Penderia diskret

Algoritma ini membolehkan anda mengelak impak semasa menutup acuan, jika tidak, ia hanya boleh dipecah menjadi kepingan kecil. Perubahan kelajuan yang sama berlaku apabila acuan dibuka. Di sini sudah dua penderia kenalan sangat diperlukan.

Penggunaan sensor analog

Rajah 2. Jambatan Wheatstone

Menyambung sensor analog

Output sensor analog

Tetapi kes itu, sebagai peraturan, tidak mencukupi dengan satu sensor. Beberapa ukuran yang paling popular ialah ukuran suhu dan tekanan. Bilangan mata sedemikian dalam kemudahan pengeluaran moden boleh mencapai beberapa puluh ribu. Sehubungan itu, bilangan sensor juga besar. Oleh itu, beberapa sensor analog sering disambungkan kepada satu pengawal sekaligus. Sememangnya bukan beberapa ribu sekali gus, lagi bagus kalau sedozen berbeza. Sambungan ini ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7. Menyambungkan berbilang penderia analog kepada pengawal

Angka ini menunjukkan bagaimana voltan diperoleh daripada isyarat semasa, sesuai untuk penukaran kepada kod digital. Jika terdapat beberapa isyarat sedemikian, maka ia tidak diproses sekaligus, tetapi dibahagikan mengikut masa, dimultiplekskan, jika tidak, ADC yang berasingan perlu dipasang pada setiap saluran.

Untuk tujuan ini, pengawal mempunyai litar pensuisan litar. Gambar rajah kefungsian suis ditunjukkan dalam Rajah 8.

Rajah 8. Suis saluran sensor analog (gambar boleh klik)

Isyarat gelung semasa yang ditukar kepada voltan merentasi perintang pengukur (UR1 ... URn) disalurkan kepada input suis analog. Isyarat kawalan secara bergilir-gilir dihantar ke output salah satu daripada isyarat UR1 ... URn, yang dikuatkan oleh penguat, dan secara bergilir-gilir tiba pada input ADC. Voltan yang ditukar kepada kod digital disalurkan kepada pengawal.

Skim ini, tentu saja, sangat mudah, tetapi sangat mungkin untuk mempertimbangkan prinsip pemultipleksan di dalamnya. Ini adalah lebih kurang bagaimana modul untuk memasukkan isyarat analog pengawal MCTS (sistem mikropemproses cara teknikal) yang dihasilkan oleh PC Prolog di Smolensk dibina.

Pengeluaran pengawal sedemikian telah lama dihentikan, walaupun di beberapa tempat, jauh dari yang terbaik, pengawal ini masih berfungsi. Pameran muzium ini digantikan dengan model baru pengawal, terutamanya diimport (Cina).

Jika pengawal dipasang dalam kabinet logam, adalah disyorkan bahawa perisai jalinan disambungkan ke titik pembumian kabinet. Panjang talian penghubung boleh mencapai lebih daripada dua kilometer, yang dikira mengikut formula yang sesuai. Kami tidak akan mengira apa-apa di sini, tetapi percayalah, ini benar.

Penderia baharu, pengawal baharu

Dengan ketibaan pengawal baharu, pemancar analog baharu telah muncul, bekerja pada protokol HART (Penghantar Jauh Boleh Beralamat Lebuh Raya), yang diterjemahkan sebagai "Pemancar, boleh ditangani dari jauh melalui tulang belakang."

Isyarat keluaran penderia (peranti medan) ialah isyarat arus analog bagi julat 4… 20mA, di mana isyarat komunikasi digital termodulat frekuensi (FSK - Frequency Shift Keying) ditindih.

Adalah diketahui bahawa nilai purata isyarat sinusoidal adalah sama dengan sifar, oleh itu, penghantaran maklumat digital tidak menjejaskan arus keluaran sensor 4 ... 20mA. Mod ini digunakan semasa mengkonfigurasi penderia.

Komunikasi HART berlaku dalam dua cara. Dalam kes pertama, yang standard, hanya dua peranti boleh bertukar maklumat melalui talian dua wayar, manakala isyarat keluaran analog 4 ... 20mA bergantung pada nilai yang diukur. Mod ini digunakan semasa mengkonfigurasi peranti medan (sensor).

Dalam kes kedua, sehingga 15 sensor boleh disambungkan ke talian dua wayar, bilangannya ditentukan oleh parameter saluran komunikasi dan kuasa bekalan kuasa. Ini ialah mod komunikasi berbilang titik. Dalam mod ini, setiap sensor mempunyai alamatnya sendiri dalam julat 1 ... 15, yang digunakan oleh peranti kawalan.

Penderia dengan alamat 0 diputuskan sambungan dari talian komunikasi. Pertukaran data antara sensor dan peranti kawalan dalam mod berbilang titisan dijalankan hanya dengan isyarat frekuensi. Isyarat semasa sensor ditetapkan pada tahap yang diperlukan dan tidak berubah.

Dalam kes komunikasi berbilang titik, data bermakna bukan sahaja hasil pengukuran sebenar parameter terkawal, tetapi juga satu set keseluruhan semua jenis maklumat perkhidmatan.

Pertama sekali, ini adalah alamat penderia, arahan kawalan, tetapan. Dan semua maklumat ini dihantar melalui talian komunikasi dua wayar. Adakah mungkin untuk menyingkirkan mereka juga? Benar, ini perlu dilakukan dengan berhati-hati, hanya dalam kes di mana sambungan wayarles tidak boleh menjejaskan keselamatan proses terkawal.

Teknologi ini telah menggantikan gelung arus analog lama. Tetapi ia tidak melepaskan kedudukannya, ia digunakan secara meluas di mana mungkin.

Dalam proses automasi proses teknologi untuk mengawal mekanisme dan unit, seseorang perlu berurusan dengan pengukuran pelbagai kuantiti fizikal. Ini boleh menjadi suhu, tekanan dan kadar aliran cecair atau gas, kekerapan putaran, keamatan cahaya, maklumat tentang kedudukan bahagian mekanisme dan banyak lagi. Maklumat ini diperoleh menggunakan sensor. Di sini, pertama mengenai kedudukan bahagian mekanisme.

Penderia diskret

Sensor yang paling mudah ialah kenalan mekanikal biasa: pintu dibuka - kenalan dibuka, ditutup - ditutup. Sensor mudah seperti itu, serta algoritma operasi yang diberikan, sering digunakan dalam penggera pencuri. Untuk mekanisme dengan pergerakan translasi, yang mempunyai dua kedudukan, sebagai contoh, injap air, anda memerlukan dua kenalan: satu kenalan ditutup - injap ditutup, yang lain ditutup - ditutup.

Algoritma pergerakan translasi yang lebih kompleks mempunyai mekanisme untuk menutup acuan mesin termoplastik. Pada mulanya, acuan terbuka, ini adalah kedudukan permulaan. Dalam kedudukan ini, produk siap dikeluarkan dari acuan. Kemudian pekerja menutup pagar pelindung dan acuan mula ditutup, kitaran kerja baru bermula.

Jarak antara bahagian acuan cukup besar. Oleh itu, pada mulanya acuan bergerak dengan cepat, dan pada jarak tertentu sehingga separuh ditutup, suis had dicetuskan, kelajuan pergerakan berkurangan dengan ketara dan acuan ditutup dengan lancar.

Oleh itu, sensor berasaskan kenalan adalah diskret atau binari, mempunyai dua kedudukan, tertutup - terbuka, atau 1 dan 0. Dengan kata lain, kita boleh mengatakan bahawa sesuatu peristiwa telah berlaku atau tidak. Dalam contoh di atas, kenalan "menangkap" beberapa titik: permulaan pergerakan, titik penurunan kelajuan, penghujung pergerakan.

Dalam geometri, titik tidak mempunyai sebarang dimensi, hanya satu titik dan itu sahaja. Ia boleh sama ada (di atas sekeping kertas, dalam trajektori pergerakan, seperti dalam kes kami) atau ia tidak wujud. Oleh itu, penderia diskret digunakan untuk mengesan titik. Mungkin perbandingan dengan titik tidak begitu sesuai di sini, kerana untuk tujuan praktikal mereka menggunakan ketepatan sensor diskret, dan ketepatan ini jauh lebih besar daripada titik geometri.

Tetapi sentuhan mekanikal itu sendiri bukanlah perkara yang boleh dipercayai. Oleh itu, di mana mungkin, sesentuh mekanikal digantikan oleh penderia jarak. Pilihan paling mudah ialah suis buluh: magnet telah menghampiri, kenalan telah ditutup. Ketepatan operasi suis buluh meninggalkan banyak yang diingini; gunakan penderia sedemikian hanya untuk menentukan kedudukan pintu.

Pelbagai penderia jarak harus dianggap sebagai pilihan yang lebih kompleks dan tepat. Jika bendera logam memasuki slot, maka sensor telah dicetuskan. Sebagai contoh penderia sedemikian, seseorang boleh memetik penderia BVK (End Contactless Switch) pelbagai siri. Ketepatan tindak balas (perbezaan perjalanan) bagi penderia tersebut ialah 3 milimeter.

Penderia siri BVK

Rajah 1. Penderia siri BVK

Voltan bekalan sensor BVK 24V, arus beban 200mA, yang cukup untuk menyambungkan geganti perantaraan untuk penyelarasan lanjut dengan litar kawalan. Beginilah cara penderia BVK digunakan dalam pelbagai peralatan.

Sebagai tambahan kepada penderia BVK, penderia jenis BTP, KVP, PIP, KVD, PISCH juga digunakan. Setiap siri mempunyai beberapa jenis sensor, yang ditetapkan oleh nombor, contohnya, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Semua sensor yang disebutkan adalah diskret bukan hubungan, tujuan utamanya adalah untuk menentukan kedudukan bahagian mekanisme dan pemasangan. Sememangnya, terdapat banyak lagi penderia ini, dan tidak mungkin untuk menulis tentang kesemuanya dalam satu artikel. Pelbagai penderia sentuhan adalah lebih biasa dan masih digunakan secara meluas.

Penggunaan sensor analog

Sebagai tambahan kepada penderia diskret, penderia analog digunakan secara meluas dalam sistem automasi. Tujuan mereka adalah untuk mendapatkan maklumat tentang pelbagai kuantiti fizik, dan bukan, seperti itu secara umum, tetapi dalam masa nyata. Lebih tepat lagi, transformasi kuantiti fizikal (tekanan, suhu, pencahayaan, kadar aliran, voltan, arus) kepada isyarat elektrik yang sesuai untuk penghantaran melalui talian komunikasi kepada pengawal dan pemprosesan selanjutnya.

Penderia analog biasanya terletak cukup jauh dari pengawal, itulah sebabnya ia sering dirujuk sebagai peranti medan. Istilah ini sering digunakan dalam kesusasteraan teknikal.

Sensor analog biasanya terdiri daripada beberapa bahagian. Bahagian yang paling penting ialah elemen sensitif - sensor. Tujuannya adalah untuk menukar nilai yang diukur kepada isyarat elektrik. Tetapi isyarat yang diterima daripada sensor biasanya kecil. Untuk mendapatkan isyarat yang sesuai untuk penguatan, penderia paling kerap disambungkan ke litar jambatan - jambatan Wheatstone.

Jambatan Wheatstone

Rajah 2. Jambatan Wheatstone

Tujuan asal litar jambatan adalah untuk mengukur rintangan dengan tepat. Sumber DC disambungkan ke pepenjuru jambatan AD. Galvanometer sensitif dengan titik tengah, dengan sifar di tengah skala, disambungkan ke pepenjuru yang lain. Untuk mengukur rintangan perintang Rx dengan memutar perapi R2, jambatan harus seimbang, tetapkan jarum galvanometer kepada sifar.

Sisihan anak panah peranti dalam satu arah atau yang lain membolehkan anda menentukan arah putaran perintang R2. Nilai rintangan yang diukur ditentukan oleh skala yang sejajar dengan pemegang perintang R2. Keadaan keseimbangan untuk jambatan adalah kesamaan nisbah R1 / R2 dan Rx / R3. Dalam kes ini, beza keupayaan sifar diperoleh antara titik BC, dan tiada arus mengalir melalui galvanometer V.

Rintangan perintang R1 dan R3 dipilih dengan sangat tepat, penyebarannya harus minimum. Hanya dalam kes ini, walaupun ketidakseimbangan kecil dalam jambatan menyebabkan perubahan yang cukup ketara dalam voltan BC pepenjuru. Sifat jambatan inilah yang digunakan untuk menyambungkan elemen penderiaan (sensor) pelbagai penderia analog. Jadi, semuanya mudah, soal teknologi.

Untuk menggunakan isyarat yang diterima daripada sensor, pemprosesan selanjutnya diperlukan - penguatan dan penukaran kepada isyarat keluaran yang sesuai untuk penghantaran dan pemprosesan oleh litar kawalan - pengawal. Selalunya, isyarat keluaran penderia analog ialah semasa (gelung arus analog), kurang kerap voltan.

Kenapa betul-betul arus? Intinya ialah peringkat keluaran penderia analog adalah berdasarkan sumber semasa. Ini membolehkan anda menyingkirkan pengaruh pada isyarat keluaran rintangan talian penyambung, gunakan garis penyambung yang panjang.

Penukaran selanjutnya adalah mudah. Isyarat semasa ditukar kepada voltan, yang mana ia cukup untuk menghantar arus melalui perintang rintangan yang diketahui. Kejatuhan voltan merentasi perintang penyukat diperoleh mengikut hukum Ohm U = I * R.

Sebagai contoh, untuk arus 10 mA merentasi perintang 100 Ohm, voltan 10 * 100 = 1000 mV akan diperolehi, sebanyak 1 volt! Dalam kes ini, arus keluaran sensor tidak bergantung pada rintangan wayar penyambung. Dalam had yang munasabah, sudah tentu.

Menyambung sensor analog

Voltan yang diperoleh merentasi perintang pengukur boleh ditukar dengan mudah ke dalam bentuk digital yang sesuai untuk dimasukkan ke dalam pengawal. Penukaran dilakukan menggunakan penukar analog-ke-digital ADC.

Data digital dihantar ke pengawal melalui kod bersiri atau selari. Ia semua bergantung pada skema sambungan tertentu. Gambar rajah pendawaian penderia analog yang dipermudahkan ditunjukkan dalam Rajah 3.

Sambungan sensor analog

Rajah 3. Menyambung sensor analog (klik pada gambar untuk membesarkan)

Penggerak disambungkan kepada pengawal, atau pengawal itu sendiri disambungkan ke komputer yang merupakan sebahagian daripada sistem automasi.

Sememangnya, sensor analog mempunyai reka bentuk yang lengkap, salah satu elemennya adalah perumahan dengan elemen penghubung. Sebagai contoh, Rajah 4 menunjukkan rupa penderia tekanan tolok jenis Zond-10.

Penderia tekanan tolok Zond-10

Rajah 4. Sensor tekanan lampau Zond-10

Di bahagian bawah sensor anda dapat melihat benang penyambung untuk menyambung ke saluran paip, dan di sebelah kanan di bawah penutup hitam terdapat penyambung untuk menyambungkan talian komunikasi dengan pengawal.

Sambungan berulir dimeterai menggunakan mesin basuh tembaga beranil (termasuk dalam set penghantaran penderia), dan bukan dengan cara menggulung daripada pita wasap atau rami. Ini dilakukan agar tidak mengubah bentuk elemen sensor yang terletak di dalam apabila memasang sensor.

Output sensor analog

Mengikut piawaian, terdapat tiga julat isyarat semasa: 0 ... 5mA, 0 ... 20mA dan 4 ... 20mA. Apakah perbezaan mereka, dan apakah ciri-cirinya?

Selalunya, pergantungan arus keluaran adalah berkadar terus dengan nilai yang diukur, contohnya, semakin tinggi tekanan dalam paip, semakin besar arus pada output sensor. Walaupun kadangkala pensuisan songsang digunakan: arus keluaran yang lebih besar sepadan dengan nilai minimum nilai yang diukur pada output sensor. Semuanya bergantung pada jenis pengawal yang digunakan. Sesetengah penderia juga mempunyai penukaran terus ke songsang.

Isyarat keluaran julat 0 ... 5mA adalah sangat kecil dan oleh itu terdedah kepada gangguan. Jika isyarat sensor sedemikian turun naik pada nilai tetap parameter yang diukur, maka terdapat cadangan untuk memasang kapasitor dengan kapasiti 0.1 ... 1 µF selari dengan output sensor. Isyarat arus yang lebih stabil adalah dalam julat 0 ... 20mA.

Tetapi kedua-dua julat ini tidak baik kerana sifar pada permulaan skala tidak membenarkan kita menentukan dengan jelas apa yang berlaku. Atau adakah isyarat yang diukur sebenarnya mengambil tahap sifar, yang mungkin pada dasarnya, atau adakah talian komunikasi terputus begitu sahaja? Oleh itu, mereka cuba untuk meninggalkan penggunaan julat ini, jika boleh.

Isyarat penderia analog dengan arus keluaran dalam julat 4… 20mA dianggap lebih dipercayai. Kekebalan bunyinya agak tinggi, dan had yang lebih rendah, walaupun isyarat yang diukur mempunyai tahap sifar, akan menjadi 4mA, yang membolehkan kita mengatakan bahawa talian komunikasi tidak putus.

Satu lagi ciri baik bagi julat 4 ... 20mA ialah penderia boleh disambungkan menggunakan hanya dua wayar, kerana ini adalah arus yang menggerakkan penderia itu sendiri. Ini adalah arus penggunaannya dan pada masa yang sama isyarat pengukur.

Bekalan kuasa untuk 4… penderia 20mA dihidupkan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Pada masa yang sama, penderia Zond-10, seperti kebanyakan yang lain, mempunyai julat luas voltan bekalan 10… 38V mengikut pasport, walaupun sumber stabil dengan voltan 24V paling kerap digunakan.

Menyambungkan sensor analog dengan bekalan kuasa luaran

Rajah 5. Menyambungkan sensor analog dengan bekalan kuasa luaran

Rajah ini mengandungi unsur-unsur dan sebutan berikut. Rsh ialah perintang bagi shunt penyukat, Rl1 dan Rl2 ialah rintangan bagi talian komunikasi. Untuk meningkatkan ketepatan pengukuran, perintang penyukat ketepatan harus digunakan sebagai Rsh. Aliran arus daripada bekalan kuasa ditunjukkan oleh anak panah.

Adalah mudah untuk melihat bahawa arus keluaran bekalan kuasa melepasi dari terminal + 24V, melalui talian Rl1 mencapai terminal sensor + AO2, melalui sensor dan melalui hubungan output sensor - AO2, talian penyambung Rl2, Perintang Rsh kembali ke terminal bekalan kuasa -24V. Itu sahaja, litar ditutup, arus mengalir.

Jika pengawal mengandungi bekalan kuasa 24V, maka sensor atau transduser penyukat boleh disambungkan mengikut rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Menyambungkan penderia analog kepada pengawal berkuasa dalaman

Rajah 6. Menyambungkan penderia analog kepada pengawal berkuasa dalaman

Rajah ini menunjukkan satu lagi elemen - perintang balast Rb. Tujuannya adalah untuk melindungi perintang pengukur apabila talian komunikasi ditutup atau sensor analog gagal. Memasang perintang Rb adalah pilihan, walaupun wajar.

Sebagai tambahan kepada pelbagai sensor, output semasa juga disediakan dengan mengukur transduser, yang digunakan agak kerap dalam sistem automasi.

Mengukur transduser - peranti untuk menukar tahap voltan, sebagai contoh, 220V atau arus beberapa puluh atau beratus-ratus ampere kepada isyarat arus 4 ... 20mA. Di sini, tahap isyarat elektrik hanya ditukar, dan bukan kuantiti fizikal tertentu (kelajuan, kadar aliran, tekanan) diwakili dalam bentuk elektrik.

Tetapi kes itu, sebagai peraturan, tidak mencukupi dengan satu sensor. Beberapa ukuran yang paling popular ialah ukuran suhu dan tekanan. Bilangan mata sedemikian di kilang moden boleh mencapai beberapa dozen

Baca sama

• Jenis lampu dinding dan ciri penggunaannya
• Mengenai beza keupayaan, daya gerak elektrik dan voltan
• Apa yang boleh ditentukan oleh meter, kecuali penggunaan elektrik
• Mengenai kriteria untuk menilai kualiti produk elektrik
• Apa yang lebih baik untuk rumah persendirian - input fasa tunggal atau tiga fasa?
• Bagaimana untuk memilih penstabil voltan untuk rumah negara
• Kesan peltier: kesan ajaib arus elektrik
• Amalan pendawaian dan penyambungan kabel TV di sebuah apartmen - ciri proses
• Masalah pendawaian: apa yang perlu dilakukan dan bagaimana untuk membetulkannya?
• Lampu pendarfluor T5: prospek dan masalah permohonan
• Jalur soket boleh ditarik balik: amalan penggunaan dan sambungan
• Penguat elektronik. Bahagian 2. Penguat frekuensi audio
• Pengendalian peralatan elektrik dan pendawaian yang betul di rumah desa
• Sorotan penggunaan voltan selamat di rumah
• Alat dan peranti penting untuk pemula belajar elektronik
• Kapasitor: tujuan, peranti, prinsip operasi
• Apakah rintangan sentuhan sementara dan cara menanganinya
• Relay voltan: apa yang ada, bagaimana untuk memilih dan menyambung?
• Apa yang lebih baik untuk rumah persendirian - input fasa tunggal atau tiga fasa?
• Kapasitor dalam litar elektronik. Bahagian 2. Komunikasi antara peringkat, penapis, penjana
• Bagaimana untuk memastikan keselesaan apabila bekalan kuasa tidak mencukupi
• Apabila membeli mesin layan diri di kedai, bagaimana anda boleh memastikan mesin itu berfungsi dengan baik?
• Bagaimana untuk memilih saiz wayar untuk rangkaian lampu 12 volt
• Kaedah menyambungkan pemanas air dan pam sekiranya kuasa rangkaian tidak mencukupi
• Induktor dan medan magnet. Bahagian 2. Aruhan dan kearuhan elektromagnet
• Penguat operasi. Bahagian 2. Penguat operasi yang ideal
• Apakah mikropengawal (tujuan, peranti, perisian)
• Memanjangkan hayat lampu pendarfluor padat (pembantu rumah)
• Litar untuk menukar penguat operasi tanpa maklum balas
• Menggantikan papan pengedaran elektrik apartmen
• Mengapa kuprum dan aluminium tidak boleh disambungkan dalam pendawaian elektrik?

Sejak tahun 1950-an, gelung semasa telah digunakan untuk menghantar data daripada transduser pengukur untuk tujuan pemantauan dan kawalan. Dengan kos pelaksanaan yang rendah, imuniti hingar yang tinggi dan keupayaan untuk menghantar isyarat pada jarak jauh, gelung semasa ternyata sangat sesuai untuk bekerja dalam keadaan industri. Bahan ini dikhaskan untuk penerangan prinsip asas gelung semasa, asas reka bentuk, tetapan.

Menggunakan arus untuk memindahkan data daripada penyongsang

Penderia industri sering menggunakan isyarat semasa untuk menghantar data, tidak seperti kebanyakan transduser lain, seperti termokopel atau tolok terikan, yang menggunakan voltan isyarat. Walaupun fakta bahawa penukar yang menggunakan voltan sebagai parameter pemindahan maklumat sebenarnya digunakan dengan berkesan dalam banyak tugas perindustrian, terdapat beberapa aplikasi di mana penggunaan ciri semasa adalah lebih baik. Kelemahan yang ketara apabila menggunakan voltan untuk penghantaran isyarat dalam keadaan industri ialah kelemahan isyarat semasa penghantarannya pada jarak jauh disebabkan oleh kehadiran rintangan talian komunikasi wayar. Anda boleh, sudah tentu, menggunakan galangan input tinggi peranti untuk mengelakkan kehilangan isyarat. Walau bagaimanapun, peranti sedemikian akan menjadi sangat sensitif kepada bunyi yang dijana oleh motor berdekatan, tali pinggang pemacu atau pemancar siaran.

Menurut hukum Kirchhoff pertama, jumlah arus yang mengalir ke dalam nod adalah sama dengan jumlah arus yang mengalir keluar dari nod.
Secara teori, arus yang mengalir pada permulaan litar harus mencapai penghujungnya sepenuhnya,
seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. 1.

Rajah 1. Selaras dengan hukum Kirchhoff pertama, arus pada permulaan litar adalah sama dengan arus pada penghujungnya.

Ini adalah prinsip asas di mana gelung pengukur berfungsi. Mengukur arus di mana-mana dalam gelung semasa (gelung pengukur) memberikan hasil yang sama. Dengan menggunakan isyarat arus impedans rendah dan penerima pemerolehan data, aplikasi industri boleh mendapat manfaat yang besar daripada imuniti hingar yang dipertingkatkan dan peningkatan panjang pautan.

Komponen gelung semasa
Komponen utama gelung semasa termasuk bekalan kuasa DC, transduser utama, peranti pemerolehan data, dan wayar yang menyambungkannya dalam satu baris, seperti ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2. Gambar rajah fungsi gelung semasa.

Bekalan kuasa DC membekalkan kuasa kepada sistem. Pemancar mengawal arus dalam wayar dalam julat 4 hingga 20 mA, di mana 4 mA mewakili sifar langsung dan 20 mA mewakili isyarat maksimum.
0 mA (tiada arus) bermaksud litar terbuka. Pengumpul data mengukur nilai arus terkawal. Kaedah yang berkesan dan tepat untuk mengukur arus adalah dengan memasang perintang-shunt ketepatan pada input penguat penyukat peranti pemerolehan data (dalam Rajah 2) untuk menukar arus kepada voltan pengukuran untuk akhirnya memperoleh hasil yang jelas mencerminkan isyarat pada output penukar.

Untuk membantu anda memahami dengan lebih baik prinsip gelung semasa, pertimbangkan, sebagai contoh, reka bentuk sistem dengan penukar yang mempunyai spesifikasi berikut:

Transduser digunakan untuk mengukur tekanan
Pemancar terletak 2000 kaki dari peranti pengukur
Arus yang diukur oleh pengumpul data memberikan operator maklumat tentang jumlah tekanan yang dikenakan pada pemancar.

Mari kita mulakan dengan pemilihan penukar yang sesuai.

Reka bentuk sistem semasa

Pemilihan penukar

Langkah pertama dalam mereka bentuk sistem semasa ialah memilih penukar. Tidak kira jenis nilai yang diukur (aliran, tekanan, suhu, dll.), faktor penting dalam memilih pemancar ialah voltan kendaliannya. Hanya sambungan bekalan kuasa ke transduser yang memungkinkan untuk mengawal jumlah arus dalam talian komunikasi. Nilai voltan bekalan kuasa mestilah dalam had yang boleh diterima: lebih daripada minimum yang diperlukan, kurang daripada nilai maksimum, yang boleh menyebabkan kerosakan pada penyongsang.

Untuk sistem semasa yang ditunjukkan dalam contoh, transduser yang dipilih mengukur tekanan dan mempunyai voltan operasi 12 hingga 30 V. Apabila transduser dipilih, adalah perlu untuk mengukur isyarat semasa dengan betul untuk memberikan gambaran yang tepat bagi tekanan yang digunakan untuk pemancar.

Memilih Peranti Pemerolehan Data untuk Pengukuran Semasa

Aspek penting yang perlu diberi perhatian apabila membina sistem semasa adalah untuk mengelakkan penampilan gelung semasa dalam litar tanah. Teknik biasa dalam kes sedemikian ialah pengasingan. Dengan menggunakan penebat, anda boleh mengelakkan pengaruh gelung tanah, kejadiannya dijelaskan dalam Rajah 3.

Rajah 3. Gelung tanah

Gelung tanah terbentuk apabila dua terminal disambungkan dalam litar di lokasi berpotensi yang berbeza. Perbezaan ini membawa kepada kemunculan arus tambahan dalam talian komunikasi, yang boleh menyebabkan ralat dalam pengukuran.
Pengasingan pemerolehan merujuk kepada pemisahan elektrik tanah sumber isyarat daripada tanah penguat input peranti pengukur, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4.

Oleh kerana tiada arus boleh mengalir melalui penghalang pengasingan, titik tanah penguat dan sumber isyarat berada pada potensi yang sama. Ini menghapuskan kemungkinan membuat gelung tanah secara tidak sengaja.

Rajah 4. Voltan mod biasa dan voltan isyarat dalam litar terpencil

Pengasingan juga menghalang kerosakan pada pengumpul data dengan kehadiran voltan mod biasa yang tinggi. Mod biasa ialah voltan kekutuban yang sama yang terdapat pada kedua-dua input penguat instrumentasi. Contohnya, dalam Rajah 4. kedua-dua input penguat positif (+) dan negatif (-) mempunyai voltan mod sepunya +14 V. Banyak pengumpul data mempunyai julat input maksimum ± 10 V. Jika pengumpul data tidak diasingkan dan voltan mod biasa berada di luar julat input maksimum, anda boleh merosakkan peranti. Walaupun voltan (isyarat) normal pada input penguat dalam Rajah 4 hanya +2 ​​V, penambahan +14 V boleh menghasilkan +16 V
(Voltan isyarat ialah voltan antara "+" dan "-" penguat, voltan kendalian ialah jumlah voltan biasa dan mod biasa), yang mewakili tahap voltan berbahaya untuk pengumpul dengan voltan operasi yang lebih rendah.

Dengan pengasingan, titik sepunya penguat dipisahkan secara elektrik daripada rujukan tanah. Dalam litar dalam Rajah 4, potensi pada titik sepunya penguat "dinaikkan" ke tahap +14 V. Teknik ini membawa kepada fakta bahawa nilai voltan input jatuh dari 16 kepada 2 V. Sekarang data pengumpulan, peranti tidak lagi berisiko kerosakan voltan lampau. (Perhatikan bahawa penebat mempunyai voltan mod biasa maksimum yang boleh ditolaknya.)

Setelah pengumpul data diasingkan dan dilindungi, langkah terakhir dalam melengkapkan gelung semasa ialah memilih bekalan kuasa yang sesuai.

Pemilihan bekalan kuasa

Menentukan bekalan kuasa yang paling sesuai dengan keperluan anda adalah mudah. Apabila bekerja dalam gelung semasa, bekalan kuasa mesti menghantar voltan yang sama atau lebih besar daripada jumlah penurunan voltan merentasi semua elemen sistem.

Pengumpul data dalam contoh kami menggunakan shunt ketepatan untuk mengukur arus.
Ia adalah perlu untuk mengira penurunan voltan merentasi perintang ini. Perintang shunt biasa mempunyai rintangan 249 Ω. Pengiraan asas untuk julat semasa dalam gelung semasa 4 .. 20 mA
tunjukkan perkara berikut:

I * R = U
0.004A * 249Ω = 0.996 V
0.02A * 249Ω = 4.98 V

Dengan shunt dengan rintangan 249 Ω, kita boleh mengeluarkan voltan dalam julat dari 1 hingga 5 V dengan memautkan voltan pada input pengumpul data dengan nilai isyarat keluaran transduser tekanan.
Seperti yang dinyatakan, transduser tekanan memerlukan voltan operasi minimum 12 V dengan maksimum 30 V. Menambah penurunan voltan merentasi perintang shunt ketepatan kepada voltan operasi transduser memberikan yang berikut:

12V + 5V = 17V

Pada pandangan pertama, voltan 17V sudah mencukupi. Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk mengambil kira beban tambahan pada bekalan kuasa, yang dicipta oleh wayar yang mempunyai rintangan elektrik.
Dalam kes di mana penderia berada jauh dari meter, anda mesti mengambil kira faktor rintangan plumbum semasa mengira gelung semasa. Wayar kuprum mempunyai rintangan DC yang berkadar terus dengan panjangnya. Dengan transduser tekanan dalam contoh ini, anda perlu mengambil kira panjang pautan 2000 kaki apabila menentukan voltan operasi bekalan kuasa. Rintangan linear kabel kuprum pepejal 2.62 Ω / 100 kaki. Mengambil kira tentangan ini memberikan yang berikut:

Rintangan satu teras sepanjang 2,000 kaki ialah 2,000 * 2.62 / 100 = 52.4 m.
Penurunan voltan merentasi satu teras ialah 0.02 * 52.4 = 1.048 V.
Untuk melengkapkan litar, dua wayar diperlukan, maka panjang talian komunikasi digandakan, dan
jumlah penurunan voltan ialah 2.096 V. Ini menghasilkan kira-kira 2.1 V disebabkan oleh jarak 2,000 kaki dari pemancar ke hilir. Menjumlahkan penurunan voltan merentasi semua elemen litar, kita dapat:
2.096V + 12V + 5V = 19.096V

Jika anda menggunakan 17 V untuk menghidupkan litar ini, maka voltan yang dibekalkan kepada transduser tekanan akan berada di bawah voltan operasi minimum disebabkan oleh penurunan merentasi rintangan plumbum dan perintang shunt. Memilih bekalan kuasa 24V biasa akan memenuhi keperluan kuasa penukar. Selain itu, terdapat rizab voltan untuk meletakkan sensor tekanan pada jarak yang lebih jauh.

Dengan pemilihan transduser yang betul, peranti pemerolehan, panjang kabel dan bekalan kuasa, reka bentuk gelung arus ringkas selesai. Untuk aplikasi yang lebih kompleks, anda boleh memasukkan saluran pengukuran tambahan dalam sistem.

Dalam proses automasi proses teknologi untuk mengawal mekanisme dan unit, seseorang perlu berurusan dengan pengukuran pelbagai kuantiti fizikal. Ini boleh menjadi suhu, tekanan dan kadar aliran cecair atau gas, kekerapan putaran, keamatan cahaya, maklumat tentang kedudukan bahagian mekanisme dan banyak lagi. Maklumat ini diperoleh menggunakan sensor. Di sini, pertama mengenai kedudukan bahagian mekanisme.

Penderia diskret

Sensor yang paling mudah ialah kenalan mekanikal biasa: pintu dibuka - kenalan dibuka, ditutup - ditutup. Sensor mudah seperti itu, serta algoritma kerja yang diberikan, selalunya. Untuk mekanisme dengan pergerakan translasi, yang mempunyai dua kedudukan, sebagai contoh, injap air, anda memerlukan dua kenalan: satu kenalan ditutup - injap ditutup, yang lain ditutup - ditutup.

Algoritma pergerakan translasi yang lebih kompleks mempunyai mekanisme untuk menutup acuan mesin termoplastik. Pada mulanya, acuan terbuka, ini adalah kedudukan permulaan. Dalam kedudukan ini, produk siap dikeluarkan dari acuan. Kemudian pekerja menutup pagar pelindung dan acuan mula ditutup, kitaran kerja baru bermula.

Jarak antara bahagian acuan cukup besar. Oleh itu, pada mulanya acuan bergerak dengan cepat, dan pada jarak tertentu sehingga separuh ditutup, suis had dicetuskan, kelajuan pergerakan berkurangan dengan ketara dan acuan ditutup dengan lancar.

Algoritma ini membolehkan anda mengelak impak semasa menutup acuan, jika tidak, ia hanya boleh dipecah menjadi kepingan kecil. Perubahan kelajuan yang sama berlaku apabila acuan dibuka. Di sini sudah dua penderia kenalan sangat diperlukan.

Oleh itu, sensor berasaskan kenalan adalah diskret atau binari, mempunyai dua kedudukan, tertutup - terbuka, atau 1 dan 0. Dengan kata lain, kita boleh mengatakan bahawa sesuatu peristiwa telah berlaku atau tidak. Dalam contoh di atas, kenalan "menangkap" beberapa titik: permulaan pergerakan, titik penurunan kelajuan, penghujung pergerakan.

Dalam geometri, titik tidak mempunyai sebarang dimensi, hanya satu titik dan itu sahaja. Ia boleh sama ada (di atas sekeping kertas, dalam trajektori pergerakan, seperti dalam kes kami) atau ia tidak wujud. Oleh itu, penderia diskret digunakan untuk mengesan titik. Mungkin perbandingan dengan titik tidak begitu sesuai di sini, kerana untuk tujuan praktikal mereka menggunakan ketepatan sensor diskret, dan ketepatan ini jauh lebih besar daripada titik geometri.

Tetapi sentuhan mekanikal itu sendiri bukanlah perkara yang boleh dipercayai. Oleh itu, di mana mungkin, sesentuh mekanikal digantikan oleh penderia jarak. Pilihan paling mudah ialah suis buluh: magnet telah menghampiri, kenalan telah ditutup. Ketepatan operasi suis buluh meninggalkan banyak yang diingini; gunakan penderia sedemikian hanya untuk menentukan kedudukan pintu.

Pelbagai penderia jarak harus dianggap sebagai pilihan yang lebih kompleks dan tepat. Jika bendera logam memasuki slot, maka sensor telah dicetuskan. Sebagai contoh penderia sedemikian, seseorang boleh memetik penderia BVK (End Contactless Switch) pelbagai siri. Ketepatan tindak balas (perbezaan perjalanan) bagi penderia tersebut ialah 3 milimeter.

Rajah 1. Penderia siri BVK

Voltan bekalan sensor BVK 24V, arus beban 200mA, yang cukup untuk menyambungkan geganti perantaraan untuk penyelarasan lanjut dengan litar kawalan. Beginilah cara penderia BVK digunakan dalam pelbagai peralatan.

Sebagai tambahan kepada penderia BVK, penderia jenis BTP, KVP, PIP, KVD, PISCH juga digunakan. Setiap siri mempunyai beberapa jenis sensor, yang ditetapkan oleh nombor, contohnya, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Semua sensor yang disebutkan adalah diskret bukan hubungan, tujuan utamanya adalah untuk menentukan kedudukan bahagian mekanisme dan pemasangan. Sememangnya, terdapat banyak lagi penderia ini, dan tidak mungkin untuk menulis tentang kesemuanya dalam satu artikel. Pelbagai penderia sentuhan adalah lebih biasa dan masih digunakan secara meluas.

Penggunaan sensor analog

Sebagai tambahan kepada penderia diskret, penderia analog digunakan secara meluas dalam sistem automasi. Tujuan mereka adalah untuk mendapatkan maklumat tentang pelbagai kuantiti fizik, dan bukan, seperti itu secara umum, tetapi dalam masa nyata. Lebih tepat lagi, transformasi kuantiti fizikal (tekanan, suhu, pencahayaan, kadar aliran, voltan, arus) kepada isyarat elektrik yang sesuai untuk penghantaran melalui talian komunikasi kepada pengawal dan pemprosesan selanjutnya.

Penderia analog biasanya terletak cukup jauh dari pengawal, itulah sebabnya ia sering dipanggil peranti medan... Istilah ini sering digunakan dalam kesusasteraan teknikal.

Sensor analog biasanya terdiri daripada beberapa bahagian. Bahagian yang paling penting ialah elemen penderiaan - penderia... Tujuannya adalah untuk menukar nilai yang diukur kepada isyarat elektrik. Tetapi isyarat yang diterima daripada sensor biasanya kecil. Untuk mendapatkan isyarat yang sesuai untuk penguatan, penderia paling kerap disertakan dalam litar jambatan - Jambatan Wheatstone.

Rajah 2. Jambatan Wheatstone

Tujuan asal litar jambatan adalah untuk mengukur rintangan dengan tepat. Sumber DC disambungkan ke pepenjuru jambatan AD. Galvanometer sensitif dengan titik tengah, dengan sifar di tengah skala, disambungkan ke pepenjuru yang lain. Untuk mengukur rintangan perintang Rx dengan memutar perapi R2, jambatan harus seimbang, tetapkan jarum galvanometer kepada sifar.

Sisihan anak panah peranti dalam satu arah atau yang lain membolehkan anda menentukan arah putaran perintang R2. Nilai rintangan yang diukur ditentukan oleh skala yang sejajar dengan pemegang perintang R2. Keadaan keseimbangan untuk jambatan adalah kesamaan nisbah R1 / R2 dan Rx / R3. Dalam kes ini, beza keupayaan sifar diperoleh antara titik BC, dan tiada arus mengalir melalui galvanometer V.

Rintangan perintang R1 dan R3 dipilih dengan sangat tepat, penyebarannya harus minimum. Hanya dalam kes ini, walaupun ketidakseimbangan kecil dalam jambatan menyebabkan perubahan yang cukup ketara dalam voltan BC pepenjuru. Sifat jambatan inilah yang digunakan untuk menyambungkan elemen penderiaan (sensor) pelbagai penderia analog. Jadi, semuanya mudah, soal teknologi.

Untuk menggunakan isyarat yang diterima daripada sensor, pemprosesan selanjutnya diperlukan - penguatan dan penukaran kepada isyarat keluaran yang sesuai untuk penghantaran dan pemprosesan oleh litar kawalan - pengawal... Selalunya, isyarat keluaran penderia analog ialah semasa (gelung arus analog), kurang kerap voltan.

Kenapa betul-betul arus? Intinya ialah peringkat keluaran penderia analog adalah berdasarkan sumber semasa. Ini membolehkan anda menyingkirkan pengaruh pada isyarat keluaran rintangan talian penyambung, gunakan garis penyambung yang panjang.

Penukaran selanjutnya adalah mudah. Isyarat semasa ditukar kepada voltan, yang mana ia cukup untuk menghantar arus melalui perintang rintangan yang diketahui. Kejatuhan voltan merentasi perintang penyukat diperoleh mengikut hukum Ohm U = I * R.

Sebagai contoh, untuk arus 10 mA merentasi perintang 100 Ohm, voltan 10 * 100 = 1000 mV akan diperolehi, sebanyak 1 volt! Dalam kes ini, arus keluaran sensor tidak bergantung pada rintangan wayar penyambung. Dalam had yang munasabah, sudah tentu.

Menyambung sensor analog

Voltan yang diperoleh merentasi perintang pengukur boleh ditukar dengan mudah ke dalam bentuk digital yang sesuai untuk dimasukkan ke dalam pengawal. Penukaran dilakukan dengan penukar analog-ke-digital ADC.

Data digital dihantar ke pengawal melalui kod bersiri atau selari. Ia semua bergantung pada skema sambungan tertentu. Gambar rajah pendawaian penderia analog yang dipermudahkan ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3. Menyambung sensor analog (klik pada gambar untuk membesarkan)

Penggerak disambungkan kepada pengawal, atau pengawal itu sendiri disambungkan ke komputer yang merupakan sebahagian daripada sistem automasi.

Sememangnya, sensor analog mempunyai reka bentuk yang lengkap, salah satu elemennya adalah perumahan dengan elemen penghubung. Sebagai contoh, Rajah 4 menunjukkan rupa penderia tekanan tolok jenis Zond-10.

Rajah 4. Sensor tekanan lampau Zond-10

Di bahagian bawah sensor anda dapat melihat benang penyambung untuk menyambung ke saluran paip, dan di sebelah kanan di bawah penutup hitam terdapat penyambung untuk menyambungkan talian komunikasi dengan pengawal.

Sambungan berulir dimeterai menggunakan mesin basuh tembaga beranil (termasuk dalam set penghantaran penderia), dan bukan dengan cara menggulung daripada pita wasap atau rami. Ini dilakukan agar tidak mengubah bentuk elemen sensor yang terletak di dalam apabila memasang sensor.

Output sensor analog

Mengikut piawaian, terdapat tiga julat isyarat semasa: 0 ... 5mA, 0 ... 20mA dan 4 ... 20mA. Apakah perbezaan mereka, dan apakah ciri-cirinya?

Selalunya, pergantungan arus keluaran adalah berkadar terus dengan nilai yang diukur, contohnya, semakin tinggi tekanan dalam paip, semakin besar arus pada output sensor. Walaupun kadangkala pensuisan songsang digunakan: arus keluaran yang lebih besar sepadan dengan nilai minimum nilai yang diukur pada output sensor. Semuanya bergantung pada jenis pengawal yang digunakan. Sesetengah penderia juga mempunyai penukaran terus ke songsang.

Isyarat keluaran julat 0 ... 5mA adalah sangat kecil dan oleh itu terdedah kepada gangguan. Jika isyarat sensor sedemikian turun naik pada nilai tetap parameter yang diukur, maka terdapat cadangan untuk memasang kapasitor dengan kapasiti 0.1 ... 1 µF selari dengan output sensor. Isyarat arus yang lebih stabil adalah dalam julat 0 ... 20mA.

Tetapi kedua-dua julat ini tidak baik kerana sifar pada permulaan skala tidak membenarkan kita menentukan dengan jelas apa yang berlaku. Atau adakah isyarat yang diukur sebenarnya mengambil tahap sifar, yang mungkin pada dasarnya, atau adakah talian komunikasi terputus begitu sahaja? Oleh itu, mereka cuba untuk meninggalkan penggunaan julat ini, jika boleh.

Isyarat penderia analog dengan arus keluaran dalam julat 4… 20mA dianggap lebih dipercayai. Kekebalan bunyinya agak tinggi, dan had yang lebih rendah, walaupun isyarat yang diukur mempunyai tahap sifar, akan menjadi 4mA, yang membolehkan kita mengatakan bahawa talian komunikasi tidak putus.

Satu lagi ciri baik bagi julat 4 ... 20mA ialah penderia boleh disambungkan menggunakan hanya dua wayar, kerana ini adalah arus yang menggerakkan penderia itu sendiri. Ini adalah arus penggunaannya dan pada masa yang sama isyarat pengukur.

Bekalan kuasa untuk 4… penderia 20mA dihidupkan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Pada masa yang sama, penderia Zond-10, seperti kebanyakan yang lain, mempunyai julat luas voltan bekalan 10… 38V mengikut pasport, walaupun ia paling kerap digunakan dengan voltan 24V.

Rajah 5. Menyambungkan sensor analog dengan bekalan kuasa luaran

Rajah ini mengandungi unsur-unsur dan sebutan berikut. Rsh ialah perintang bagi shunt penyukat, Rl1 dan Rl2 ialah rintangan bagi talian komunikasi. Untuk meningkatkan ketepatan pengukuran, perintang penyukat ketepatan harus digunakan sebagai Rsh. Aliran arus daripada bekalan kuasa ditunjukkan oleh anak panah.

Adalah mudah untuk melihat bahawa arus keluaran bekalan kuasa melepasi dari terminal + 24V, melalui talian Rl1 mencapai terminal sensor + AO2, melalui sensor dan melalui hubungan output sensor - AO2, talian penyambung Rl2, Perintang Rsh kembali ke terminal bekalan kuasa -24V. Itu sahaja, litar ditutup, arus mengalir.

Jika pengawal mengandungi bekalan kuasa 24V, maka sensor atau transduser penyukat boleh disambungkan mengikut rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6. Menyambungkan penderia analog kepada pengawal berkuasa dalaman

Rajah ini menunjukkan satu lagi elemen - perintang balast Rb. Tujuannya adalah untuk melindungi perintang pengukur apabila talian komunikasi ditutup atau sensor analog gagal. Memasang perintang Rb adalah pilihan, walaupun wajar.

Sebagai tambahan kepada pelbagai sensor, output semasa juga disediakan dengan mengukur transduser, yang digunakan agak kerap dalam sistem automasi.

Mengukur transduser- peranti untuk menukar paras voltan, sebagai contoh, 220V atau arus beberapa puluh atau ratusan ampere kepada isyarat arus 4 ... 20mA. Di sini, tahap isyarat elektrik hanya ditukar, dan bukan kuantiti fizikal tertentu (kelajuan, kadar aliran, tekanan) diwakili dalam bentuk elektrik.

Tetapi kes itu, sebagai peraturan, tidak mencukupi dengan satu sensor. Beberapa ukuran yang paling popular ialah ukuran suhu dan tekanan. Bilangan mata sedemikian dalam kemudahan pengeluaran moden boleh mencapai beberapa puluh ribu. Sehubungan itu, bilangan sensor juga besar. Oleh itu, beberapa sensor analog sering disambungkan kepada satu pengawal sekaligus. Sememangnya bukan beberapa ribu sekali gus, lagi bagus kalau sedozen berbeza. Sambungan ini ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7. Menyambungkan berbilang penderia analog kepada pengawal

Angka ini menunjukkan bagaimana voltan diperoleh daripada isyarat semasa, sesuai untuk penukaran kepada kod digital. Jika terdapat beberapa isyarat sedemikian, maka ia tidak diproses sekaligus, tetapi dibahagikan mengikut masa, dimultiplekskan, jika tidak, ADC yang berasingan perlu dipasang pada setiap saluran.

Untuk tujuan ini, pengawal mempunyai litar pensuisan litar. Gambar rajah kefungsian suis ditunjukkan dalam Rajah 8.

Rajah 8. Suis saluran sensor analog (gambar boleh klik)

Isyarat gelung semasa yang ditukar kepada voltan merentasi perintang pengukur (UR1 ... URn) disalurkan kepada input suis analog. Isyarat kawalan secara bergilir-gilir dihantar ke output salah satu daripada isyarat UR1 ... URn, yang dikuatkan oleh penguat, dan secara bergilir-gilir tiba pada input ADC. Voltan yang ditukar kepada kod digital disalurkan kepada pengawal.

Skim ini, tentu saja, sangat mudah, tetapi sangat mungkin untuk mempertimbangkan prinsip pemultipleksan di dalamnya. Ini adalah lebih kurang bagaimana modul untuk memasukkan isyarat analog pengawal MCTS (sistem mikropemproses cara teknikal) yang dihasilkan oleh PC Prolog di Smolensk dibina. Pandangan luaran pengawal MCTS ditunjukkan dalam Rajah 9.

Rajah 9. Pengawal MCTS

Pengeluaran pengawal sedemikian telah lama dihentikan, walaupun di beberapa tempat, jauh dari yang terbaik, pengawal ini masih berfungsi. Pameran muzium ini digantikan dengan model baru pengawal, terutamanya diimport (Cina).

Jika pengawal dipasang dalam kabinet logam, adalah disyorkan bahawa perisai jalinan disambungkan ke titik pembumian kabinet. Panjang talian penghubung boleh mencapai lebih daripada dua kilometer, yang dikira mengikut formula yang sesuai. Kami tidak akan mengira apa-apa di sini, tetapi percayalah, ini benar.

Penderia baharu, pengawal baharu

Dengan kemunculan pengawal baharu, dan pemancar HART analog baharu Transduser Jauh Beralamat Lebuhraya.

Isyarat keluaran penderia (peranti medan) ialah isyarat arus analog bagi julat 4… 20mA, di mana isyarat komunikasi digital termodulat frekuensi (FSK - Frequency Shift Keying) ditindih.

Rajah 10. Isyarat keluaran pemancar analog HART

Angka itu menunjukkan isyarat analog, dan di sekelilingnya, seperti ular, gegelung sinusoid. Ini adalah isyarat termodulat frekuensi. Tetapi ini bukan isyarat digital sama sekali, ia masih belum diiktiraf. Dalam rajah itu, adalah ketara bahawa kekerapan sinusoid apabila menghantar sifar logik adalah lebih tinggi (2.2KHz) berbanding semasa menghantar satu (1.2KHz). Isyarat ini dihantar oleh arus sinusoidal dengan amplitud ± 0.5 mA.

Adalah diketahui bahawa nilai purata isyarat sinusoidal adalah sama dengan sifar, oleh itu, penghantaran maklumat digital tidak menjejaskan arus keluaran sensor 4 ... 20mA. Mod ini digunakan semasa mengkonfigurasi penderia.

Komunikasi HART berlaku dalam dua cara. Dalam kes pertama, yang standard, hanya dua peranti boleh bertukar maklumat melalui talian dua wayar, manakala isyarat keluaran analog 4 ... 20mA bergantung pada nilai yang diukur. Mod ini digunakan semasa mengkonfigurasi peranti medan (sensor).

Dalam kes kedua, sehingga 15 sensor boleh disambungkan ke talian dua wayar, bilangannya ditentukan oleh parameter saluran komunikasi dan kuasa bekalan kuasa. Ini ialah mod komunikasi berbilang titik. Dalam mod ini, setiap sensor mempunyai alamatnya sendiri dalam julat 1 ... 15, yang digunakan oleh peranti kawalan.

Penderia dengan alamat 0 diputuskan sambungan dari talian komunikasi. Pertukaran data antara sensor dan peranti kawalan dalam mod berbilang titisan dijalankan hanya dengan isyarat frekuensi. Isyarat semasa sensor ditetapkan pada tahap yang diperlukan dan tidak berubah.

Dalam kes komunikasi berbilang titik, data bermakna bukan sahaja hasil pengukuran sebenar parameter terkawal, tetapi juga satu set keseluruhan semua jenis maklumat perkhidmatan.

Pertama sekali, ini adalah alamat penderia, arahan kawalan, tetapan. Dan semua maklumat ini dihantar melalui talian komunikasi dua wayar. Adakah mungkin untuk menyingkirkan mereka juga? Benar, ini perlu dilakukan dengan berhati-hati, hanya dalam kes di mana sambungan wayarles tidak boleh menjejaskan keselamatan proses terkawal.

Ternyata anda boleh menghilangkan wayar. Sudah pada tahun 2007, WirelessHART Standard telah diterbitkan, medium penghantaran adalah frekuensi 2.4 GHz yang tidak berlesen, di mana banyak peranti wayarles komputer beroperasi, termasuk rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar. Oleh itu, peranti WirelessHART boleh digunakan tanpa sebarang sekatan. Rajah 11 menunjukkan rangkaian wayarles WirelessHART.

Rajah 11. Rangkaian WirelessHART

Teknologi ini telah menggantikan gelung arus analog lama. Tetapi ia tidak melepaskan kedudukannya, ia digunakan secara meluas di mana mungkin.