يحتوي المجال الصناعي على العديد من تطبيقات الاستشعار، واستشعار درجة الحرارة، واستشعار الضغط، واستشعار الرطوبة، وما إلى ذلك. ونظرًا للبيئة الأكثر تطلبًا في المجال الصناعي، فإن أداء المستشعر يطرح أيضًا الكثير من التحديات، مثل ضرورة وجود مستشعرات NTC في بيئة درجة حرارة عالية- لقياس درجة الحرارة، ولكنها تحتاج أيضًا إلى إكمال وظيفة حماية الدائرة بشكل موثوق.
في السيناريوهات الصناعية، تلعب هذه المستشعرات المختلفة ما هو التأثير، وما الذي يجب الانتباه إليه؟
تطبيقات NTC الصناعية
من وجهة نظر التطبيقات الصناعية، يمكن القول أن NTC عبارة عن مجموعة واسعة جدًا من التطبيقات، مثل بعض دوائر تحويل الطاقة، ووحدات UPS، ومحركات الأقراص، وخزائن التحكم، وأجهزة الكشف عن الحرائق، وما إلى ذلك. في تحويل الطاقة، يتم توزيع IGBT الأكثر شيوعًا لمراقبة درجة الحرارة. نظرًا لاستخدام IGBT، فإن MOSFET يتضمن تحويل طاقة هذه الأجهزة AC/DC، DC/DC، DC/AC، ستسخن هذه العمليات، ويجب مراقبة هذه الحرارة لتجنب تلف IGBT وMOSFET بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
في مراقبة درجة حرارة IGBT الموزعة، يتم تثبيت تطبيق NTC الأكثر شيوعًا على المشتت الحراري للوحة PCB، وهو سهل التثبيت للغاية ويمكن تثبيته باستخدام البراغي. بشكل عام، يتم استخدام المسامير اللولبية- في NTCs في هذا التطبيق، مما يجعل النشر أمرًا سهلاً ويسمح بتصميمات مستشعرات مخصصة بناءً على أطوال الأسلاك بعد تأمين الواجهة الأمامية بحلقة لولبية. في هذا التطبيق، يجب أن يكون NTC مختومًا بغلاف ملصق معدني لضمان الاقتران الحراري الجيد لـ NTC. بشكل عام، يمكن تكييف مقاومة درجات الحرارة العالية التي تبلغ 125 درجة لـ NTC مع معظم التطبيقات، ولكن إذا كان السيناريو الصناعي لديه متطلبات أكثر صرامة لدرجة الحرارة العالية، فمن الضروري تعزيز مسبار المستشعر.
إلى جانب حالات الاستخدام العملي، سيكون للسيناريو بعض المتطلبات المختلفة لمراقبة درجة الحرارة. على سبيل المثال، في نظام UPS، يُطلب من NTC مراقبة درجة حرارة ثلاثة مواقع على الأقل، أحدهما في المشتت الحراري لمراقبة درجة حرارة المقوم والعاكس؛ والثاني هو في نظام إدارة المباني لمراقبة درجة حرارة نظام إدارة المباني، وخاصة لمراقبة بطاريات أيون الليثيوم -، لأن بطاريات أيون الليثيوم - ليست مقاومة للحرارة-، ويجب مراقبة درجة حرارة كل بطارية تقريبًا للتأكد من عدم ارتفاع درجة حرارة نظام إدارة المباني؛ والثالث هو مراقبة درجة حرارة نظام UPS بالكامل داخل الخزانة، الأمر الذي يتطلب استخدام NTC لمراقبة درجة الحرارة. ثالثًا، تتم مراقبة درجة حرارة نظام UPS بالكامل داخل الخزانة، ويعتمد عدد NTCs الذي سيتم استخدامه على حجم UPS.
في تطبيقات تحويل الطاقة هذه، يكون اتجاه الوحدات واضحًا جدًا، ومن أجل الامتثال لهذا الاتجاه NTC في تصميم وتصنيع يحتاج إلى الكثير من الاهتمام للمكان. بادئ ذي بدء، يجب استخدام عملية التلبيد والربط لأشباه الموصلات لتوصيل شرائح NTCs باللوحة. من أجل تعزيز الأداء الحراري لـ NTC، ستستخدم بعض الشركات المصنعة أيضًا تقنية طباعة الشاشة لتنفيذ الطلاء لضمان موثوقية فترة درجات الحرارة الصناعية المرتفعة. يمكن تركيب NTCs ذات الرقاقة القابلة للربط مباشرة على IPM لقياس درجة الحرارة بالقرب من IGBT، ولأنها متصلة مباشرة باللوحة، فإنها تتمتع بخصائص اقتران حرارية ممتازة.
استشعار الضغط في الصناعة
فئة رئيسية أخرى من تطبيقات الاستشعار هي أجهزة استشعار الضغط. هناك العديد من التطبيقات الصناعية التي تستخدم المعدات الهيدروليكية أو الهوائية، والتي تتطلب أجهزة استشعار الضغط للتحكم في ضغط الغازات والسوائل. غالبًا ما يستخدم عنصر استشعار الضغط التجويف السيليكوني في استشعار الضغط في السيناريوهات الصناعية، ومبدأ التشغيل هو في الواقع جسر ويتستون، عندما يعمل ضغط الغاز أو السائل على غشاء العنصر بحيث يتشوه الحجاب الحاجز، تنتج العديد من المقاومات تشوهًا، مما يؤدي إلى إخراج مخرجات مختلفة، ثم تحديد حجم الإخراج لتحديد حجم الضغط.
ينقسم قياس الضغط إلى أنواع عديدة من الضغط، بعضها يقيس الضغط، وبعضها يقيس الجانب الخلفي للضغط المطلق، وبعضها يقيس الجانب الأمامي للضغط المطلق، وكل نوع من القياسات له نطاق قياس مختلف. تجدر الإشارة إلى أن بعض الجسم الذي تم قياسه يكون متآكلًا، فمن الضروري اختيار النواة المملوءة بالزيت-، أي أن الرقاقة مغلفة في النواة المملوءة بالزيت-، ثم يتم وضع النواة بأكملها في مستشعر الضغط، وذلك لتجنب الاتصال المباشر مع تآكل مكونات الجسم المقاس مما يؤدي إلى تلف. في الواقع، يرتبط هنا أيضًا باختيار الزجاج الخلفي، وقياس الضغط، والضغط المطلق الخلفي، والضغط المطلق الأمامي يحتاج إلى اختيار اختيار الزجاج الخلفي ليس هو نفسه.
تعد قدرة الضغط الزائد لمستشعر الضغط أداءً بديهيًا للغاية، من أجل تعزيز قدرة الضغط الزائد، يمكن تحقيقها عن طريق تقليل حجم التجويف أو زيادة مساحة الترابط لزجاج السيليكون. يعد هذا التحسين مهمًا وقد يؤدي في بعض الأحيان إلى مضاعفة قدرة الضغط الزائد للجهاز.
المكثفات الكهربائية الألومنيوم لتطبيقات العاكس الصناعية
يمكن العثور على استخدام العاكسون في كل مكان في المجال الصناعي، لتحقيق توفير الطاقة وتقليل فقدان المحرك، وبالتالي تحسين عمر المحرك. سيولد الجزء العاكس من محول التردد تموجًا كبيرًا أثناء التعديل، ويجب دعم امتصاص الطاقة وإطلاقها أثناء عملية التعديل بسعة -LINK DC كافية.
تعد المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم خيارًا شائعًا في العاكسات الصناعية، ونحن نعلم أن هناك مجموعة متنوعة من المكثفات في عائلة المكثفات، وأكبر ميزة لمكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية هي أكبر سعة لكل وحدة حجم وأقل تكلفة لكل سعة وحدة، وهاتان الميزتان تجعلانها الخيار الأول للعاكسات الصناعية. يلزم الانتباه إلى الجهد الكهربي المقدر لمكثف العاكس الرباعي-الذي يحتاج إلى الاحتفاظ بهامش أمان، وعادةً ما يكون محجوزًا بنسبة 5% إلى 10%، وبعضها في ذروة الأساس بالإضافة إلى 50 فولت أو حتى أعلى.
تتشابه العاكسات المؤازرة مع العاكسات ذات الأغراض العامة-، ولكن نظرًا لأن العاكسات المؤازرة تستجيب بشكل أسرع وأكثر دقة، فإنها تتطلب متطلبات سعة حمل زائد أكبر. ولذلك، فإن المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم المستخدمة في العاكسات المؤازرة سيكون لها تصنيف جهد أعلى من نفس النوع من محولات الأغراض العامة-، وهذا المطلب معروف في الصناعة باسم متطلبات الشحن/التفريغ السريع. ليس لدى الصناعة الحالية معيار مشترك للشحن والتفريغ السريع، ولكن ستكون هناك حاجة بشكل أساسي للوفاء بالشروط التالية، بالنسبة للمكثفات من النوع بولهورن، الجهد التفاضلي لجهد الشحن والتفريغ يصل إلى 150 فولت، تردد 6 هرتز، لتكون قادرة على تلبية 50 مليون دورة، بالنسبة للجهد التفاضلي لمكثف نوع الترباس - هو أيضًا 150 فولت، تردد 3 هرتز، لتلبية 20 مليون دورة دورات. ببساطة، المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم 220 فولت ذات العاكس العام تستخدم في 400 فولت، بينما يلزم استخدام نفس المؤازرة في حالة 450 فولت.
ملخص
تحتوي صناعة العمليات على مجموعة كبيرة من الآلات أو الأنظمة والوصلات البينية التي تعتمد على أجهزة الاستشعار لأداء عملها بشكل سليم، وتلعب أجهزة الاستشعار في التطبيقات الصناعية دورًا حيويًا. ويجب اختيار هذه المستشعرات لتأخذ في الاعتبار المتطلبات القاسية للبيئة الصناعية وأن تكون موثوقة بدرجة كافية لإزالة النقاط العمياء في عملية المصنع، وبالتالي تحقيق إنتاج عالي الجودة.