Lĩnh vực công nghiệp có nhiều ứng dụng cảm biến, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm, v.v. Và do môi trường đòi hỏi khắt khe hơn trong lĩnh vực công nghiệp nên hiệu suất của cảm biến cũng đặt ra rất nhiều thách thức, chẳng hạn như cảm biến NTC cần phải ở trong môi trường có nhiệt độ-cao để đo nhiệt độ nhưng cũng cần phải hoàn thành chức năng bảo vệ mạch một cách đáng tin cậy.
Trong các tình huống công nghiệp, các cảm biến khác nhau này có tác dụng gì và cần chú ý đến điều gì?
Ứng dụng NTC công nghiệp
Từ quan điểm ứng dụng công nghiệp, NTC có thể nói là có phạm vi ứng dụng rất rộng, chẳng hạn như một số mạch chuyển đổi nguồn, UPS, ổ đĩa, tủ điều khiển và đầu báo cháy, v.v. Trong việc chuyển đổi năng lượng, việc giám sát nhiệt độ phân phối IGBT phổ biến hơn. Do sử dụng IGBT, MOSFET, quá trình chuyển đổi nguồn của các thiết bị này liên quan đến AC/DC, DC/DC, DC/AC, các quá trình này sẽ nóng lên, lượng nhiệt này cần được theo dõi để tránh hư hỏng IGBT, MOSFET do quá nóng.
Trong giám sát nhiệt độ IGBT phân tán, ứng dụng NTC phổ biến nhất được gắn trên tản nhiệt của bo mạch PCB, lắp đặt rất đơn giản và có thể cố định bằng vít. Nhìn chung, vít-trong NTC được sử dụng trong ứng dụng này, giúp triển khai dễ dàng và cho phép thiết kế cảm biến tùy chỉnh dựa trên độ dài dây sau khi mặt trước đã được cố định bằng vòng vít. Trong ứng dụng này, NTC cần được niêm phong bằng vỏ nhãn kim loại để đảm bảo khả năng ghép nhiệt tốt của NTC. Nói chung, khả năng chịu nhiệt độ cao 125 độ của NTC có thể thích ứng với hầu hết các ứng dụng, nhưng nếu kịch bản công nghiệp có yêu cầu nhiệt độ cao nghiêm ngặt hơn thì cần phải tăng cường đầu dò cảm biến.
Kết hợp với các trường hợp sử dụng thực tế, kịch bản sẽ có một số yêu cầu khác nhau về giám sát nhiệt độ. Ví dụ, trong hệ thống UPS, NTC bắt buộc phải giám sát nhiệt độ của ít nhất ba vị trí, một vị trí ở tản nhiệt ra ngoài để theo dõi nhiệt độ của bộ chỉnh lưu và biến tần; thứ hai là trong BMS để theo dõi nhiệt độ của BMS, đặc biệt là theo dõi pin lithium{1}}ion, vì pin lithium{2}}ion không có khả năng chịu nhiệt-và hầu hết mọi nhiệt độ pin đều phải theo dõi để đảm bảo BMS không bị quá nóng; thứ ba là theo dõi nhiệt độ của toàn bộ hệ thống UPS bên trong tủ, đòi hỏi phải sử dụng NTC để theo dõi nhiệt độ. Thứ ba, nhiệt độ của toàn bộ hệ thống UPS được theo dõi bên trong tủ và số lượng NTC được sử dụng tùy thuộc vào kích thước của UPS.
Trong các ứng dụng chuyển đổi năng lượng này, xu hướng mô-đun hóa là rất rõ ràng, để tuân thủ xu hướng này, NTC trong thiết kế và sản xuất cần phải chú ý nhiều đến vị trí. Trước hết, quá trình thiêu kết và liên kết bán dẫn phải được sử dụng để kết nối các NTC của chip với bo mạch. Để nâng cao hiệu suất nhiệt của NTC, một số nhà sản xuất cũng sẽ sử dụng công nghệ in lụa để thực hiện lớp phủ nhằm đảm bảo độ tin cậy của thời kỳ nhiệt độ cao công nghiệp. Các NTC chip có thể liên kết này có thể được gắn trực tiếp vào IPM để đo nhiệt độ gần IGBT và vì chúng được gắn trực tiếp vào bo mạch nên chúng có đặc tính ghép nhiệt tuyệt vời.
Cảm biến áp suất trong công nghiệp
Một loại ứng dụng cảm biến chính khác là cảm biến áp suất. Có nhiều ứng dụng công nghiệp sử dụng thiết bị thủy lực hoặc khí nén, đòi hỏi cảm biến áp suất để kiểm soát áp suất của khí và chất lỏng. Phần tử cảm biến áp suất áp điện silicon thường được sử dụng trong các tình huống cảm biến áp suất công nghiệp, nguyên lý hoạt động thực sự là cầu Wheatstone, khi áp suất của khí hoặc chất lỏng tác động lên màng ngăn của phần tử khiến màng ngăn biến dạng, một số điện trở tạo ra biến dạng, dẫn đến đầu ra của các đầu ra khác nhau, sau đó xác định kích thước của đầu ra để xác định kích thước của áp suất.
Đo áp suất được chia thành nhiều loại áp suất, có loại đo áp suất tuyệt đối, có loại đo mặt sau của áp suất tuyệt đối, có loại đo mặt trước của áp suất tuyệt đối, mỗi loại đo có một dải đo khác nhau. Cần lưu ý rằng một số phần thân đo được có tính ăn mòn, cần phải chọn lõi-dầu, tức là chip được bọc trong lõi-đầy dầu, sau đó đưa toàn bộ lõi vào cảm biến áp suất, để tránh tiếp xúc trực tiếp với sự ăn mòn thành phần của phần thân đo dẫn đến hư hỏng. Trên thực tế, ở đây cũng liên quan đến việc lựa chọn kính nền, áp suất đo, áp suất tuyệt đối phía sau, áp suất tuyệt đối phía trước cần lựa chọn kính nền không giống nhau.
Khả năng quá áp của cảm biến áp suất là hiệu suất rất trực quan, để nâng cao khả năng quá áp, có thể được thực hiện bằng cách giảm thể tích khoang hoặc tăng diện tích liên kết của kính silicon. Sự cải tiến này rất đáng kể và đôi khi có thể tăng gấp đôi khả năng quá áp của thiết bị.
Tụ điện điện phân nhôm cho các ứng dụng biến tần công nghiệp
Việc sử dụng bộ biến tần có thể được tìm thấy ở mọi nơi trong lĩnh vực công nghiệp, vừa để tiết kiệm năng lượng vừa giảm tổn thất động cơ, từ đó cải thiện tuổi thọ của động cơ. Phần biến tần của bộ biến tần sẽ tạo ra gợn sóng lớn trong quá trình điều chế, đồng thời việc hấp thụ và giải phóng năng lượng trong quá trình điều chế cần phải được hỗ trợ bởi điện dung DC{1}}LINK đủ.
Tụ điện điện phân nhôm là lựa chọn phổ biến trong các bộ biến tần công nghiệp, chúng ta biết rằng có nhiều loại tụ điện trong họ tụ điện và đặc điểm lớn nhất của tụ điện điện phân nhôm là công suất lớn nhất trên một đơn vị thể tích và chi phí trên mỗi đơn vị công suất thấp nhất, hai tính năng này khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho các bộ biến tần công nghiệp. Cần chú ý đến điện áp định mức của tụ điện biến tần lõi tứ- cần dự trữ mức an toàn, thường dành từ 5% đến 10%, một số ở mức đỉnh của cơ sở cộng thêm 50V hoặc thậm chí cao hơn.
Bộ biến tần servo tương tự như bộ biến tần có mục đích chung, nhưng do bộ biến tần servo phản hồi nhanh hơn và chính xác hơn nên yêu cầu khả năng quá tải lớn hơn. Do đó, các tụ điện điện phân bằng nhôm được sử dụng trong bộ biến tần servo sẽ có định mức điện áp cao hơn so với cùng loại bộ biến tần có mục đích chung-và yêu cầu này trong ngành được gọi là yêu cầu sạc/xả nhanh. Ngành công nghiệp hiện tại không có tiêu chuẩn chung về sạc và xả nhanh, nhưng về cơ bản sẽ phải đáp ứng các điều kiện sau, đối với tụ điện loại bullhorn, điện áp chênh lệch điện áp sạc và xả đến 150V, tần số 6Hz, để có thể đáp ứng 50 triệu chu kỳ, đối với loại tụ điện bu lông-điện áp chênh lệch cũng đến 150V, tần số 3Hz, để đáp ứng 20 triệu chu kỳ. Nói một cách đơn giản, các tụ điện điện phân nhôm biến tần 220V được sử dụng trong 400V, trong khi cần phải có cùng một servo trong trường hợp 450V.
Bản tóm tắt
Ngành công nghiệp chế biến có một cụm lớn máy móc hoặc hệ thống và các kết nối phụ thuộc vào cảm biến để hoạt động bình thường và cảm biến trong các ứng dụng công nghiệp đóng một vai trò quan trọng. Những cảm biến này cần được lựa chọn để tính đến các yêu cầu khắc nghiệt của môi trường công nghiệp và đủ tin cậy để loại bỏ các điểm mù trong quy trình của nhà máy, từ đó đạt được sản xuất chất lượng cao.