Mga discrete na sensor

Ang algorithm na ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang maiwasan ang epekto kapag isinasara ang amag, kung hindi, maaari lamang itong masira sa maliliit na piraso. Ang parehong pagbabago ng bilis ay nangyayari kapag binubuksan ang amag. Dito hindi na sapat ang dalawang contact sensor.

Application ng mga analog sensor

Figure 2. Wheatstone bridge

Pagkonekta ng mga analog sensor

Mga output ng analog sensor

Ngunit, bilang isang patakaran, ang isang solong sensor ay hindi sapat. Ang ilan sa mga pinakasikat na sukat ay ang mga sukat ng temperatura at presyon. Ang bilang ng mga naturang puntos sa bawat modernong produksyon maaaring umabot ng ilang sampu-sampung libo. Alinsunod dito, ang bilang ng mga sensor ay malaki din. Samakatuwid, ang ilang mga analog sensor ay madalas na konektado sa isang controller nang sabay-sabay. Siyempre, hindi ilang libo nang sabay-sabay, mabuti kung iba ang isang dosena. Ang ganitong koneksyon ay ipinapakita sa Figure 7.

Figure 7. Pagkonekta ng maramihang mga analog sensor sa controller

Ang figure na ito ay nagpapakita kung paano ang isang boltahe na angkop para sa conversion sa isang digital code ay nakuha mula sa isang kasalukuyang signal. Kung mayroong ilang mga ganoong signal, hindi lahat ay pinoproseso nang sabay-sabay, ngunit pinaghihiwalay sa oras at multiplex, kung hindi, isang hiwalay na ADC ay kailangang mai-install sa bawat channel.

Para sa layuning ito, ang controller ay may circuit switching circuit. Functional na diagram switch ay ipinapakita sa Figure 8.

Figure 8. Analog sensor channel switch (picture clickable)

Ang kasalukuyang mga signal ng loop na na-convert sa boltahe sa buong pagsukat ng risistor (UR1...URn) ay pinapakain sa input ng analog switch. Ang mga control signal ay halili na pumasa sa output ng isa sa mga signal na UR1...URn, na pinalakas ng amplifier, at halili na dumarating sa input ng ADC. Ang boltahe na na-convert sa isang digital code ay ibinibigay sa controller.

Ang scheme, siyempre, ay napaka-pinasimple, ngunit ito ay lubos na posible na isaalang-alang ang prinsipyo ng multiplexing sa loob nito. Ito ay tinatayang kung paano binuo ang module para sa pag-input ng mga analog signal ng MSTS controllers (microprocessor system) teknikal na paraan) na ginawa ng Smolensk PC "Prolog".

Ang paggawa ng naturang mga controller ay matagal nang hindi na ipinagpatuloy, bagaman sa ilang mga lugar, malayo sa pinakamahusay, ang mga controllers na ito ay nagsisilbi pa rin. Ang mga museum exhibit na ito ay pinapalitan ng mga controllers ng mga bagong modelo, karamihan ay imported (Chinese).

Kung ang controller ay naka-mount sa isang metal cabinet, inirerekumenda na ikonekta ang shielding braids sa cabinet grounding point. Ang haba nagdudugtong na mga linya maaaring umabot ng higit sa dalawang kilometro, na kinakalkula gamit ang mga naaangkop na formula. Wala tayong bibilangin dito, pero maniwala ka sa akin, totoo ito.

Bagong sensor, bagong controller

Sa pagdating ng mga bagong controller, lumitaw din ang mga bagong analog sensor na gumagana gamit ang HART (Highway Addressable Remote Transducer) protocol, na isinasalin bilang "Measuring transducer addressed malayuan sa pamamagitan ng highway."

Ang output signal ng sensor (field device) ay isang analog current signal sa hanay na 4...20 mA, kung saan ang isang frequency-modulated (FSK - Frequency Shift Keying) na signal ng digital na komunikasyon ay nakapatong.

Ito ay kilala na ang average na halaga ng sinusoidal signal ay zero, samakatuwid, ang paghahatid ng digital na impormasyon ay hindi nakakaapekto sa output kasalukuyang ng 4...20 mA sensor. Ginagamit ang mode na ito kapag nagko-configure ng mga sensor.

Ang komunikasyon sa HART ay nagagawa sa dalawang paraan. Sa unang kaso, ang karaniwang isa, dalawang aparato lamang ang maaaring makipagpalitan ng impormasyon sa isang dalawang-wire na linya, habang ang output analog signal na 4...20 mA ay nakasalalay sa sinusukat na halaga. Ginagamit ang mode na ito kapag nagko-configure ng mga field device (mga sensor).

Sa pangalawang kaso, hanggang sa 15 sensor ay maaaring konektado sa isang dalawang-wire na linya, ang bilang nito ay tinutukoy ng mga parameter ng linya ng komunikasyon at ang kapangyarihan ng power supply. Ito ay multipoint mode. Sa mode na ito, ang bawat sensor ay may sariling address sa hanay na 1...15, kung saan ina-access ito ng control device.

Ang sensor na may address 0 ay hindi nakakonekta sa linya ng komunikasyon. Ang pagpapalitan ng data sa pagitan ng sensor at ng control device sa multipoint mode ay isinasagawa lamang sa pamamagitan ng frequency signal. Ang kasalukuyang signal ng sensor ay naayos sa kinakailangang antas at hindi nagbabago.

Sa kaso ng multipoint na komunikasyon, nangangahulugan ang data hindi lamang ang aktwal na mga resulta ng pagsukat ng sinusubaybayang parameter, kundi pati na rin ang isang buong hanay ng lahat ng uri ng impormasyon ng serbisyo.

Una sa lahat, ito ay mga sensor address, control command, at configuration parameter. At ang lahat ng impormasyong ito ay ipinadala sa pamamagitan ng dalawang-wire na linya ng komunikasyon. Posible bang maalis din ang mga ito? Totoo, dapat itong gawin nang maingat, sa mga kaso lamang kung saan ang wireless na koneksyon ay hindi makakaapekto sa kaligtasan ng kinokontrol na proseso.

Pinalitan ng mga teknolohiyang ito ang lumang analog kasalukuyang loop. Ngunit hindi ito sumusuko sa posisyon nito, malawak itong ginagamit hangga't maaari.

Sa proseso ng automation teknolohikal na proseso Upang makontrol ang mga mekanismo at yunit, kailangang harapin ng isa ang mga sukat ng iba't ibang pisikal na dami. Ito ay maaaring temperatura, presyon at daloy ng likido o gas, bilis ng pag-ikot, intensity ng liwanag, impormasyon tungkol sa posisyon ng mga bahagi ng mga mekanismo at marami pang iba. Ang impormasyong ito ay nakuha gamit ang mga sensor. Dito, una, tungkol sa posisyon ng mga bahagi ng mga mekanismo.

Mga discrete na sensor

Ang pinakasimpleng sensor ay isang ordinaryong mekanikal na contact: ang pinto ay binuksan - ang contact ay bubukas, sarado - ito ay nagsasara. Ang ganitong simpleng sensor, pati na rin ang ibinigay na operating algorithm, ay kadalasang ginagamit sa mga alarma sa seguridad. Para sa isang mekanismo na may paggalaw ng pagsasalin, na may dalawang posisyon, halimbawa isang balbula ng tubig, kakailanganin mo ng dalawang contact: ang isang contact ay sarado - ang balbula ay sarado, ang isa ay sarado - ito ay sarado.

Ang isang mas kumplikadong algorithm para sa paggalaw ng pagsasalin ay may mekanismo para sa pagsasara ng thermoplastic na amag ng awtomatikong makina. Sa una, ang amag ay bukas, ito ang panimulang posisyon. Sa ganitong posisyon, sila ay inalis mula sa amag tapos na produkto. Susunod, isasara ng manggagawa ang safety guard at magsisimulang magsara ang amag, at magsisimula ang isang bagong siklo ng trabaho.

Ang distansya sa pagitan ng mga halves ng amag ay medyo malaki. Samakatuwid, sa una ay mabilis na gumagalaw ang amag, at sa ilang distansya bago magsara ang mga halves, ang switch ng limitasyon ay na-trigger, ang bilis ng paggalaw ay bumababa nang malaki at ang amag ay nagsasara ng maayos.

Kaya, ang mga contact na nakabatay sa sensor ay discrete o binary, may dalawang posisyon, sarado - bukas o 1 at 0. Sa madaling salita, maaari nating sabihin na ang isang kaganapan ay naganap o hindi. Sa halimbawa sa itaas, maraming mga punto ang "nahuli" ng mga contact: ang simula ng paggalaw, ang punto ng pagbaba ng bilis, ang pagtatapos ng paggalaw.

Sa geometry, ang isang punto ay walang mga sukat, isang punto lamang at iyon na. Maaari itong alinman sa (sa isang piraso ng papel, sa tilapon ng paggalaw, tulad ng sa aming kaso) o hindi ito umiiral. Samakatuwid, ginagamit ang mga discrete sensor upang makita ang mga punto. Marahil ang paghahambing sa isang punto ay hindi masyadong angkop dito, dahil para sa mga praktikal na layunin ginagamit nila ang katumpakan ng tugon ng isang discrete sensor, at ang katumpakan na ito ay mas malaki kaysa sa geometric na punto.

Ngunit ang mekanikal na kontak mismo ay hindi mapagkakatiwalaan. Samakatuwid, hangga't maaari, ang mga mekanikal na contact ay pinapalitan ng mga contactless sensor. Ang pinakasimpleng opsyon ay reed switch: ang magnet ay lumalapit, ang contact ay nagsasara. Ang katumpakan ng switch ng tambo ay nag-iiwan ng maraming nais;

Dapat ituring na mas kumplikado at tumpak na opsyon ang iba't ibang contactless sensor. Kung ang metal na bandila ay pumasok sa slot, ang sensor ay na-trigger. Ang isang halimbawa ng naturang mga sensor ay ang mga sensor ng BVK (Contactless Limit Switch) ng iba't ibang serye. Ang katumpakan ng tugon (travel differential) ng naturang mga sensor ay 3 millimeters.

Sensor ng serye ng BVK

Larawan 1. BVK series sensor

Ang supply boltahe ng mga sensor ng BVK ay 24V, ang kasalukuyang load ay 200mA, na sapat na upang ikonekta ang mga intermediate relay para sa karagdagang koordinasyon sa control circuit. Ito ay kung paano ginagamit ang mga sensor ng BVK sa iba't ibang kagamitan.

Bilang karagdagan sa mga sensor ng BVK, ginagamit din ang mga sensor ng mga uri ng BTP, KVP, PIP, KVD, PISH. Ang bawat serye ay may ilang mga uri ng mga sensor, na itinalaga ng mga numero, halimbawa, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Ang lahat ng nabanggit na mga sensor ay di-contact discrete, ang kanilang pangunahing layunin ay upang matukoy ang posisyon ng mga bahagi ng mga mekanismo at pagtitipon. Naturally, marami pa sa mga sensor na ito ay imposibleng isulat ang lahat ng ito sa isang artikulo. Mas karaniwan at natagpuan pa rin malawak na aplikasyon iba't ibang mga contact sensor.

Application ng mga analog sensor

Bilang karagdagan sa mga discrete sensor, ang mga analog sensor ay malawakang ginagamit sa mga automation system. Ang kanilang layunin ay upang makakuha ng impormasyon tungkol sa iba't ibang pisikal na dami, at hindi lamang sa pangkalahatan, ngunit sa totoong oras. Mas tiyak ang pagbabagong-anyo pisikal na bilang(presyon, temperatura, pag-iilaw, daloy, boltahe, kasalukuyang) sa isang de-koryenteng signal na angkop para sa paghahatid sa pamamagitan ng mga linya ng komunikasyon sa controller at sa karagdagang pagproseso nito.

Ang mga analog sensor ay karaniwang matatagpuan medyo malayo sa controller, kaya naman madalas silang tinatawag na field device. Ang terminong ito ay kadalasang ginagamit sa teknikal na panitikan.

Ang isang analog sensor ay karaniwang binubuo ng ilang bahagi. Ang pinaka pangunahing bahagi Ito ay isang sensitibong elemento - isang sensor. Ang layunin nito ay i-convert ang sinusukat na halaga sa isang electrical signal. Ngunit ang signal na natanggap mula sa sensor ay karaniwang maliit. Upang makakuha ng isang signal na angkop para sa amplification, ang sensor ay madalas na kasama sa isang tulay circuit - isang Wheatstone tulay.

Wheatstone bridge

Figure 2. Wheatstone bridge

Ang orihinal na layunin ng isang bridge circuit ay upang tumpak na sukatin ang paglaban. Ang pinagmulan ay konektado sa dayagonal ng tulay ng AD direktang kasalukuyang. Ang isang sensitibong galvanometer na may midpoint, na may zero sa gitna ng sukat, ay konektado sa isa pang dayagonal. Upang sukatin ang paglaban ng risistor Rx, sa pamamagitan ng pag-ikot ng tuning risistor R2, dapat mong makamit ang equilibrium ng tulay at itakda ang galvanometer na karayom ​​sa zero.

Ang paglihis ng arrow ng instrumento sa isang direksyon o iba pa ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang direksyon ng pag-ikot ng risistor R2. Ang halaga ng sinusukat na paglaban ay tinutukoy ng sukat na sinamahan ng hawakan ng risistor R2. Ang kondisyon ng ekwilibriyo para sa tulay ay ang pagkakapantay-pantay ng mga ratio na R1/R2 at Rx/R3. Sa kasong ito, ang isang zero potensyal na pagkakaiba ay nakuha sa pagitan ng mga punto BC, at walang kasalukuyang dumadaloy sa galvanometer V.

Ang paglaban ng mga resistors R1 at R3 ay napili nang tumpak, ang kanilang pagkalat ay dapat na minimal. Sa kasong ito, kahit na ang isang maliit na kawalan ng timbang ng tulay ay nagiging sanhi ng isang medyo kapansin-pansin na pagbabago sa boltahe ng diagonal BC. Ito ang pag-aari ng tulay na ginagamit upang ikonekta ang mga sensitibong elemento (sensor) ng iba't ibang mga analog sensor. Well, kung gayon ang lahat ay simple, isang bagay ng pamamaraan.

Upang magamit ang signal na natanggap mula sa sensor, nangangailangan ito ng karagdagang pagproseso - amplification at conversion sa isang output signal na angkop para sa paghahatid at pagproseso ng control circuit - ang controller. Kadalasan, ang output signal ng mga analog sensor ay kasalukuyang (analog current loop), mas madalas na boltahe.

Bakit kasalukuyang? Ang katotohanan ay ang mga yugto ng output ng mga analog sensor ay binuo batay sa kasalukuyang mga mapagkukunan. Pinapayagan ka nitong mapupuksa ang impluwensya ng paglaban ng mga linya ng pagkonekta sa signal ng output at gumamit ng mahabang linya ng pagkonekta.

Ang karagdagang conversion ay medyo simple. Ang kasalukuyang signal ay na-convert sa boltahe, kung saan ito ay sapat na upang ipasa ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang risistor ng kilalang paglaban. Ang pagbaba ng boltahe sa pagsukat ng risistor ay nakuha ayon sa batas ng Ohm U=I*R.

Halimbawa, para sa isang kasalukuyang 10 mA sa isang risistor na may pagtutol na 100 Ohm, ang boltahe ay magiging 10 * 100 = 1000 mV, hanggang sa 1 bolta! Sa kasong ito, ang kasalukuyang output ng sensor ay hindi nakasalalay sa paglaban ng mga wire sa pagkonekta. Sa loob ng makatwirang mga limitasyon, siyempre.

Pagkonekta ng mga analog sensor

Ang boltahe na nakuha sa pagsukat ng risistor ay madaling ma-convert sa digital view, na angkop para sa input sa controller. Isinasagawa ang conversion gamit ang mga analog-to-digital converter (ADCs).

Ang digital data ay ipinapadala sa controller sa pamamagitan ng serial o parallel code. Ang lahat ay nakasalalay sa tiyak na switching circuit. Pinasimple na diagram ng koneksyon analog sensor ipinapakita sa Figure 3.

Pagkonekta ng analog sensor

Figure 3. Pagkonekta ng analog sensor (i-click ang larawan para palakihin)

Ang mga actuator ay konektado sa controller, o ang controller mismo ay konektado sa isang computer na kasama sa automation system.

Naturally, ang mga analog sensor ay may kumpletong disenyo, isa sa mga elemento kung saan ay isang pabahay na may mga elemento ng pagkonekta. Bilang halimbawa, ipinapakita ng Figure 4 ang hitsura ng isang overpressure sensor ng Zond-10 type.

Overpressure sensor Zond-10

Figure 4. Overpressure sensor Zond-10

Sa ilalim ng sensor maaari mong makita ang pagkonekta ng thread para sa pagkonekta sa pipeline, at sa kanan sa ilalim ng itim na takip mayroong isang connector para sa pagkonekta sa linya ng komunikasyon sa controller.

Pagtatatak sinulid na koneksyon ay ginagawa gamit ang isang washer na gawa sa annealed copper (kasama sa delivery package ng sensor), at hindi sa pamamagitan ng winding mula sa fum tape o flax. Ginagawa ito upang kapag ang pag-install ng sensor, ang elemento ng sensor na matatagpuan sa loob ay hindi deformed.

Mga output ng analog sensor

Ayon sa mga pamantayan, mayroong tatlong hanay ng kasalukuyang mga signal: 0...5mA, 0...20mA at 4...20mA. Ano ang kanilang pagkakaiba, at ano ang kanilang mga tampok?

Kadalasan, ang pag-asa ng kasalukuyang output ay direktang proporsyonal sa sinusukat na halaga, halimbawa, mas mataas ang presyon sa pipe, mas malaki ang kasalukuyang sa output ng sensor. Bagama't minsan ginagamit ang inverse switching: ang isang mas malaking kasalukuyang output ay tumutugma sa pinakamababang halaga sinusukat na halaga sa output ng sensor. Ang lahat ay depende sa uri ng controller na ginamit. Ang ilang mga sensor ay mayroon ding switch mula sa direktang tungo sa kabaligtaran na signal.

Ang output signal sa 0...5mA range ay napakaliit at samakatuwid ay madaling kapitan ng interference. Kung ang signal ng naturang sensor ay nagbabago habang ang halaga ng sinusukat na parameter ay nananatiling hindi nagbabago, pagkatapos ay mayroong isang rekomendasyon na mag-install ng isang kapasitor na may kapasidad na 0.1...1 μF na kahanay sa output ng sensor. Ang kasalukuyang signal sa hanay na 0...20mA ay mas matatag.

Ngunit ang parehong mga saklaw na ito ay masama dahil ang zero sa simula ng sukat ay hindi nagpapahintulot sa amin na malinaw na matukoy kung ano ang nangyari. O talagang umabot sa zero level ang sinusukat na signal, na posible sa prinsipyo, o nasira lang ang linya ng komunikasyon? Samakatuwid, kung maaari, sinusubukan nilang iwasan ang paggamit ng mga saklaw na ito.

Ang signal mula sa mga analog sensor na may kasalukuyang output sa hanay na 4...20 mA ay itinuturing na mas maaasahan. Ang kaligtasan sa ingay nito ay medyo mataas, at ang mas mababang limitasyon, kahit na ang sinusukat na signal ay may zero na antas, ay magiging 4 mA, na nagpapahintulot sa amin na sabihin na ang linya ng komunikasyon ay hindi nasira.

Ang isa pang magandang feature ng 4...20mA range ay ang mga sensor ay maaaring ikonekta gamit lamang ang dalawang wire, dahil ito ang kasalukuyang nagpapagana sa sensor mismo. Ito ang kasalukuyang pagkonsumo nito at kasabay nito ay isang signal ng pagsukat.

Ang power supply para sa mga sensor sa 4...20mA range ay naka-on, tulad ng ipinapakita sa Figure 5. Kasabay nito, ang mga sensor ng Zond-10, tulad ng marami pang iba, ayon sa kanilang data sheet ay may malawak na hanay ng boltahe ng supply na 10 ...38V, bagaman ang mga pinagkukunan na nagpapatatag na may boltahe na 24V ay kadalasang ginagamit.

Pagkonekta ng analog sensor sa panlabas na pinagmulan nutrisyon

Figure 5. Pagkonekta ng analog sensor na may panlabas na power supply

Ang diagram na ito ay naglalaman ng mga sumusunod na elemento at simbolo. Ang Rsh ay ang pagsukat ng shunt risistor, ang Rl1 at Rl2 ay ang paglaban ng mga linya ng komunikasyon. Upang mapataas ang katumpakan ng pagsukat, ang isang risistor sa pagsukat ng katumpakan ay dapat gamitin bilang Rsh. Ang daloy ng kasalukuyang mula sa pinagmumulan ng kapangyarihan ay ipinapakita ng mga arrow.

Madaling makita na ang output kasalukuyang ng power supply ay pumasa mula sa +24V terminal, sa pamamagitan ng linya Rl1 umabot sa sensor terminal +AO2, pumasa sa pamamagitan ng sensor at sa pamamagitan ng output contact ng sensor - AO2, pagkonekta linya Rl2, ang risistor Rsh ay bumalik sa -24V power supply terminal. Iyon lang, ang circuit ay sarado, ang kasalukuyang daloy.

Kung ang controller ay naglalaman ng 24V power supply, ang pagkonekta ng sensor o pagsukat ng transducer ay posible ayon sa diagram na ipinapakita sa Figure 6.

Pagkonekta ng analog sensor sa isang controller na may panloob na power supply

Figure 6. Pagkonekta ng analog sensor sa isang controller na may panloob na power supply

Ang diagram na ito ay nagpapakita ng isa pang elemento - ang ballast risistor Rb. Ang layunin nito ay upang protektahan ang pagsukat ng risistor sa kaganapan ng isang maikling circuit sa linya ng komunikasyon o isang malfunction ng analog sensor. Ang pag-install ng risistor Rb ay opsyonal, bagaman kanais-nais.

Bilang karagdagan sa iba't ibang mga sensor, ang pagsukat ng mga transduser ay mayroon ding kasalukuyang output, na kadalasang ginagamit sa mga sistema ng automation.

Ang pagsukat ng transduser ay isang aparato para sa pag-convert ng mga antas ng boltahe, halimbawa, 220V o isang kasalukuyang ng ilang sampu o daan-daang amperes sa isang kasalukuyang signal na 4...20mA. Dito, ang antas ng de-koryenteng signal ay na-convert lamang, at hindi ang representasyon ng ilang pisikal na dami (bilis, daloy, presyon) sa elektrikal na anyo.

Ngunit, bilang isang patakaran, ang isang solong sensor ay hindi sapat. Ang ilan sa mga pinakasikat na sukat ay ang mga sukat ng temperatura at presyon. Ang bilang ng mga naturang punto sa modernong produksyon ay maaaring umabot ng ilang sampu

Basahin din

• Mga uri ng mga lampara sa dingding at mga tampok ng kanilang paggamit
• Tungkol sa potensyal na pagkakaiba, electromotive force at boltahe
• Ano ang maaaring matukoy ng metro, maliban sa pagkonsumo ng kuryente
• Sa pamantayan para sa pagtatasa ng kalidad ng mga produktong elektrikal
• Ano ang mas mahusay para sa isang pribadong bahay - single-phase o three-phase input?
• Paano pumili ng isang stabilizer ng boltahe para sa isang bahay ng bansa
• Peltier effect: ang mahiwagang epekto ng electric current
• Ang pagsasanay ng mga kable at pagkonekta ng mga cable sa TV sa isang apartment - mga tampok ng proseso
• Mga problema sa mga kable ng kuryente: ano ang gagawin at kung paano ayusin ang mga ito?
• T5 fluorescent lamp: mga prospect at problema ng aplikasyon
• Maaaring iurong ang mga bloke ng socket: kasanayan sa paggamit at koneksyon
• Mga elektronikong amplifier. Bahagi 2. Mga amplifier ng audio
• Tamang pagpapatakbo ng mga de-koryenteng kagamitan at mga kable sa isang bahay ng bansa
• Mga pangunahing punto tungkol sa paggamit ng ligtas na boltahe sa bahay
• Mga kinakailangang tool at device para sa mga nagsisimula sa pag-aaral ng electronics
• Mga kapasitor: layunin, aparato, prinsipyo ng pagpapatakbo
• Ano ang lumilipas na paglaban sa pakikipag-ugnay at kung paano haharapin ito
• Mga relay ng boltahe: ano sila, kung paano pumili at kumonekta?
• Ano ang mas mahusay para sa isang pribadong bahay - single-phase o three-phase input?
• Mga kapasitor sa mga electronic circuit. Bahagi 2. Interstage na komunikasyon, mga filter, mga generator
• Paano masisiguro ang ginhawa kapag hindi sapat ang power grid
• Kapag bumibili ng makina sa isang tindahan, paano ka makatitiyak na ito ay nasa maayos na paggana?
• Paano pumili ng wire cross-section para sa 12 volt lighting network
• Paraan para sa pagkonekta ng pampainit ng tubig at bomba kapag hindi sapat ang kapangyarihan ng network
• Inductors at magnetic field. Bahagi 2. Electromagnetic induction at inductance
• Mga amplifier ng pagpapatakbo. Bahagi 2: Tamang Op-Amp
• Ano ang mga microcontroller (layunin, device, software)
• Ang pagpapahaba ng buhay ng isang compact fluorescent lamp (kasambahay)
• Mga circuit para sa pagpapalit ng mga operational amplifier nang walang feedback
• Pagpapalit ng electrical distribution panel ng isang apartment
• Bakit hindi mo maaaring pagsamahin ang tanso at aluminyo sa mga kable ng kuryente?

Mula noong 1950s, ang kasalukuyang mga loop ay ginamit upang magpadala ng data mula sa mga transmiter sa pagsubaybay at pagkontrol ng mga aplikasyon. Sa mababang gastos sa pagpapatupad, mataas na kaligtasan sa ingay at kakayahang magpadala ng mga signal sa malalayong distansya, ang kasalukuyang loop ay napatunayang mas maginhawa para sa operasyon sa mga pang-industriyang kapaligiran. Ang materyal na ito ay nakatuon sa isang paglalarawan ng mga pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng kasalukuyang loop, ang mga pangunahing kaalaman sa disenyo, at pagsasaayos.

Paggamit ng kasalukuyang upang maglipat ng data mula sa converter

Ang mga pang-industriyang sensor ay kadalasang gumagamit ng kasalukuyang signal upang magpadala ng data, hindi tulad ng karamihan sa iba pang mga transduser, gaya ng mga thermocouples o strain gauge, na gumagamit ng signal ng boltahe. Sa kabila ng katotohanan na ang mga converter na gumagamit ng boltahe bilang isang parameter para sa pagpapadala ng impormasyon ay talagang epektibong ginagamit sa marami mga gawain sa produksyon, mayroong isang hanay ng mga aplikasyon kung saan ang paggamit ng mga kasalukuyang katangian ay mas pinipili. Ang isang makabuluhang disbentaha kapag gumagamit ng boltahe upang magpadala ng mga signal sa mga pang-industriyang kapaligiran ay ang pagpapahina ng signal kapag ipinadala sa malalayong distansya dahil sa pagkakaroon ng resistensya. linya ng kawad mga komunikasyon. Maaari mong, siyempre, gumamit ng mataas na input impedance na mga aparato upang makayanan ang pagkawala ng signal. Gayunpaman, ang mga naturang device ay magiging napakasensitibo sa ingay na likha ng mga kalapit na motor, drive belt o broadcast transmitter.

Ayon sa unang batas ni Kirchhoff, ang kabuuan ng mga agos na dumadaloy sa isang node ay katumbas ng kabuuan ng mga agos na umaagos palabas ng node.
Sa teorya, ang kasalukuyang dumadaloy sa simula ng circuit ay dapat maabot ang dulo nito nang buo,
tulad ng ipinapakita sa Fig.1. 1.

Fig.1. Alinsunod sa unang batas ni Kirchhoff, ang kasalukuyang sa simula ng circuit ay katumbas ng kasalukuyang nasa dulo nito.

Ito ang pangunahing prinsipyo kung saan gumagana ang measurement loop. Ang pagsukat ng kasalukuyang kahit saan sa kasalukuyang loop (measuring loop) ay nagbibigay ng parehong resulta. Sa pamamagitan ng paggamit ng mga kasalukuyang signal at data acquisition receiver na may mababang input impedance, ang mga pang-industriyang application ay maaaring makinabang nang malaki mula sa pinahusay na kaligtasan sa ingay at tumaas na haba ng link.

Mga kasalukuyang bahagi ng loop
Kasama sa mga pangunahing bahagi ng kasalukuyang loop ang isang DC source, isang sensor, isang data acquisition device, at mga wire na nagkokonekta sa kanila sa isang serye, tulad ng ipinapakita sa Figure 2.

Fig.2. Functional na diagram ng kasalukuyang loop.

Ang isang mapagkukunan ng DC ay nagbibigay ng kapangyarihan sa system. Kinokontrol ng converter ang kasalukuyang sa mga wire mula 4 hanggang 20 mA, kung saan ang 4 mA ay kumakatawan sa live zero at 20 mA ay kumakatawan sa pinakamataas na signal.
0 mA (walang kasalukuyang) ay nangangahulugang isang bukas na circuit. Ang data acquisition device ay sumusukat sa dami ng regulated current. Ang isang epektibo at tumpak na paraan para sa pagsukat ng kasalukuyang ay ang pag-install ng isang precision shunt resistor sa input ng instrumentation amplifier ng data acquisition device (sa Fig. 2) upang i-convert ang kasalukuyang sa isang boltahe ng pagsukat, sa huli ay makakuha ng isang resulta na malinaw na sumasalamin sa signal sa output ng converter.

Upang makatulong na mas maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng kasalukuyang loop, isaalang-alang, halimbawa, ang isang disenyo ng system na may converter na may mga sumusunod na teknikal na katangian:

Ang transduser ay ginagamit upang sukatin ang presyon
Ang transduser ay matatagpuan 2000 talampakan mula sa aparatong pagsukat
Ang kasalukuyang sinusukat ng data acquisition device ay nagbibigay sa operator ng impormasyon tungkol sa dami ng pressure na inilapat sa transducer

Simulan natin ang pagtingin sa halimbawa sa pamamagitan ng pagpili ng angkop na converter.

Kasalukuyang Disenyo ng System

Pagpili ng converter

Ang unang hakbang sa pagdidisenyo ng kasalukuyang sistema ay ang pagpili ng converter. Anuman ang uri ng sinusukat na variable (daloy, presyon, temperatura, atbp.) mahalagang salik sa pagpili ng isang converter ay ang operating boltahe nito. Ang pagkonekta lamang ng pinagmumulan ng kuryente sa converter ay nagpapahintulot sa iyo na i-regulate ang dami ng kasalukuyang sa linya ng komunikasyon. Ang halaga ng boltahe ng pinagmumulan ng kuryente ay dapat nasa loob ng mga katanggap-tanggap na limitasyon: higit sa minimum na kinakailangan, mas mababa sa pinakamataas na halaga na maaaring makapinsala sa inverter.

Para sa kasalukuyang sistema sa halimbawa, ang napiling transduser ay sumusukat ng presyon at mayroong operating voltage na 12 hanggang 30 V. Kapag napili na ang transduser, ang kasalukuyang signal ay dapat na tama na masukat upang magbigay ng tumpak na representasyon ng presyon na inilalapat sa transduser. .

Pagpili ng Data Acquisition Device para sa Kasalukuyang Pagsukat

Ang isang mahalagang aspeto na dapat mong bigyang-pansin kapag nagtatayo ng isang kasalukuyang sistema ay upang maiwasan ang hitsura ng isang kasalukuyang loop sa ground circuit. Ang isang karaniwang pamamaraan sa mga ganitong kaso ay ang paghihiwalay. Sa pamamagitan ng paggamit ng pagkakabukod, maiiwasan mo ang impluwensya ng ground loop, ang paglitaw nito ay ipinaliwanag sa Fig. 3.

Fig.3. Ground loop

Ang mga ground loop ay nabuo kapag ang dalawang terminal ay konektado sa isang circuit ibat ibang lugar mga potensyal. Ang pagkakaibang ito ay nagpapakilala ng karagdagang kasalukuyang sa linya ng komunikasyon, na maaaring humantong sa mga error sa pagsukat.
Ang paghihiwalay ng device sa pagkuha ng data ay tumutukoy sa electrical separation ng ground source ng signal mula sa input amplifier ground ng measurement device, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.

Dahil hindi maaaring dumaloy ang kasalukuyang sa insulation barrier, ang mga ground point ng amplifier at ang pinagmumulan ng signal ay nasa parehong potensyal. Tinatanggal nito ang posibilidad ng hindi sinasadyang paglikha ng ground loop.

Fig.4. Common Mode Voltage at Signal Voltage sa isang Isolated Circuit

Pinipigilan din ng paghihiwalay ang pinsala sa data acquisition device kapag mayroong mataas na common mode voltages. Ang boltahe ng common-mode ay isang boltahe ng parehong polarity na naroroon sa parehong mga input ng isang instrumentation amplifier. Halimbawa, sa Fig. 4. Parehong ang positive (+) at negatibong (-) input ng amplifier ay may +14 V common mode voltage. Maraming mga data acquisition device ang may maximum na input range na ±10 V. Kung ang data acquisition device ay walang insulation at ang common mode na boltahe ay nasa labas ng maximum na input range, maaari mong masira ang device. Bagama't ang normal (signal) na boltahe sa input ng amplifier sa Figure 4 ay +2 V lamang, ang pagdaragdag ng +14 V ay maaaring magresulta sa boltahe na +16 V
(Ang boltahe ng signal ay ang boltahe sa pagitan ng "+" at "-" ng amplifier, ang boltahe ng pagpapatakbo ay ang kabuuan ng normal at karaniwang boltahe ng mode), na kumakatawan sa isang mapanganib na antas ng boltahe para sa mga aparato ng koleksyon na may mas mababang operating boltahe.

Sa paghihiwalay, ang karaniwang punto ng amplifier ay electrically separated mula sa ground zero. Sa circuit sa Figure 4, ang potensyal sa karaniwang punto ng amplifier ay "itinaas" sa antas ng +14 V. Ang pamamaraan na ito ay nagiging sanhi ng pagbagsak ng boltahe ng input mula 16 hanggang 2 V. Ngayon na ang data ay nakolekta, ang aparato ay wala na sa panganib ng overvoltage na pinsala. (Tandaan na ang mga isolator ay may maximum na common-mode na boltahe na maaari nilang tanggihan.)

Kapag ang data acquisition device ay ihiwalay at protektado, ang huling hakbang sa pagbuo ng kasalukuyang loop ay ang piliin ang naaangkop na power supply.

Pagpili ng Power Source

Ang pagtukoy kung aling power supply ang pinakaangkop sa iyong mga pangangailangan ay madali. Kapag nagpapatakbo sa isang kasalukuyang loop, ang power supply ay dapat gumawa ng boltahe na katumbas o mas malaki kaysa sa kabuuan ng boltahe na bumaba sa lahat ng elemento ng system.

Ang data acquisition device sa aming halimbawa ay gumagamit ng precision shunt upang sukatin ang kasalukuyang.
Kinakailangang kalkulahin ang pagbaba ng boltahe sa risistor na ito. Ang isang tipikal na shunt resistor ay 249 Ω. Mga pangunahing kalkulasyon para sa kasalukuyang hanay ng kasalukuyang loop na 4 .. 20 mA
ipakita ang sumusunod:

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

Mula sa isang 249 Ω shunt, maaari tayong mag-alis ng boltahe sa saklaw mula 1 hanggang 5 V sa pamamagitan ng pag-uugnay ng halaga ng boltahe sa input ng data acquisition device sa halaga ng output signal ng pressure transducer.
Tulad ng nabanggit, ang pressure transmitter ay nangangailangan ng isang minimum na operating boltahe ng 12 V na may maximum na 30 V. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng boltahe drop sa buong precision shunt resistor sa operating boltahe ng transmitter, nakukuha namin ang mga sumusunod:

12 V+ 5 V=17 V

Sa unang sulyap, ang isang boltahe ng 17V ay sapat na, gayunpaman, kinakailangang isaalang-alang ang karagdagang pag-load sa power supply na nilikha ng mga wire na may electrical resistance.
Sa mga kaso kung saan ang sensor ay matatagpuan malayo mula sa mga instrumento sa pagsukat, dapat mong isaalang-alang ang wire resistance factor kapag kinakalkula ang kasalukuyang loop. Mga wire na tanso magkaroon ng direktang kasalukuyang pagtutol na direktang proporsyonal sa kanilang haba. Gamit ang pressure sensor sa halimbawang ito, kailangan mong isaalang-alang ang 2000 talampakan ng haba ng linya ng komunikasyon kapag tinutukoy ang operating boltahe ng power supply. Ang linear resistance ng single-core copper cable ay 2.62 Ω/100 feet. Ang pagsasaalang-alang sa paglaban na ito ay nagbibigay ng mga sumusunod:

Ang paglaban ng isang core na 2000 talampakan ang haba ay magiging 2000 * 2.62 / 100 = 52.4 m.
Ang pagbaba ng boltahe sa isang core ay magiging 0.02 * 52.4 = 1.048 V.
Upang makumpleto ang circuit, kailangan ang dalawang wire, pagkatapos ay doble ang haba ng linya ng komunikasyon, at
Ang kabuuang pagbaba ng boltahe ay magiging 2.096 V. Nagreresulta ito sa humigit-kumulang 2.1 V dahil sa 2000 talampakan ang layo mula sa converter sa pangalawang aparato. Ang pagbubuod ng mga pagbagsak ng boltahe sa lahat ng mga elemento ng circuit, nakukuha namin:
2.096 V + 12 V + 5 V = 19.096 V

Kung gumamit ka ng 17 V upang paganahin ang circuit na pinag-uusapan, ang boltahe na ibinibigay sa pressure transducer ay magiging mas mababa sa minimum na operating boltahe dahil sa pagbaba ng resistensya ng mga wire at ng shunt resistor. Ang pagpili ng karaniwang 24V power supply ay makakatugon sa mga kinakailangan ng power ng inverter. Bilang karagdagan, mayroong isang reserbang boltahe upang mailagay ang sensor ng presyon sa mas malaking distansya.

Gamit ang tamang transducer, data acquisition device, haba ng cable, at power supply na napili, kumpleto na ang disenyo ng isang simpleng kasalukuyang loop. Para sa mas kumplikadong mga application, maaari kang magsama ng mga karagdagang channel sa pagsukat sa system.

Sa proseso ng pag-automate ng mga teknolohikal na proseso upang makontrol ang mga mekanismo at mga yunit, ang isa ay kailangang harapin ang mga sukat ng iba't ibang pisikal na dami. Ito ay maaaring temperatura, presyon at daloy ng likido o gas, bilis ng pag-ikot, intensity ng liwanag, impormasyon tungkol sa posisyon ng mga bahagi ng mga mekanismo at marami pang iba. Ang impormasyong ito ay nakuha gamit ang mga sensor. Dito, una, tungkol sa posisyon ng mga bahagi ng mga mekanismo.

Mga discrete na sensor

Ang pinakasimpleng sensor ay isang ordinaryong mekanikal na contact: ang pinto ay binuksan - ang contact ay bubukas, sarado - ito ay nagsasara. Ang ganitong simpleng sensor, pati na rin ang ibinigay na operating algorithm, madalas... Para sa isang mekanismo na may paggalaw ng pagsasalin, na may dalawang posisyon, halimbawa isang balbula ng tubig, kakailanganin mo ng dalawang contact: ang isang contact ay sarado - ang balbula ay sarado, ang isa ay sarado - ito ay sarado.

Ang isang mas kumplikadong algorithm para sa paggalaw ng pagsasalin ay may mekanismo para sa pagsasara ng thermoplastic na amag ng awtomatikong makina. Sa una, ang amag ay bukas, ito ang panimulang posisyon. Sa ganitong posisyon, ang mga natapos na produkto ay tinanggal mula sa amag. Susunod, isasara ng manggagawa ang safety guard at magsisimulang magsara ang amag, at magsisimula ang isang bagong siklo ng trabaho.

Ang distansya sa pagitan ng mga halves ng amag ay medyo malaki. Samakatuwid, sa una ay mabilis na gumagalaw ang amag, at sa ilang distansya bago magsara ang mga halves, ang switch ng limitasyon ay na-trigger, ang bilis ng paggalaw ay bumababa nang malaki at ang amag ay nagsasara ng maayos.

Ang algorithm na ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang maiwasan ang epekto kapag isinasara ang amag, kung hindi, maaari lamang itong masira sa maliliit na piraso. Ang parehong pagbabago ng bilis ay nangyayari kapag binubuksan ang amag. Dito hindi na sapat ang dalawang contact sensor.

Kaya, ang mga contact na nakabatay sa sensor ay discrete o binary, may dalawang posisyon, sarado - bukas o 1 at 0. Sa madaling salita, maaari nating sabihin na ang isang kaganapan ay naganap o hindi. Sa halimbawa sa itaas, maraming mga punto ang "nahuli" ng mga contact: ang simula ng paggalaw, ang punto ng pagbaba ng bilis, ang pagtatapos ng paggalaw.

Sa geometry, ang isang punto ay walang mga sukat, isang punto lamang at iyon na. Maaari itong alinman sa (sa isang piraso ng papel, sa tilapon ng paggalaw, tulad ng sa aming kaso) o hindi ito umiiral. Samakatuwid, ginagamit ang mga discrete sensor upang makita ang mga punto. Marahil ang paghahambing sa isang punto ay hindi masyadong angkop dito, dahil para sa mga praktikal na layunin ginagamit nila ang katumpakan ng tugon ng isang discrete sensor, at ang katumpakan na ito ay mas malaki kaysa sa geometric na punto.

Ngunit ang mekanikal na kontak mismo ay hindi mapagkakatiwalaan. Samakatuwid, hangga't maaari, ang mga mekanikal na contact ay pinapalitan ng mga contactless sensor. Ang pinakasimpleng opsyon ay reed switch: ang magnet ay lumalapit, ang contact ay nagsasara. Ang katumpakan ng switch ng tambo ay nag-iiwan ng maraming nais;

Dapat ituring na mas kumplikado at tumpak na opsyon ang iba't ibang contactless sensor. Kung ang metal na bandila ay pumasok sa slot, ang sensor ay na-trigger. Ang isang halimbawa ng naturang mga sensor ay ang mga sensor ng BVK (Contactless Limit Switch) ng iba't ibang serye. Ang katumpakan ng tugon (travel differential) ng naturang mga sensor ay 3 millimeters.

Larawan 1. BVK series sensor

Ang supply boltahe ng mga sensor ng BVK ay 24V, ang kasalukuyang load ay 200mA, na sapat na upang ikonekta ang mga intermediate relay para sa karagdagang koordinasyon sa control circuit. Ito ay kung paano ginagamit ang mga sensor ng BVK sa iba't ibang kagamitan.

Bilang karagdagan sa mga sensor ng BVK, ginagamit din ang mga sensor ng mga uri ng BTP, KVP, PIP, KVD, PISH. Ang bawat serye ay may ilang mga uri ng mga sensor, na itinalaga ng mga numero, halimbawa, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Ang lahat ng nabanggit na mga sensor ay di-contact discrete, ang kanilang pangunahing layunin ay upang matukoy ang posisyon ng mga bahagi ng mga mekanismo at pagtitipon. Naturally, marami pa sa mga sensor na ito ay imposibleng isulat ang lahat ng ito sa isang artikulo. Ang iba't ibang mga contact sensor ay mas karaniwan at malawak pa ring ginagamit.

Application ng mga analog sensor

Bilang karagdagan sa mga discrete sensor, ang mga analog sensor ay malawakang ginagamit sa mga automation system. Ang kanilang layunin ay upang makakuha ng impormasyon tungkol sa iba't ibang pisikal na dami, at hindi lamang sa pangkalahatan, ngunit sa totoong oras. Mas tiyak, ang conversion ng isang pisikal na dami (presyon, temperatura, pag-iilaw, daloy, boltahe, kasalukuyang) sa isang de-koryenteng signal na angkop para sa paghahatid sa pamamagitan ng mga linya ng komunikasyon sa controller at sa karagdagang pagproseso nito.

Ang mga analog sensor ay kadalasang matatagpuan medyo malayo sa controller, kaya naman madalas silang tinatawag mga kagamitan sa larangan. Ang terminong ito ay kadalasang ginagamit sa teknikal na panitikan.

Ang isang analog sensor ay karaniwang binubuo ng ilang bahagi. Ang pinakamahalagang bahagi ay ang elemento ng sensor - sensor. Ang layunin nito ay i-convert ang sinusukat na halaga sa isang electrical signal. Ngunit ang signal na natanggap mula sa sensor ay karaniwang maliit. Upang makakuha ng isang signal na angkop para sa amplification, ang sensor ay madalas na kasama sa isang tulay circuit - Wheatstone bridge.

Figure 2. Wheatstone bridge

Ang orihinal na layunin ng isang bridge circuit ay upang tumpak na sukatin ang paglaban. Ang isang DC source ay konektado sa dayagonal ng AD bridge. Ang isang sensitibong galvanometer na may midpoint, na may zero sa gitna ng sukat, ay konektado sa isa pang dayagonal. Upang sukatin ang paglaban ng risistor Rx, sa pamamagitan ng pag-ikot ng tuning risistor R2, dapat mong makamit ang equilibrium ng tulay at itakda ang galvanometer na karayom ​​sa zero.

Ang paglihis ng arrow ng instrumento sa isang direksyon o iba pa ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang direksyon ng pag-ikot ng risistor R2. Ang halaga ng sinusukat na paglaban ay tinutukoy ng sukat na sinamahan ng hawakan ng risistor R2. Ang kondisyon ng ekwilibriyo para sa tulay ay ang pagkakapantay-pantay ng mga ratio na R1/R2 at Rx/R3. Sa kasong ito, ang isang zero potensyal na pagkakaiba ay nakuha sa pagitan ng mga punto BC, at walang kasalukuyang dumadaloy sa galvanometer V.

Ang paglaban ng mga resistors R1 at R3 ay napili nang tumpak, ang kanilang pagkalat ay dapat na minimal. Sa kasong ito, kahit na ang isang maliit na kawalan ng timbang ng tulay ay nagiging sanhi ng isang medyo kapansin-pansin na pagbabago sa boltahe ng diagonal BC. Ito ang pag-aari ng tulay na ginagamit upang ikonekta ang mga sensitibong elemento (sensor) ng iba't ibang mga analog sensor. Well, kung gayon ang lahat ay simple, isang bagay ng pamamaraan.

Upang magamit ang signal na natanggap mula sa sensor, nangangailangan ito ng karagdagang pagproseso - amplification at conversion sa isang output signal na angkop para sa paghahatid at pagproseso ng control circuit - controller. Kadalasan, ang output signal ng mga analog sensor ay kasalukuyang (analog current loop), mas madalas na boltahe.

Bakit kasalukuyang? Ang katotohanan ay ang mga yugto ng output ng mga analog sensor ay binuo batay sa kasalukuyang mga mapagkukunan. Pinapayagan ka nitong mapupuksa ang impluwensya ng paglaban ng mga linya ng pagkonekta sa signal ng output at gumamit ng mahabang linya ng pagkonekta.

Ang karagdagang conversion ay medyo simple. Ang kasalukuyang signal ay na-convert sa boltahe, kung saan ito ay sapat na upang ipasa ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang risistor ng kilalang paglaban. Ang pagbaba ng boltahe sa pagsukat ng risistor ay nakuha ayon sa batas ng Ohm U=I*R.

Halimbawa, para sa isang kasalukuyang 10 mA sa isang risistor na may pagtutol na 100 Ohm, ang boltahe ay magiging 10 * 100 = 1000 mV, hanggang sa 1 bolta! Sa kasong ito, ang kasalukuyang output ng sensor ay hindi nakasalalay sa paglaban ng mga wire sa pagkonekta. Sa loob ng makatwirang mga limitasyon, siyempre.

Pagkonekta ng mga analog sensor

Ang boltahe na nakuha sa pagsukat ng risistor ay madaling ma-convert sa isang digital na form na angkop para sa input sa controller. Ang conversion ay tapos na gamit analog-to-digital converters ADC.

Ang digital data ay ipinapadala sa controller sa pamamagitan ng serial o parallel code. Ang lahat ay nakasalalay sa tiyak na switching circuit. Ang isang pinasimple na diagram ng koneksyon para sa isang analog sensor ay ipinapakita sa Figure 3.

Figure 3. Pagkonekta ng analog sensor (i-click ang larawan para palakihin)

Ang mga actuator ay konektado sa controller, o ang controller mismo ay konektado sa isang computer na kasama sa automation system.

Naturally, ang mga analog sensor ay may kumpletong disenyo, isa sa mga elemento kung saan ay isang pabahay na may mga elemento ng pagkonekta. Bilang halimbawa, ipinapakita ng Figure 4 ang hitsura ng isang overpressure sensor ng Zond-10 type.

Figure 4. Overpressure sensor Zond-10

Sa ilalim ng sensor maaari mong makita ang pagkonekta ng thread para sa pagkonekta sa pipeline, at sa kanan sa ilalim ng itim na takip mayroong isang connector para sa pagkonekta sa linya ng komunikasyon sa controller.

Ang sinulid na koneksyon ay tinatakan gamit ang isang washer na gawa sa annealed copper (kasama sa delivery package ng sensor), at hindi sa pamamagitan ng paikot-ikot na fum tape o flax. Ginagawa ito upang kapag ang pag-install ng sensor, ang elemento ng sensor na matatagpuan sa loob ay hindi deformed.

Mga output ng analog sensor

Ayon sa mga pamantayan, mayroong tatlong hanay ng kasalukuyang mga signal: 0...5mA, 0...20mA at 4...20mA. Ano ang kanilang pagkakaiba, at ano ang kanilang mga tampok?

Kadalasan, ang pag-asa ng kasalukuyang output ay direktang proporsyonal sa sinusukat na halaga, halimbawa, mas mataas ang presyon sa pipe, mas malaki ang kasalukuyang sa output ng sensor. Bagama't minsan ginagamit ang inverse switching: ang isang mas malaking kasalukuyang output ay tumutugma sa pinakamababang halaga ng sinusukat na dami sa output ng sensor. Ang lahat ay depende sa uri ng controller na ginamit. Ang ilang mga sensor ay mayroon ding switch mula sa direktang tungo sa kabaligtaran na signal.

Ang output signal sa 0...5mA range ay napakaliit at samakatuwid ay madaling kapitan ng interference. Kung ang signal ng naturang sensor ay nagbabago habang ang halaga ng sinusukat na parameter ay nananatiling hindi nagbabago, pagkatapos ay mayroong isang rekomendasyon na mag-install ng isang kapasitor na may kapasidad na 0.1...1 μF na kahanay sa output ng sensor. Ang kasalukuyang signal sa hanay na 0...20mA ay mas matatag.

Ngunit ang parehong mga saklaw na ito ay masama dahil ang zero sa simula ng sukat ay hindi nagpapahintulot sa amin na malinaw na matukoy kung ano ang nangyari. O talagang umabot sa zero level ang sinusukat na signal, na posible sa prinsipyo, o nasira lang ang linya ng komunikasyon? Samakatuwid, kung maaari, sinusubukan nilang iwasan ang paggamit ng mga saklaw na ito.

Ang signal mula sa mga analog sensor na may kasalukuyang output sa hanay na 4...20 mA ay itinuturing na mas maaasahan. Ang kaligtasan sa ingay nito ay medyo mataas, at ang mas mababang limitasyon, kahit na ang sinusukat na signal ay may zero na antas, ay magiging 4 mA, na nagpapahintulot sa amin na sabihin na ang linya ng komunikasyon ay hindi nasira.

Ang isa pang magandang feature ng 4...20mA range ay ang mga sensor ay maaaring ikonekta gamit lamang ang dalawang wire, dahil ito ang kasalukuyang nagpapagana sa sensor mismo. Ito ang kasalukuyang pagkonsumo nito at kasabay nito ay isang signal ng pagsukat.

Ang power supply para sa mga sensor sa 4...20mA range ay naka-on, tulad ng ipinapakita sa Figure 5. Kasabay nito, ang Zond-10 sensors, tulad ng marami pang iba, ayon sa kanilang data sheet, ay may malawak na supply voltage range na 10...38V, bagaman ang mga ito ay kadalasang ginagamit na may boltahe na 24V.

Figure 5. Pagkonekta ng analog sensor na may panlabas na power supply

Ang diagram na ito ay naglalaman ng mga sumusunod na elemento at simbolo. Ang Rsh ay ang pagsukat ng shunt risistor, ang Rl1 at Rl2 ay ang paglaban ng mga linya ng komunikasyon. Upang mapataas ang katumpakan ng pagsukat, ang isang risistor sa pagsukat ng katumpakan ay dapat gamitin bilang Rsh. Ang daloy ng kasalukuyang mula sa pinagmumulan ng kapangyarihan ay ipinapakita ng mga arrow.

Madaling makita na ang output kasalukuyang ng power supply ay pumasa mula sa +24V terminal, sa pamamagitan ng linya Rl1 umabot sa sensor terminal +AO2, pumasa sa pamamagitan ng sensor at sa pamamagitan ng output contact ng sensor - AO2, pagkonekta linya Rl2, ang risistor Rsh ay bumalik sa -24V power supply terminal. Iyon lang, ang circuit ay sarado, ang kasalukuyang daloy.

Kung ang controller ay naglalaman ng 24V power supply, ang pagkonekta ng sensor o pagsukat ng transducer ay posible ayon sa diagram na ipinapakita sa Figure 6.

Figure 6. Pagkonekta ng analog sensor sa isang controller na may panloob na power supply

Ang diagram na ito ay nagpapakita ng isa pang elemento - ang ballast risistor Rb. Ang layunin nito ay upang protektahan ang pagsukat ng risistor sa kaganapan ng isang maikling circuit sa linya ng komunikasyon o isang malfunction ng analog sensor. Ang pag-install ng risistor Rb ay opsyonal, bagaman kanais-nais.

Bilang karagdagan sa iba't ibang mga sensor, ang pagsukat ng mga transduser ay mayroon ding kasalukuyang output, na kadalasang ginagamit sa mga sistema ng automation.

Transducer- isang aparato para sa pag-convert ng mga antas ng boltahe, halimbawa, 220V o isang kasalukuyang ng ilang sampu o daan-daang amperes sa isang kasalukuyang signal na 4...20mA. Dito, ang antas ng de-koryenteng signal ay na-convert lamang, at hindi ang representasyon ng ilang pisikal na dami (bilis, daloy, presyon) sa elektrikal na anyo.

Ngunit, bilang isang patakaran, ang isang solong sensor ay hindi sapat. Ang ilan sa mga pinakasikat na sukat ay ang mga sukat ng temperatura at presyon. Ang bilang ng mga naturang punto sa mga modernong pabrika ay maaaring umabot sa ilang sampu-sampung libo. Alinsunod dito, ang bilang ng mga sensor ay malaki din. Samakatuwid, ang ilang mga analog sensor ay madalas na konektado sa isang controller nang sabay-sabay. Siyempre, hindi ilang libo nang sabay-sabay, mabuti kung iba ang isang dosena. Ang ganitong koneksyon ay ipinapakita sa Figure 7.

Figure 7. Pagkonekta ng maramihang mga analog sensor sa controller

Ang figure na ito ay nagpapakita kung paano ang isang boltahe na angkop para sa conversion sa isang digital code ay nakuha mula sa isang kasalukuyang signal. Kung mayroong ilang mga ganoong signal, hindi lahat ay pinoproseso nang sabay-sabay, ngunit pinaghihiwalay sa oras at multiplex, kung hindi, isang hiwalay na ADC ay kailangang mai-install sa bawat channel.

Para sa layuning ito, ang controller ay may circuit switching circuit. Ang functional diagram ng switch ay ipinapakita sa Figure 8.

Figure 8. Analog sensor channel switch (picture clickable)

Ang kasalukuyang mga signal ng loop na na-convert sa boltahe sa buong pagsukat ng risistor (UR1...URn) ay pinapakain sa input ng analog switch. Ang mga control signal ay halili na pumasa sa output ng isa sa mga signal na UR1...URn, na pinalakas ng amplifier, at halili na dumarating sa input ng ADC. Ang boltahe na na-convert sa isang digital code ay ibinibigay sa controller.

Ang scheme, siyempre, ay napaka-pinasimple, ngunit ito ay lubos na posible na isaalang-alang ang prinsipyo ng multiplexing sa loob nito. Ito ay humigit-kumulang kung paano binuo ang module para sa pag-input ng mga analog signal ng MSTS controllers (microprocessor system ng mga teknikal na paraan) na ginawa ng Smolensk PC "Prolog". Hitsura Ang MCTS controller ay ipinapakita sa Figure 9.

Larawan 9. controller ng MSTS

Ang paggawa ng naturang mga controller ay matagal nang hindi na ipinagpatuloy, bagaman sa ilang mga lugar, malayo sa pinakamahusay, ang mga controllers na ito ay nagsisilbi pa rin. Ang mga museum exhibit na ito ay pinapalitan ng mga controllers ng mga bagong modelo, karamihan ay imported (Chinese).

Kung ang controller ay naka-mount sa isang metal cabinet, inirerekumenda na ikonekta ang shielding braids sa cabinet grounding point. Ang haba ng mga linya ng pagkonekta ay maaaring umabot ng higit sa dalawang kilometro, na kinakalkula gamit ang naaangkop na mga formula. Wala tayong bibilangin dito, pero maniwala ka sa akin, totoo ito.

Bagong sensor, bagong controller

Sa pagdating ng mga bagong controller, bagong analog sensors gamit ang HART protocol(Highway Addressable Remote Transducer), na isinasalin bilang "Pagsukat ng transducer na tinutugunan nang malayuan sa pamamagitan ng isang highway."

Ang output signal ng sensor (field device) ay isang analog current signal sa hanay na 4...20 mA, kung saan ang isang frequency-modulated (FSK - Frequency Shift Keying) na signal ng digital na komunikasyon ay nakapatong.

Figure 10: Analog Sensor Output sa pamamagitan ng HART Protocol

Ang figure ay nagpapakita ng isang analog signal, at isang sine wave na kumikiliti sa paligid nito na parang ahas. Ito ay isang frequency modulated signal. Ngunit hindi pa ito isang digital na signal; Kapansin-pansin sa figure na ang dalas ng sinusoid kapag nagpapadala ng isang lohikal na zero ay mas mataas (2.2 KHz) kaysa kapag nagpapadala ng isang yunit (1.2 KHz). Ang paghahatid ng mga senyas na ito ay isinasagawa ng isang kasalukuyang may amplitude na ± 0.5 mA ng isang sinusoidal na hugis.

Ito ay kilala na ang average na halaga ng sinusoidal signal ay zero, samakatuwid, ang paghahatid ng digital na impormasyon ay hindi nakakaapekto sa output kasalukuyang ng 4...20 mA sensor. Ginagamit ang mode na ito kapag nagko-configure ng mga sensor.

Ang komunikasyon sa HART ay nagagawa sa dalawang paraan. Sa unang kaso, ang karaniwang isa, dalawang aparato lamang ang maaaring makipagpalitan ng impormasyon sa isang dalawang-wire na linya, habang ang output analog signal na 4...20 mA ay nakasalalay sa sinusukat na halaga. Ginagamit ang mode na ito kapag nagko-configure ng mga field device (mga sensor).

Sa pangalawang kaso, hanggang sa 15 sensor ay maaaring konektado sa isang dalawang-wire na linya, ang bilang nito ay tinutukoy ng mga parameter ng linya ng komunikasyon at ang kapangyarihan ng power supply. Ito ay multipoint mode. Sa mode na ito, ang bawat sensor ay may sariling address sa hanay na 1...15, kung saan ina-access ito ng control device.

Ang sensor na may address 0 ay hindi nakakonekta sa linya ng komunikasyon. Ang pagpapalitan ng data sa pagitan ng sensor at ng control device sa multipoint mode ay isinasagawa lamang sa pamamagitan ng frequency signal. Ang kasalukuyang signal ng sensor ay naayos sa kinakailangang antas at hindi nagbabago.

Sa kaso ng multipoint na komunikasyon, nangangahulugan ang data hindi lamang ang aktwal na mga resulta ng pagsukat ng sinusubaybayang parameter, kundi pati na rin ang isang buong hanay ng lahat ng uri ng impormasyon ng serbisyo.

Una sa lahat, ito ay mga sensor address, control command, at configuration parameter. At ang lahat ng impormasyong ito ay ipinadala sa dalawang-wire na linya ng komunikasyon. Posible bang maalis din ang mga ito? Totoo, dapat itong gawin nang maingat, sa mga kaso lamang kung saan ang wireless na koneksyon ay hindi makakaapekto sa kaligtasan ng kinokontrol na proseso.

Ito ay lumiliko na maaari mong mapupuksa ang mga wire. Noong 2007, ang WirelessHART Standard ay nai-publish na ang transmission medium ay ang walang lisensyang 2.4 GHz frequency, kung saan maraming wireless computer device ang gumagana, kabilang ang mga wireless local area network. Samakatuwid, ang mga aparatong WirelessHART ay maaari ding gamitin nang walang anumang mga paghihigpit. Ipinapakita ng Figure 11 ang WirelessHART wireless network.

Larawan 11. WirelessHART network

Pinalitan ng mga teknolohiyang ito ang lumang analog kasalukuyang loop. Ngunit hindi ito sumusuko sa posisyon nito, malawak itong ginagamit hangga't maaari.