حول موثوقية تصميم جهاز إرسال مستوى السائل بالضغط المصنوع من السيليكون الانتشارى

يعتمد مستشعر ضغط السيليكون الانتشارى على ركيزة من السيليكون أحادي البلورة، باستخدام تقنية زرع الأيونات وتقنية المعالجة الميكانيكية الدقيقة، ويتم إنتاجه بهيكل جسري وميكانيكا دقيقة لعنصر استشعار السيليكون. يتم قياس الضغط من خلال تأثير الواجهة على عنصر استشعار السيليكون، ويتم تحويل الضغط المطبق وإشارة الخرج بشكل خطي، وفي الوقت الحالي، يتم استخدام السيليكون الانتشارى السائل جهاز إرسال مستوى تُستخدم أنظمة القياس على نطاق واسع في مجالات الطاقة الكهربائية، والصناعات الكيميائية، ومحطات معالجة المياه، ومعالجة مياه الصرف الصحي، والرصد البيئي، وغيرها. إلا أن موثوقية هذه الأنظمة تحتاج إلى مزيد من التحسين، إذ غالبًا ما تحدث في التطبيقات العملية قراءات خاطئة، وبيانات غير دقيقة، وانحرافات خطيرة، بل وقد تؤدي إلى توقف الجهاز عن العمل، مما يستدعي صيانة النظام ومعايرته وتطبيقه. تتناول هذه الورقة البحثية جهاز إرسال مستوى السائل المصنوع من السيليكون الانتشار، وتقيس خصائص تصميم النظام، وتسعى جاهدة لضمان موثوقيته من خلال دمج مبادئ تصميم بنية وظائف النظام، ومبادئ اختيار المكونات، وتخفيض القدرة، والتفاوتات المسموح بها، بالإضافة إلى مراعاة التوافق الكهرومغناطيسي ومبادئ التصميم الصديقة للبيئة في جميع مراحل عملية التصميم. ومن خلال تصميم منتجات موثوقة، تسعى الورقة إلى نشر نظام قياس مستوى السائل المصنوع من السيليكون كمثال، لتوفير بعض الأفكار والأساليب الجديدة لتصميم أجهزة القياس الذكية الصغيرة بكفاءة عالية. يتضمن التصميم الكمي لموثوقية معدات النظام عرض النظام، وبناء النموذج، وحساب مؤشر الموثوقية، وتحديد مؤشر الموثوقية المتوقع وتوزيعه، وما إلى ذلك. ويستند ما تم تقديمه في هذه الورقة إلى موثوقية النظام كهدف لنظام قياس مستوى سائل السيليكون المنتشر، وذلك من خلال التصميم المتكامل والتحسين التكنولوجي. ومن خلال التوزيع الأمثل لوظائف النظام من حيث الأجهزة والبرامج، واختيار حلول المشكلات التقنية الرئيسية، والتصميم المتوافق، وتصميم خفض القدرة، وتصميم مقاومة التداخل، يتم تحسين دقة وموثوقية نظام قياس مستوى سائل السيليكون المنتشر. وتتميز هذه الطريقة بانخفاض تكلفتها وسهولة تركيبها. وفي الوقت نفسه، تقدم هذه المقالة أيضًا منهجًا وأسلوبًا لضمان موثوقية الأجهزة الذكية الصغيرة الأخرى. يعتمد تصميم وظائف النظام على متطلبات المستخدم، حيث يجب أن يحتوي نظام قياس مستوى سائل السيليكون المنتشر في جهاز الإرسال على وظائف أساسية مثل القياس، والمعايرة، والعرض، وإعدادات النطاق، والهجرة، واختيار الوحدة، والإنذار، والاتصال، ومعالجة المعلومات، والتحكم. فيما يتعلق بالتقسيم الوظيفي، يمكن تقسيم معالجة المعلومات إلى معالجة معلومات منخفضة ومعالجة معلومات عالية. تشمل معالجة المعلومات المنخفضة العرض والمعايرة وإعدادات النطاق والترحيل واختيار الوحدة والإنذار والاتصالات منخفضة المستوى وغيرها من الوظائف. أما معالجة المعلومات عالية المستوى فهي عبارة عن منصة تطوير تعتمد على بيانات مستوى السائل، ويمكن للمستخدمين إعادة توجيهها وتطويرها وفقًا لاحتياجاتهم الفعلية. يعتمد قياس المستوى على الجسم المراد قياسه والبيئة ومتطلبات الدقة المختلفة، ولكل منها مبدأ وطريقة قياس مختلفة. في القياس التلامسي، يُعد قياس كثافة السائل عن طريق محاكاة قياس المستوى المتسق مع الضغط بسيطًا وموثوقًا ودقيقًا للغاية، ويمكنه تلبية معظم التطبيقات. تتميز طريقة قياس الضغط بموثوقية عالية، وقد تطورت مستشعرات الضغط بسرعة كبيرة في السنوات الأخيرة، وخاصة مستشعرات ضغط السيليكون الانتشارية، من حيث النطاق والخطية والاستقرار، وما إلى ذلك، حيث شهدت تحسينات كبيرة، كما أنها صغيرة الحجم ومنخفضة السعر نسبيًا، وتُخرج إشارة جهد بالمللي فولت، وتتميز بسهولة الاستخدام، وتتمتع بمؤشرات فنية جيدة وتصميم موثوق للمكونات الأساسية. 1.2 من بنية نظام التصميم الوظيفي، يجب أن تتضمن بنية وظائف النظام وحدة قياس الضغط، ووحدة تحويل الإشارة، ووحدة نقل الإشارة، ووحدة معالجة المعلومات، ووحدة عرض الإنذار، ووحدة التحكم. يتم قياس الضغط من خلال تقسيم وحدة الأجهزة، وتصميم وحدة تحويل الإشارة معًا، لتشكيل وحدة نقل الضغط. تتكون وحدة الجهاز الثانوي من وحدة معالجة المعلومات، ووحدة عرض الإنذار، ووحدة التحكم، ووحدة نقل الإشارة. تتم معالجة المعلومات المتقدمة بواسطة الحاسوب الصغير كمنصة تطوير. يوضح الشكل 1 مخطط بنية وظائف النظام. الشكل 1: مخطط بنية وظائف النظام. 2.1 تصميم الأجهزة: يشمل تصميم الأجهزة للجهاز الثانوي بشكل أساسي تصميم مصدر الطاقة، وتصميم تحويل الإشارة التناظرية إلى الرقمية، وتصميم الدائرة الطرفية لوحدة التحكم الدقيقة، والشاشة، والإنذار، وتصميم التحكم في المرحلات، وتصميم الاتصال عن بُعد، وما إلى ذلك. يجب أن يتضمن تصميم محول الطاقة مراعاة الضغط الكافي وتصميم خفض الطاقة، وأن يكون المحول متصلًا بالدرع. يجب أن تتكون الأجزاء التناظرية والرقمية للأجهزة الثانوية ومرحل التحكم من محولات مختلفة بدلاً من ملفات التغذية، وذلك لتجنب تقلبات التيار والطاقة النبضية الكبيرة. يجب أن يكون مصدر الطاقة في تصميم لوحة الدائرة بعيدًا عن خط الإشارة. عند اختيار شريحة تحويل الإشارة التناظرية إلى الرقمية، يجب التركيز على استقرار المنتج وموثوقيته، ويجب أن يخضع المنتج لاختبارات تقادم وفحص دقيقة قبل طرحه في السوق. يجب أن يولي تصميم الدائرة الطرفية لتحويل الإشارة التناظرية إلى الرقمية اهتمامًا خاصًا لاستقرار جهد المرجع. يتم تصميم الدائرة الطرفية لوحدة التحكم الدقيقة باستخدام برمجة أساسية، ولكن نظرًا لأن منفذ الاتصال وشريحة تحويل الإشارة التناظرية إلى الرقمية لا يتطلبان ترددًا عاليًا لقياس المستوى، يمكن استخدام طريقة الاستعلام التسلسلي بين وحدة التحكم الدقيقة وشريحة تحويل الإشارة التناظرية إلى الرقمية [3، 4]، مما يجعل بنية البرنامج واضحة وسهلة الكتابة والتصحيح. 2.2 تصميم موثوقية جهاز إرسال مستوى السائل: يُعد جهاز إرسال مستوى السائل بمثابة الواجهة الأمامية لنظام القياس، ويؤثر بشكل مباشر على موثوقية نظام القياس والتحكم ومؤشر الدقة، لذا يجب أن يضمن التصميم الموثوقية والاستقرار. يتضمن تصميم جهاز الإرسال بشكل أساسي تصميم الهيكل الميكانيكي والتصميم الكهربائي. يهدف تصميم الهيكل إلى حل المشكلة الرئيسية المتعلقة باختيار المستشعر، والحماية من الانسداد، وتصميم مانع التسرب، ومنع التكثف. أما التصميم الكهربائي فيشمل بشكل أساسي تصميم حماية طاقة جهاز الإرسال، والمستشعرات، ومصدر الطاقة، واستخراج الإشارة، وتصميم دائرة التضخيم والتحويل، وما إلى ذلك.

تشتهر شركة قوانغدونغ كايدي لتكنولوجيا الطاقة المحدودة بابتكار منتجات مبتكرة مثل مقياس المستوى ودعم ريادتها في السوق بحملات تسويقية ذكية لبناء علامة تجارية متميزة.

إذا كنت تبحث عن مؤشر مستوى مخصص، فلدينا تشكيلة واسعة منه في متجرنا. نوفر مؤشرات مستوى مخصصة وغيرها الكثير. تفضل بزيارة موقع كايدي لمؤشرات المستوى لمعرفة المزيد.

للحصول على أفضل قيمة من مقياس مستوى الماء المخصص لمنزلك، تأكد من شرائه من منظمة معتمدة عالميًا لضمان جودته. يمكنك العثور على مثل هذا العرض لدى شركة كايدي لمؤشرات مستوى الماء.

تنشأ الروابط الفريدة بين تصنيع أجهزة قياس المستوى والعملاء عندما تجد طرقًا للتواصل على مستوى شخصي وتفاعلي يتجاوز مجرد المنتج.