος της δεξαμενής.

Το πρόβλημα με την τυπική καλωδίωση αισθητήρα για αξιοπιστία
Οι θερμαντήρες εμβάπτισης PTFE χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα χημικής επεξεργασίας όπου η θερμοκρασία ελέγχεται από ενσωματωμένα θερμοστοιχεία ή RTD. Ενώ το ίδιο το στοιχείο αισθητήρα μπορεί να αντέχει σε πολύ διαβρωτικά περιβάλλοντα, η σχετική καλωδίωση είναι συχνά το αδύναμο σημείο του συστήματος.

Οι τυπικοί τρόποι αστοχίας περιλαμβάνουν:

Χημική επίθεση σε μονώσεις καλωδίων

Νερό που εισέρχεται μέσω συνδέσμων

Αγωγοί διακοπής κραδασμών

Ζημιά στη διεργασία κατά τη συντήρηση

Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές στο βιομηχανικό περιβάλλον

Στην κατασκευή ημιαγωγών, το γυάλισμα μετάλλων και οι εφαρμογές επιθετικού οξέος, ακόμη και μικρές βλάβες καλωδίωσης μπορεί να οδηγήσουν σε αστάθεια θερμοκρασίας, συναγερμούς όχλησης ή απότομο κλείσιμο του θερμαντήρα.

Η αφαίρεση του καλωδίου εξαλείφει ένα από τα πιο επίμονα προβλήματα συντήρησης στα συστήματα χημικής θέρμανσης.

Πώς λειτουργεί η επαγωγική μεταφορά ισχύος
Η λειτουργία του μοιάζει πολύ με την τεχνική ασύρματης φόρτισης που χρησιμοποιείται στα σημερινά κινητά gadget.

Εξωτερικό πρωτεύον πηνίο
Ένα μικροσκοπικό κύριο πηνίο είναι εγκατεστημένο στο εξωτερικό της δεξαμενής διεργασίας και εγκλωβίζεται σε PTFE ή άλλο χημικά ανθεκτικό υλικό. Αυτό το πηνίο τροφοδοτείται από ένα-κύκλωμα οδήγησης χαμηλής ισχύος που δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.

Το πηνίο βρίσκεται έξω από τη δεξαμενή και έτσι η εγκατάσταση είναι δυνατή χωρίς να σπάσει το τοίχωμα της δεξαμενής.

Εσωτερικό δευτερεύοντος πηνίου
Η ψυχρή ζώνη του θερμαντήρα έχει μια σφραγισμένη μονάδα με ένα αντίστοιχο δευτερεύον πηνίο συνδεδεμένο. Όταν τοποθετείται σε απόσταση λίγων εκατοστών από το πρωτεύον πηνίο, το μαγνητικό πεδίο που μεταβάλλεται χρονικά παράγει ηλεκτρικό ρεύμα στη δευτερεύουσα περιέλιξη.

Αυτή η μεταφορά ενέργειας τροφοδοτεί ένα μικροσκοπικό πακέτο ηλεκτρονικών που περιέχει:

MCU χαμηλής-ισχύς

Κύκλωμα ρύθμισης σήματος θερμοστοιχείου ή RTD

Ηλεκτρονικά - ασύρματες επικοινωνίες

Στοιχεία ρύθμισης ισχύος

Η επαγωγική απόσταση μεταφοράς ισχύος είναι σκόπιμα μικρή, με τη σειρά της απόστασης που χρησιμοποιείται στα ασύρματα συστήματα φόρτισης τηλεφώνου.

Ο αισθητήρας είναι πλήρως σφραγισμένος
Οι πιθανές θέσεις αστοχίας περιλαμβάνουν τις εκτεθειμένες ηλεκτρικές επαφές στο λουτρό SPM, το σύστημα χάραξης με οξύ ή τη γραμμή επιμετάλλωσης. Δεν υπάρχουν αδυναμίες με τον ασύρματο επαγωγικό σχεδιασμό.

Ο αισθητήρας προστατεύεται από επιθετικές συνθήκες διεργασίας σε μια αδρανή ασύρματη φυσαλίδα.

Καθώς δεν υπάρχει ενσύρματη σύνδεση μέσω του τοιχώματος της δεξαμενής:

Δεν χρησιμοποιούνται στυπιοθλίπτες καλωδίων

Προστατεύει τον σύνδεσμο από τη διάβρωση

Οι οδοί εισόδου για την υγρασία ελαχιστοποιούνται

Η μηχανική καταπόνηση του καλωδίου εξαλείφεται

Τα ηλεκτρονικά του αισθητήρα εξακολουθούν να περικλείονται πλήρως σε χημικά ανθεκτικά υλικά, συνήθως PTFE, PFA ή εξειδικευμένα περιβλήματα φθοριοπολυμερών.

Μη-Μέτρηση θερμοκρασίας χωρίς επαφή
Στο συγκρότημα θερμαντήρα υπάρχει ακόμα ένα τυπικό θερμοστοιχείο που βρίσκεται κοντά στη ζώνη θέρμανσης. Η διαφορά έγκειται στον τρόπο επεξεργασίας και αποστολής του σήματος.

Αντί να στέλνουν τη μικροσκοπική έξοδο millivolt σε μακριές αναλογικές συνδέσεις, τα μικροσκοπικά ηλεκτρονικά του οχήματος ενισχύουν και ψηφιοποιούν το σήμα του θερμοστοιχείου τοπικά.

Στη συνέχεια, η παρατηρούμενη θερμοκρασία αποστέλλεται ασύρματα στο σύστημα ελέγχου χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας μικρής-εμβέλειας.

Πιθανά πρωτόκολλα επικοινωνίας
Στη βιομηχανία αρκετές ασύρματες τεχνικές για θερμικά συστήματα διερευνώνται:

Bluetooth χαμηλής ενέργειας (BLE)

Ιδιόκτητη τηλεμετρία στη βιομηχανική χαμηλή συχνότητα

Βιομηχανικά συστήματα επικοινωνίας κοντινού πεδίου

Αρχιτεκτονικές για δίκτυα πλέγματος χαμηλής ισχύος

Το BLE παρέχει ευκολία στη χρήση και συμβατότητα, ενώ οι ιδιόκτητες λύσεις χαμηλών συχνοτήτων θα μπορούσαν να προσφέρουν μεγαλύτερη αντίσταση στον βιομηχανικό ηλεκτρικό θόρυβο και τις μεταλλικές παρεμβολές.

Πλεονεκτήματα σε σοβαρές χημικές συνθήκες
Τα πλεονεκτήματα της ασύρματης μεθόδου θερμαντήρα PTFE αισθητήρα με επαγωγική τροφοδοσία είναι ιδιαίτερα σημαντικά σε σκληρές εφαρμογές χημικής επεξεργασίας.

Περισσότερη αντοχή στη διάβρωση
Η απουσία εκτεθειμένων διεισδύσεων καλωδίων ή ακροδεκτών ελαχιστοποιεί τον αριθμό των εξαρτημάτων που υπόκεινται σε προσβολή από όξινους ατμούς.

Πιο εύκολο στη μετασκευή
Τα παλαιότερα συστήματα θέρμανσης μπορούν να ανιχνευθούν ασύρματα προσθέτοντας συχνά εξωτερικά επαγωγικά πηνία χωρίς σημαντικές αλλαγές στο δοχείο.

Χαμηλότερη συντήρηση
Μειώνει τα προβλήματα αντικατάστασης καλωδίων και συνδέσεων, ελαχιστοποιώντας τις απαιτήσεις υπηρεσιών σε συστήματα-δύσκολα-πρόσβασης.

Μεγαλύτερη αξιοπιστία
Με την αφαίρεση των φυσικών αγωγών, εξαλείφονται αρκετές τυπικές πηγές διακοπτόμενων δυσλειτουργιών αισθητήρα και αστάθειας του σήματος.

Ανάπτυξη{0}}εφαρμογών οδήγησης
Το ενδιαφέρον για την επαγωγική τεχνολογία ασύρματης ανίχνευσης αυξάνεται σε πολλούς τομείς.

Υγρή Επεξεργασία Ημιαγωγών
Οι εξαιρετικά{0}}καθαρές χημικές διεργασίες υποστηρίζονται από σφραγισμένα όργανα που έχουν τον χαμηλότερο κίνδυνο μόλυνσης.

Φινίρισμα και επιμετάλλωση, μέταλλο
Τα συμβατικά συγκροτήματα καλωδίωσης υποβαθμίζονται συνήθως από διαβρωτικές ατμόσφαιρες στις γραμμές επιμετάλλωσης και τις δεξαμενές χάραξης.

Παραγωγή χημικών ουσιών υψηλής καθαρότητας
Οι ασύρματοι σφραγισμένοι αισθητήρες απλοποιούν τα σχέδια υγειονομικού ή χημικά ανθεκτικού εξοπλισμού και μειώνουν τις οδούς διαρροής.

Επικίνδυνες τοποθεσίες διεργασιών
Η μείωση του αριθμού των διεισδύσεων καλωδίων μπορεί να βελτιώσει την ασφάλεια και να απλοποιήσει την αρχιτεκτονική του συστήματος σε χημικά επικίνδυνες καταστάσεις.

Μηχανικές Προκλήσεις ακόμα υπό διερεύνηση
Υπάρχει μια σειρά από εμπόδια μηχανικής που επιδιώκονται ενεργά παρά τα μεγάλα οφέλη της τεχνολογίας.

Αποδοτικότητα Μεταφοράς Ισχύος
Η αποτελεσματικότητα της επαγωγικής σύνδεσης μειώνεται δραματικά με την αύξηση της απόστασης και την κακή ευθυγράμμιση. Η τοποθέτηση του πηνίου πρέπει να είναι σταθερή.

Αντοχή στη θερμότητα
Τα ενσωματωμένα ηλεκτρονικά πρέπει να επιβιώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες κοντά στην ψυχρή ζώνη του θερμαντήρα χωρίς μακροχρόνια μετατόπιση ή αστοχία.

Ασύρματο SI
Σε ένα βιομηχανικό περιβάλλον, ο ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος, οι μεταλλικές κατασκευές και οι ανακλαστικές επιφάνειες μπορεί να επηρεάσουν την αξιοπιστία της ασύρματης επικοινωνίας.

Σταθερότητα μακροπρόθεσμης-ενθυλάκωσης
Το σύστημα ενθυλάκωσης φθοροπολυμερούς πρέπει να επιβιώσει από χρόνια κύκλου θερμοκρασίας και έκθεσης σε χημικά.

Ωστόσο, οι βελτιώσεις στα ηλεκτρονικά χαμηλής ισχύος και στις βιομηχανικές ασύρματες επικοινωνίες ενισχύουν σταδιακά την ανθεκτικότητα του συστήματος.

Η κίνηση προς πιο έξυπνα συστήματα θέρμανσης PTFE
Η ανάπτυξη της τεχνολογίας θέρμανσης PTFE εστιάζεται όλο και περισσότερο όχι μόνο στην υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση αλλά και στην καλύτερη ευφυΐα ανίχνευσης και στην ικανότητα πρόβλεψης συντήρησης.

Οι επαγωγικά οδηγούμενοι ασύρματοι αισθητήρες είναι ένα φυσικό ταίριασμα με μεγαλύτερες εξελίξεις της βιομηχανίας όπως:

Έξυπνος εξοπλισμός διεργασιών

Κατανεμημένα δίκτυα αισθητήρων

Αρχιτεκτονικές για μειωμένη συντήρηση

Προγνωστικές διαγνώσεις

Παρακολούθηση χημικών διεργασιών στην ψηφιακή εποχή

Με την εξάλειψη των εύθραυστων φυσικών συνδέσεων, το ίδιο το σύστημα αισθητήρων γίνεται πιο στιβαρό και ευκολότερο να ενσωματωθεί σε αυτοματοποιημένα βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Αναδίπλωση
Οι ασύρματοι, επαγωγικά τροφοδοτούμενοι αισθητήρες θερμοκρασίας κόβουν επιτέλους το τελευταίο φυσικό καλώδιο τους σε συστήματα παρακολούθησης θερμαντήρα PTFE. Αυτές οι τεχνολογίες παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια μαγνητικά σε μικρή απόσταση και μεταδίδουν δεδομένα θερμοκρασίας ασύρματα για να ξεπεραστούν πολλά από τα προβλήματα αξιοπιστίας που σχετίζονται με την παραδοσιακή καλωδίωση αισθητήρων.

Το αποτέλεσμα είναι μια πλατφόρμα αισθητήρα ανθεκτική στη διάβρωση, που χρησιμοποιεί σφραγισμένη κατασκευή φθοριοπολυμερούς, ενσωματωμένα ηλεκτρονικά χαμηλής ισχύος και ασύρματη επικοινωνία, ικανή να χρησιμοποιηθεί σε απαιτητικές βιομηχανικές συνθήκες. Καθώς προχωρά η ανάπτυξη, η ασύρματη ιδέα του θερμαντήρα PTFE με επαγωγική τροφοδοσία αναμένεται να γίνεται όλο και πιο ουσιαστική στα σύγχρονα συστήματα χημικής επεξεργασίας και θερμικού ελέγχου.

Στον σύγχρονο εξοπλισμό θερμικής επεξεργασίας, μερικές φορές η καλύτερη αξιοπιστία επιτυγχάνεται όχι με την προσθήκη πρόσθετου υλικού, αλλά με την πλήρη διαγραφή επικίνδυνων στοιχείων. Συχνά, το καλύτερο καλώδιο είναι, τελικά, αυτό που δεν υπάρχει.