Trafag je uspio objediniti izuzetno dinamičan odziv senzora ispitnog postolja i ekstremnu robusnost mobilnog hidrauličkog odašiljača tlaka, kombinirajući mjerne stanice od tankog filma na čeliku i, vlastito razvijeni, ASIC. Trafag ASIC TX s inovativnom paralelnom strukturom miješanog signala, ključan je za odgovorno ponašanje pri odazivu kod gotovo neograničene brzine.

U mnogim primjenama, prije svega u ispitnom polju, cilj je zabilježiti visoko dinamičke krivulje tlaka, primjerice kako bi se analizirale performanse otvaranja i zatvaranja ventila ili pratile krivulje tlaka eksplozija i širenja eksplozivnog tlaka. Odašiljači za industrijsku primjenu na tržištu uglavnom nisu sposobni adekvatno uhvatiti takve visokofrekventne signale, bilo zato što interna elektronika nije dovoljno učinkovita ili zato što je signal namjerno prigušen tako da upravljački sustav nije preopterećen nepotrebnim informacijama. Zbog toga se na tržištu nude specijalni odašiljači pritiska posebno razvijeni za velike brzine. Ovi su odašiljači dizajnirani s graničnim frekvencijama (vidi okvir) od 5 do 50 kHz i imaju određene prednosti i nedostatke koji često potječu od senzorske tehnologije koja se koristi.

Tehnologija piezoelektričnog senzora uvijek je bila najčešća za mjerenje visoko dinamičkih krivulja tlaka. U čisto teoretskom smislu, ovo je fizičko načelo mjerenja najprikladnije jer daje signal samo tijekom dinamičkih krivulja tlaka, ali s vrlo dobrim intervalom signal-šum i za visoke frekvencije. Sljedeća je prednost načelno velika krutost konstrukcije koja omogućuje vrlo visoke prirodne frekvencije. S druge strane, nedostaci ove tehnologije su visoki troškovi zbog vrlo osjetljive i sofisticirane proizvodnje i složene procjene signala (pojačalo punjenja), kao i rastuća ranjivost nulte točke, što mnogi korisnici često prihvaćaju zbog nedostatak prikladnih alternativa.

Značajno jeftinija alternativa je piezootporno mjerno načelo, koje omogućuje relativno jednostavnu elektroniku pojačala zahvaljujući vrlo dobrom omjeru signal-šum, koji je međutim inferioran od piezoelektričnog principa s obzirom na dinamiku i nadasve krutost, kao rezultat konstrukcije senzora koja je napunjena uljem. Ipak, glavni nedostatak piezootporne tehnologije je zanosna ranjivost koja je posebno vidljiva pri visokim temperaturama.

Alternativa: tehnologija tankog-filma-na-čeliku u kombinaciji s ASIC tehnologijom

Tehnologija tankog filma na čeliku je bez sumnje najbolja, dopuštajući visoke frekvencije, ali ima vrlo mali omjer signala i šuma u usporedbi s druge dvije. To se posebno odnosi na ocjenu visoko dinamičnih signala, što postavlja tako visoke zahtjeve za elektroniku za procjenu u odašiljaču da se većina proizvođača brzih odašiljača tlaka vraća na jednu od ostalih senzorskih tehnologija.

Trafag, jedan od pionira, s gotovo 35 godina iskustva, ima drugačiji pristup: korištenjem vlastito razvijenog ASIC-a, nedostaci niskog omjera signal-šum mogu se ukloniti, a tehnologija senzora, superiorna s obzirom na robusnost i dugotrajnu stabilnost, može se koristiti čak i u situacijama kada drugi proizvođači dosegnu svoje granice. ASIC (engl. application-specific integrated circuit, hr. integriranog kruga specifičnog za primjenu), je precizno prilagođen zahtjevima senzora tvrtke Trafag sa specifičnim pojačalom i funkcijama filtera. Zbog koordiniranog razvoja dvije temeljne tehnologije – tanki-film-na-čeliku senzorskog elementa i ASIC tehnologije – Trafag može kombinirati reakciju odašiljača tlaka velike brzine i robusnost odašiljača tlaka napravljenog za najteža okruženja..

Tijekom proizvodnje svaki se odašiljač tlaka prilagođava pojedinačno kalibracijom prema visoko preciznim standardima tlaka. Tijekom ovog postupka, parametri korekcije za linearizaciju, korekciju nulte točke i raspona spremaju se na čip u odašiljaču – u ovom slučaju izravno u Trafag ASIC. Senzorski element sastoji se od raspršenih tankoslojnih otpornika u Wheatstonovom mostu koji se komprimiraju ili proširuju ovisno o deformaciji membrane izazvane pritiskom. Svaki ulazni signal senzorskog elementa koji proizlazi iz promjene otpora uzrokovane deformacijom, ispravlja se u skladu s parametrom spremljenim u ASIC-u, posebno s obzirom na linearnost, nultu točku i raspon, kao i temperaturnu kompenzaciju iznad ili ispod 25 °C.

Neograničeno brz odašiljač tlaka

Trafag ASIC TX, koji spaja više od 100 000 tranzistora na površini od samo 2×2 mm, sastoji se od dva središnja elementa: analognog dijela pojačala izuzetno visokih performansi i idealno usklađenog digitalnog dijela. Ulazni signal senzorskog elementa ispravlja se analognim pojačalom do 98–99%, a zatim se u stvarnom vremenu prenosi na signalnu elektroniku. Digitalni dio potreban je samo za preostalih 1–2% vrijednosti korekcije koja se zatim miješa sa analognim signalom pojačala. Snaga ovog koncepta je vrlo velika brzina obrade signala (osim za dio digitalne korekcije), koja je potpuno neovisna od brzina uzorkovanja analogno-digitalnih (A/D) i digitalno-analognih (D/A) pretvarača; samo malo ograničen analognim dijelom elektronike. To čini trafag odašiljač tlaka generički izuzetno brzim i normalno je elektronički prigušen kako bi bio prikladan za odgovarajuće primjene i otporan na smetnje (npr. EMC). U uobičajenim industrijskim primjenama bez posebnih zahtjeva za brzinom signala, inženjeri teže optimalnom kompromisu između robusnosti i dovoljno brzog odziva kako bi dobili željene rezultate mjerenja. Bez obzira na odabrani princip senzora, velike brzine signala obično zahtijevaju velike napore ožičenja jer se moraju koristiti posebno zaštićeni kabeli. Općenito, zaštita se mora izvoditi vrlo pažljivo kako bi se izbjegle, na primjer, povratne informacije, koje se zbog mreškanja napona napajanja pojavljuju i na odašiljaču i na jedinici za procjenu. S druge strane, postoje i aplikacije sa željom za prigušivanje visokog signala, obično u uobičajenim industrijskim odašiljačima tlaka: na primjer kako bi se izravnali valovi visokih frekvencija iz mehaničkih pumpi za tekućinu već na odašiljaču umjesto u upravljaču.

Odašiljači tlaka NAH 8254: Za grube primjene

Na temelju provjerenog industrijskog odašiljača NAH 8254 u minijaturnoj veličini od 19 mm, Trafag nudi posebne verzije za koje se željena granična frekvencija može odrediti između različitih razina od preko 20 kHz (to odgovara vremenu porasta od 18 μs, 10… 90% nominalnog tlaka) za visoko dinamička mjerenja tlaka do 11 Hz za maksimalno izravnavanje signala. I senzorski element tankog-filma-na-čeliku i osnovni dizajn odašiljača dokazani su u ekstremnim uvjetima (vibracije, udarci, promjena temperature, vrhovi visokog tlaka, itd.) u teškom okruženju građevinskih i šumarskih strojeva i jamče robusnost i pouzdanost koja je nenadmašna u području mjerenja i ispitivanja.