Endüstriyel alanda sıcaklık algılama, basınç algılama, nem algılama vb. birçok sensör uygulaması vardır. Endüstriyel alanda sensör performansının daha zorlu olması nedeniyle, NTC sensörlerinin sıcaklık ölçümü için yüksek-sıcaklık ortamında olması gerektiği gibi birçok zorluğu da beraberinde getirir, ancak aynı zamanda devre koruma işlevini de güvenilir bir şekilde tamamlaması gerekir.
Endüstriyel senaryolarda bu çeşitli sensörler nasıl bir etki yaratıyor ve buna nelere dikkat edilmesi gerekiyor?
Endüstriyel NTC uygulamaları
Endüstriyel uygulama açısından bakıldığında, NTC'nin bazı güç dönüşüm devreleri, UPS, sürücüler, kontrol kabinleri ve yangın dedektörleri gibi çok geniş bir uygulama yelpazesine sahip olduğu söylenebilir. Güç dönüşümünde daha yaygın olan IGBT dağıtılmış sıcaklık izlemedir. IGBT, MOSFET kullanımı nedeniyle bu cihazların güç dönüşümü AC/DC, DC/DC, DC/AC'yi içerir, bu işlemler ısınır, aşırı ısınma nedeniyle IGBT, MOSFET hasarını önlemek için bu ısının izlenmesi gerekir.
Dağıtılmış IGBT sıcaklık izlemede en yaygın NTC uygulaması, kurulumu çok basit olan ve vidalarla sabitlenebilen PCB kartının ısı emicisine monte edilir. Bu uygulamada genellikle vidalı NTC'ler kullanılır; bu, dağıtımı kolaylaştırır ve ön uç bir vida halkasıyla sabitlendikten sonra kablo uzunluklarına göre özelleştirilmiş sensör tasarımlarına olanak tanır. Bu uygulamada, NTC'nin iyi bir termal eşleşmesini sağlamak için NTC'nin metal bir etiket muhafazasıyla yalıtılması gerekir. Genel olarak konuşursak, NTC'nin 125 derecelik yüksek sıcaklık direnci çoğu uygulamaya uyarlanabilir, ancak endüstriyel senaryoda daha katı yüksek sıcaklık gereksinimleri varsa sensör probunun güçlendirilmesi gerekir.
Pratik kullanım durumlarıyla birleştirildiğinde senaryo, sıcaklık izleme konusunda bazı farklı gereksinimlere sahip olacaktır. Örneğin, UPS sisteminde, NTC'nin en az üç konumun sıcaklığını izlemesi gerekir; bunlardan biri doğrultucunun ve invertörün sıcaklığını izlemek için soğutucunun dışındadır; ikincisi BMS'nin sıcaklığını izlemek için BMS'dedir, özellikle lityum-iyon pilleri izlemek için, çünkü lityum-iyon piller ısıya- dayanıklı değildir ve BMS'nin aşırı ısınmamasını sağlamak için hemen hemen her pil sıcaklığının izlenmesi gerekir; üçüncüsü, kabin içindeki tüm UPS sisteminin sıcaklığının izlenmesidir; bu, sıcaklığın izlenmesi için NTC'nin kullanılmasını gerektirir. Üçüncüsü, tüm UPS sisteminin sıcaklığı kabin içerisinde izlenir ve kullanılacak NTC sayısı UPS'in boyutuna bağlıdır.
Bu güç dönüşüm uygulamalarında modülerleştirme eğilimi çok belirgindir, bu eğilime uyum sağlamak için NTC'nin tasarım ve imalatında yere çok dikkat edilmesi gerekmektedir. Her şeyden önce, çip NTC'lerini karta bağlamak için yarı iletken sinterleme ve bağlama işlemi kullanılmalıdır. NTC'nin termal performansını artırmak amacıyla bazı üreticiler, endüstriyel yüksek sıcaklık periyodunun güvenilirliğinin garanti edilebilmesini sağlamak amacıyla kaplamayı gerçekleştirmek için serigrafi baskı teknolojisini de kullanacak. Bu birleştirilebilir çip NTC'ler, IGBT yakınındaki sıcaklığı ölçmek için doğrudan IPM'ye monte edilebilir ve doğrudan karta bağlandıkları için mükemmel termal bağlantı özelliklerine sahiptirler.
Endüstride Basınç Algılama
Algılama uygulamalarının bir diğer önemli kategorisi ise basınç sensörleridir. Gazların ve sıvıların basıncını kontrol etmek için basınç sensörleri gerektiren hidrolik veya pnömatik ekipmanların kullanıldığı birçok endüstriyel uygulama vardır. Silikon piezorezistif basınç algılama elemanı sıklıkla endüstriyel senaryolarda basınç algılamada kullanılır, çalışma prensibi aslında bir Wheatstone köprüsüdür, gaz veya sıvının basıncı elemanın diyaframına etki ettiğinde diyafram deformasyonu, birkaç direnç deformasyon üretir, bu da farklı çıkışların çıkışına neden olur ve daha sonra basıncın boyutunu belirlemek için çıkışın boyutunu belirler.
Basınç ölçümü birçok basınç türüne ayrılır, bazıları gösterge basıncını ölçer, bazıları mutlak basıncın arka tarafını ölçer, bazıları mutlak basıncın ön tarafını ölçer, her ölçüm türü farklı bir ölçüm aralığına sahiptir. Ölçülen gövdenin bir kısmının aşındırıcı olduğu unutulmamalıdır; ölçülen gövdenin bileşen korozyonuyla doğrudan temasın hasara yol açmasını önlemek için, yağ-dolu çekirdeğin seçilmesi gerekir; yani çip, yağ-dolu çekirdekte kapsüllenir ve ardından tüm çekirdeğin bir basınç sensörüne yerleştirilmesi gerekir. Aslında burada arka cam seçimiyle de ilgili, gösterge basıncı, arka mutlak basınç, ön mutlak basınç arka cam seçimini seçme ihtiyacı aynı değildir.
Basınç sensörünün aşırı basınç yeteneği çok sezgisel bir performanstır; aşırı basınç yeteneğini arttırmak için boşluk hacmini azaltarak veya silikon camın bağlanma alanını artırarak gerçekleştirilebilir. Bu geliştirme önemlidir ve bazen cihazın aşırı basınç kapasitesini ikiye katlayabilir.
Endüstriyel İnvertör Uygulamaları için Alüminyum Elektrolitik Kondansatörler
Hem enerji tasarrufu sağlamak hem de motor kaybını azaltmak, böylece motorun ömrünü uzatmak için invertörlerin kullanımı endüstriyel alanda her yerde bulunabilir. Frekans dönüştürücünün invertör kısmı modülasyon sırasında büyük dalgalanma oluşturacaktır ve modülasyon işlemi sırasında enerji emilimi ve salınımının yeterli DC-LINK kapasitansı tarafından desteklenmesi gerekir.
Alüminyum elektrolitik kondansatörler endüstriyel invertörlerde yaygın bir tercihtir, kondansatör ailesinde çok çeşitli kondansatörlerin bulunduğunu biliyoruz ve alüminyum elektrolitik kondansatörlerin en büyük özelliği birim hacim başına en büyük kapasite ve birim kapasite başına en düşük maliyettir, bu iki özelliği onu endüstriyel invertörlerin ilk tercihi haline getirmektedir. Dört-çekirdekli invertör kapasitörünün anma voltajının bir güvenlik payı ayırması gerektiğine dikkat etmeniz gerekir; genellikle %5 ila %10 arasında ayrılır, bazıları temelin zirvesinde artı 50V veya daha da yüksektir.
Servo invertörler, genel-amaçlı invertörlere benzer, ancak servo invertörler daha hızlı ve daha doğru tepki verdiği için daha yüksek aşırı yük kapasitesi gereksinimleri gerektirir. Bu nedenle, servo invertörlerde kullanılan alüminyum elektrolitik kapasitörler, aynı türdeki genel-amaçlı invertörlerden daha yüksek bir voltaj değerine sahip olacaktır ve bu gereksinim, sektörde hızlı şarj/deşarj gereksinimi olarak bilinmektedir. Mevcut endüstrinin hızlı şarj ve deşarj için ortak bir standardı yoktur, ancak temel olarak aşağıdaki koşulları karşılaması gerekecektir: megafon tipi kapasitörler için, şarj ve deşarj voltajı diferansiyel voltajı 150V'a, frekans 6Hz, 50 milyon döngüyü karşılayabilmek için, cıvata-tipi kapasitör diferansiyel voltajı da 20 milyon çevrimi karşılamak için 150V, frekans 3Hz'dir döngüler. Basitçe söylemek gerekirse genel invertörlerde 220V alüminyum elektrolitik kondansatörler kullanılırken 400V, 450V durumunda ise aynı servoya ihtiyaç duyulmaktadır.
Özet
Proses endüstrisinde, düzgün çalışması için sensörlere bağlı olan geniş bir makine veya sistem kümesi ve ara bağlantılar bulunur ve endüstriyel uygulamalardaki sensörler hayati bir rol oynar. Bu sensörlerin, endüstriyel ortamın zorlu gereksinimlerini dikkate alacak şekilde seçilmesi ve fabrika prosesindeki kör noktaları ortadan kaldıracak kadar güvenilir olması, böylece yüksek kaliteli üretim elde edilmesi gerekir.