Cảm biến nhiệt độ PTFE được cấp điện bằng cảm ứng loại bỏ sự cần thiết của dây cảm biến như thế nào?

Liên kết yếu trong hệ thống kiểm soát nhiệt độ của bộ gia nhiệt PTFE thường không phải là cảm biến mà là dây kết nối với nó-một sợi cáp dài, mỏng manh chạy qua khói ăn mòn, vùng bắn hóa chất và bố trí thiết bị đóng gói nơi nó có thể bị chèn ép, hư hỏng hoặc bị cắt. Công nghệ phát hiện nhiệt độ thế hệ mới này loại bỏ hoàn toàn kết nối vật lý đó bằng cách sạc cảm biến qua không khí bằng cảm ứng từ.

Công nghệ mới này tích hợp khả năng truyền điện cảm ứng và liên lạc không dây tầm ngắn{0}}vào một thiết bị cảm biến hoàn toàn kín dành cho môi trường hóa học thù địch. Trong lĩnh vực mới của hệ thống không dây bộ gia nhiệt PTFE cảm biến được cấp điện bằng cảm ứng, cáp cảm biến được thay thế bằng một mô-đun điện tử được bọc có thể hoạt động mà không cần kết nối điện trực tiếp qua thành bể.

Vấn đề với hệ thống dây điện cảm biến tiêu chuẩn về độ tin cậy
Lò sưởi ngâm PTFE được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý hóa học trong đó nhiệt độ được kiểm soát bằng cặp nhiệt điện nhúng hoặc RTD. Mặc dù bản thân phần tử cảm biến có thể chịu được môi trường ăn mòn rất cao nhưng hệ thống dây điện liên quan thường là điểm yếu trong hệ thống.

Các chế độ lỗi điển hình bao gồm:

Tấn công hóa học vào cách điện dây

Nước xâm nhập qua các đầu nối

Dây dẫn rung

Hư hỏng quy trình trong quá trình bảo trì

Nhiễu điện từ trong môi trường công nghiệp

Trong sản xuất chất bán dẫn, đánh bóng kim loại và ứng dụng axit mạnh, ngay cả những lỗi nhỏ trong hệ thống dây điện cũng có thể dẫn đến nhiệt độ không ổn định, báo động phiền toái hoặc tắt máy sưởi đột ngột.

Việc tháo dây giúp loại bỏ một trong những vấn đề bảo trì cứng đầu nhất trong hệ thống sưởi ấm bằng hóa chất.

Cách thức hoạt động của quá trình truyền điện cảm ứng
Hoạt động của nó rất giống với kỹ thuật sạc không dây được sử dụng trong các thiết bị di động ngày nay.

Cuộn sơ cấp bên ngoài
Một cuộn dây chính nhỏ được lắp đặt bên ngoài bể xử lý và được bọc trong PTFE hoặc vật liệu kháng hóa chất khác. Cuộn dây này được cấp nguồn bằng mạch điều khiển công suất-thấp tạo ra từ trường thay đổi.

Cuộn dây được đặt bên ngoài bể nên có thể lắp đặt mà không làm vỡ thành bể.

Bên trong cuộn thứ cấp
Vùng lạnh nóng có một mô-đun kín có gắn cuộn dây thứ cấp tương ứng. Khi nó được đặt cách cuộn sơ cấp vài cm, từ trường biến thiên theo thời gian sẽ tạo ra dòng điện trong cuộn thứ cấp.

Sự truyền năng lượng này cung cấp năng lượng cho một gói điện tử nhỏ chứa:

MCU công suất thấp

Mạch điều hòa tín hiệu cặp nhiệt điện hoặc RTD

Điện tử truyền thông không dây -

Yếu tố điều chỉnh điện năng

Khoảng cách truyền tải điện cảm ứng được cố tình ngắn lại, theo thứ tự khoảng cách được sử dụng trong hệ thống sạc điện thoại không dây.

Cảm biến được niêm phong hoàn toàn
Các vị trí hư hỏng tiềm ẩn bao gồm các điểm tiếp xúc điện hở trong bể SPM, hệ thống ăn mòn axit hoặc dây chuyền mạ. Không có điểm yếu nào với thiết kế cảm ứng không dây.

Cảm biến được bảo vệ khỏi các điều kiện xử lý khắc nghiệt trong bong bóng không dây trơ.

Vì không có kết nối có dây xuyên qua thành bể:

Các tuyến cáp không được sử dụng

Bảo vệ đầu nối khỏi bị ăn mòn

Con đường xâm nhập của độ ẩm được giảm thiểu

Căng thẳng cáp cơ học được loại bỏ

Các thiết bị điện tử cảm biến vẫn được bao bọc hoàn toàn trong các vật liệu kháng hóa chất, thường là vỏ PTFE, PFA hoặc fluoropolymer chuyên dụng.

Đo nhiệt độ không{0}}tiếp xúc
Trong cụm lò sưởi vẫn còn một cặp nhiệt điện điển hình nằm gần khu vực sưởi ấm. Sự khác biệt nằm ở cách tín hiệu được xử lý và gửi đi.

Thay vì gửi đầu ra milivolt nhỏ qua các kết nối analog dài, các thiết bị điện tử cực nhỏ trên bo mạch sẽ khuếch đại và số hóa tín hiệu cặp nhiệt điện cục bộ.

Sau đó, nhiệt độ quan sát được sẽ được gửi không dây đến hệ thống điều khiển bằng giao thức liên lạc tầm ngắn.

Các giao thức có thể có để liên lạc
Trong công nghiệp, một số kỹ thuật không dây cho hệ thống nhiệt đang được nghiên cứu:

Bluetooth năng lượng thấp (BLE)

Đo từ xa độc quyền trong công nghiệp tần số thấp

Hệ thống thông tin liên lạc công nghiệp trường gần

Kiến trúc cho mạng lưới công suất thấp

BLE mang lại sự dễ sử dụng và khả năng tương thích, trong khi các giải pháp tần số thấp độc quyền có thể mang lại khả năng chống nhiễu điện công nghiệp và nhiễu kim loại cao hơn.

Ưu điểm trong điều kiện hóa học khắc nghiệt
Ưu điểm của phương pháp gia nhiệt không dây PTFE cảm biến được cấp điện bằng cảm ứng đặc biệt phù hợp trong các ứng dụng xử lý hóa chất khó khăn.

Thêm khả năng chống ăn mòn
Không có sự xâm nhập của dây hoặc đầu cuối để giảm thiểu số lượng các bộ phận có thể bị hơi axit tấn công.

Dễ dàng hơn để trang bị thêm
Các hệ thống sưởi ấm cũ hơn có thể được cảm nhận không dây bằng cách thường xuyên thêm các cuộn dây cảm ứng bên ngoài mà không cần thay đổi bể đáng kể.

Bảo trì thấp hơn
Giảm các vấn đề về thay thế cáp và đầu nối, giảm thiểu nhu cầu dịch vụ trong các hệ thống khó truy cập.

Độ tin cậy cao hơn
Bằng cách loại bỏ các dây dẫn vật lý, một số nguyên nhân điển hình gây ra trục trặc cảm biến gián đoạn và tín hiệu không ổn định sẽ được loại bỏ.

Phát triển-các ứng dụng thúc đẩy
Sự quan tâm đến công nghệ cảm biến không dây điều khiển bằng cảm ứng đang gia tăng trong một số lĩnh vực.

Xử lý ướt chất bán dẫn
Quy trình hóa học siêu sạch-được hỗ trợ bởi các thiết bị kín có nguy cơ ô nhiễm thấp nhất.

Hoàn thiện và mạ, kim loại
Các cụm dây điện thông thường thường xuyên bị xuống cấp do môi trường ăn mòn trong dây chuyền mạ và bể ăn mòn.

Sản xuất hóa chất có độ tinh khiết cao
Cảm biến kín không dây đơn giản hóa các thiết kế thiết bị vệ sinh hoặc kháng hóa chất và giảm các tuyến rò rỉ.

Địa điểm xử lý nguy hiểm
Giảm số lượng cáp xuyên qua có thể nâng cao độ an toàn và đơn giản hóa kiến ​​trúc hệ thống trong các tình huống nguy hiểm về mặt hóa học.

Những thách thức kỹ thuật vẫn đang được điều tra
Có một số trở ngại kỹ thuật đang được tích cực theo đuổi bất chấp những lợi ích to lớn của công nghệ.

Hiệu suất truyền tải điện
Hiệu quả của kết nối cảm ứng giảm đi đáng kể khi khoảng cách và độ lệch ngày càng tăng. Vị trí cuộn dây phải ổn định.

Độ bền nhiệt
Các thiết bị điện tử tích hợp phải tồn tại ở nhiệt độ cao trong vùng lân cận vùng lạnh của lò sưởi mà không bị trôi hoặc hỏng hóc trong thời gian dài.

SI không dây
Trong môi trường công nghiệp, nhiễu điện từ, cấu trúc kim loại và bề mặt phản chiếu có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của truyền thông không dây.

Tính ổn định của việc đóng gói dài hạn{0}}
Hệ thống đóng gói fluoropolymer phải tồn tại trong nhiều năm trong chu kỳ nhiệt độ và tiếp xúc với hóa chất.

Tuy nhiên, những cải tiến trong lĩnh vực điện tử công suất thấp và truyền thông không dây công nghiệp đang dần nâng cao khả năng phục hồi của hệ thống.

Hướng tới hệ thống sưởi ấm PTFE thông minh hơn
Sự phát triển của công nghệ gia nhiệt PTFE ngày càng tập trung vào không chỉ khả năng chống ăn mòn cao hơn mà còn có khả năng cảm biến tốt hơn và khả năng bảo trì dự đoán.

Cảm biến không dây điều khiển bằng cảm ứng là sự kết hợp tự nhiên với sự phát triển lớn hơn của ngành như:

Thiết bị xử lý thông minh

Mạng cảm biến phân tán

Kiến trúc để giảm thiểu việc bảo trì

Chẩn đoán dự đoán

Giám sát các quá trình hóa học trong thời đại kỹ thuật số

Bằng cách loại bỏ các kết nối vật lý mỏng manh, bản thân hệ thống cảm biến trở nên mạnh mẽ hơn và dễ dàng tích hợp hơn vào môi trường công nghiệp tự động.

Kết thúc
Các cảm biến nhiệt độ không dây, được cấp nguồn bằng cảm ứng cuối cùng cũng cắt dây vật lý cuối cùng của chúng cho các hệ thống giám sát bộ gia nhiệt PTFE. Những công nghệ này cung cấp điện từ tính trong khoảng cách ngắn và truyền dữ liệu nhiệt độ không dây để khắc phục nhiều vấn đề về độ tin cậy liên quan đến hệ thống dây cảm biến truyền thống.

Kết quả là tạo ra một nền tảng cảm biến chống ăn mòn, sử dụng cấu trúc fluoropolymer kín, tích hợp thiết bị điện tử công suất thấp và giao tiếp không dây, có khả năng sử dụng trong các điều kiện công nghiệp đòi hỏi khắt khe. Khi quá trình phát triển tiếp tục, khái niệm không dây về bộ gia nhiệt PTFE cảm biến được cấp điện bằng cảm ứng được dự đoán sẽ ngày càng trở nên thiết yếu trong các hệ thống kiểm soát nhiệt và xử lý hóa chất hiện đại.

Trong thiết bị xử lý nhiệt hiện đại, độ tin cậy tốt hơn đôi khi đạt được không phải bằng cách bổ sung thêm phần cứng mà bằng cách loại bỏ hoàn toàn các thành phần nguy hiểm. Thông thường, sợi cáp tốt nhất cuối cùng lại là sợi cáp không có ở đó.