Первый преобразователь (датчик) давления начал разрабатываться в ПО «ОВЕН» в конце 2005 - начале 2006 года командой под руководством Суходольца Вадима Константиновича, который в 70-х годах разрабатывал в московском НИИ “Теплоприбор” первый в СССР тензорезистивный преобразователь давления «Сапфир-22», и имел несколько патентов и изобретений по этой теме.
К 2007 году команда разработала аналоговый датчик давления ПД100 на базе сенсоров технологии кремний-на-сапфире (КНС) от Астраханского филиала НИИ “Теплоприбор”, вобравший в себя все лучшие технические решения «старой советской» школы приборостроения.
Производство датчиков ПД100 было запущено в небольшой комнате на заводе ОВЕН в г.Богородицк. Сборка была полностью ручной, калибровка проводилась подкручиванием резисторов… Выпускалось около 10 штук в день.
В 2007 году в команду вошёл опытный руководитель проектов Владимир Иванович Цихмистер. До этого под руководством Владимира Ивановича были созданы первые модификации преобразователей интерфейсов АС3 и АС4, модернизирована линейка ТРМ.
На первом этапе основными задачами Владимира Ивановича стали модернизация датчика давления и оптимизация производственного участка. С получением новых площадей участок начал бурно развиваться: были приобретены полноценная климатическая камера для обеспечения температурной стабильности и три калибратора DRUK DPI 530 на широкий диапазон давлений. Это серьезно расширило ассортимент выпускаемых датчиков ПД100.
По опыту ручной сборки датчиков было принято решение в дальнейшем всегда добиваться максимальной автоматизации производства. Кроме того, выяснилось, что в выпускаемом датчике много морально-устаревших технических решений. В совокупности это привело к необходимости разработки принципиально нового ПД100 с цифровым внутренним обменом и управлением от промышленного микроконтроллера с жёсткой логикой.
Был создан современный нормирующий преобразователь на основе микроконтроллера ZMD. К тому времени прекратил отгрузки сенсоров Астраханский завод и производство переключилось на сенсоры технологии КНС от ООО ЭПО Сигнал, г. Энгельс. Параллельно шёл поиск альтернативных поставщиков сенсоров более продвинутой технологии КНК (кремний-на-кремнии) в Китае, поскольку отечественных производителей таких сенсоров просто не существовало. В дальнейшем было принято решение полностью уйти от сенсоров, сделанных по технологии КНС, из-за их дороговизны и нетехнологичности. При этом конструктивно датчик оставался прежним, со всеми соединениями на резьбах.
К концу 2009 года для автоматизации производства был разработан первый сложнейший стенд автоматической массовой калибровки. В нём одновременно калибровались не 8, а сразу от 16 до 40 датчиков на компьютеризированном рабочем месте. Стенд состоял из электрического коммутатора на 40 каналов, подключающего датчики к калибровочной программе прямо в камере тепла и холода по трём напряжениям питания.
При запуске стенда были впервые внедрены пневматические коммутаторы калибрующего давления и «гребёнки» для присоединения ПД100 к групповой подаче давления на большое количество датчиков.
Из «уникальных технических решений», внедрённых в то время, можно вспомнить подачу давления на датчики прессами Жатецкого, где высокие давления нагнетались вращением «штурвала» с рукояткой.
В дальнейшем было несколько усовершенствований конструкции датчика и производственного участка, каждая модернизация производства приводила к росту качества ПД100 и снижению сроков производства.
К 2011 году назрела потребность в модернизации стенда- коммутационные технологии не обеспечивали требуемый объём производства датчиков. Начались закупки промышленных калибраторов PACE-5000. Кроме того, стала очевидна необходимость новой конструкции датчика — качество сенсоров КНК от наших поставщиков снизилось, и сотрудники ОВЕН вышли на одну немецкую фирму… Она предложила свои сенсоры. Под новый сенсор требовался новый конструктив корпуса. К нему был разработан новый нормирующий преобразователь в виде горизонтальной платы-сэндвича. Общий габарит уменьшился на 30%.
Очередная модернизация ПД100 и производства произошла на рубеже 2013-2015 годов, когда потребовались модели на бюджетном керамическом сенсоре и сверхнизкопредельном сенсоре. Была разработана принципиально новая, модульная конструкция датчика с унификацией всех основных механических узлов, позволяющая «пересобирать» новые модели датчиков с незначительной доработкой. В результате появились модели 137, 811, 311. Нормирующий преобразователь стал аппаратно независимым от сенсора и унифицированным под все основные типы сенсоров на рынке. Для поддержания объёма выпуска было проведено третье расширение производства 3-мя термокамерами, 2-мя печами и 5-ю калибраторами PACE, позволивших калибровать диапазоны разрежения и абсолютного давления.
Следующий масштабный этап модернизации участка производства датчиков давления проходил в 2016 и 2018. Тогда кроме установок аргонно-дуговой и лазерной сварки были разработаны и внедрены две принципиально новые передовые технологии: сетевая калибровка любого датчика в любой термокамере любым калибратором – своеобразный «пневматический Ethernet», и автоматический конвейер с автофретированием по калибровке бюджетных датчиков на керамическом сенсоре ОВЕН ПД100-311 с мощностью, превысивший прежнюю сразу в 15 раз! На новых мощностях был начат выпуск новой линейки датчиков ПД100И с увеличенным межповерочным интервалом и улучшенной погрешностью 0,25 %ВПИ, открыты продажи моделей «искробезопасная цепь», «торцевая мембрана», «цифровой выход RS-485» и других типов преобразователей давления от ОВЕН. Выпуск различных модификаций ПД100 достиг 300 шт. в день!
В настоящее время ОВЕН подходит к очередной технической революции на производстве – самые ходовые модели ПД100-111 / 171 / 181 переводятся на конвейерное производство в 2020 году, а в 2021 планируется перевод на модульный конвейер 2.0 основных моделей ПД100И. Этот первый шаг в сторону матричного производства позволит ещё сильнее снизить сроки и увеличить качество датчиков, и вплотную подойти к разработки датчиков для индустрии 4.0 с предиктивными технологиями.
Этапы развития датчика давления ОВЕН ПД100:
Автор статьи: Антон Колеров