Mga discrete na sensor

Ang ganitong algorithm ay nag-iwas sa epekto kapag ang amag ay sarado, kung hindi, maaari lamang itong hatiin sa maliliit na piraso. Ang parehong pagbabago sa bilis ay nangyayari kapag ang amag ay binuksan. Dito, kailangang-kailangan ang dalawang contact sensor.

Application ng mga analog sensor

Figure 2. Wheatstone bridge

Pagkonekta ng mga analog sensor

Mga Output ng Analog Sensor

Ngunit ang bagay, bilang panuntunan, ay hindi sapat sa isang solong sensor. Ang ilan sa mga pinakasikat na sukat ay ang mga sukat ng temperatura at presyon. Ang bilang ng mga naturang puntos sa modernong mga 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

Ipinapakita ng figure na ito kung paano nakuha ang isang boltahe mula sa isang kasalukuyang signal, na angkop para sa conversion sa isang digital code. Kung mayroong ilang mga ganoong signal, kung gayon ang mga ito ay hindi naproseso nang sabay-sabay, ngunit pinaghihiwalay sa oras, multiplexed, 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 (naki-click na imahe)

Ang kasalukuyang mga signal ng loop na na-convert sa boltahe sa pagsukat ng risistor (UR1…URn) ay pinapakain sa input ng analog switch. Ang mga control signal ay salit-salit na pumasa sa output ng isa sa mga signal na UR1…URn, na pinalakas ng amplifier, at halili na pinapakain 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. Tinatayang ganito ang module para sa input ng mga analog signal ng MCTS controllers (microprocessor system teknikal na paraan) na ginawa ng Smolensk PC "Prologue".

Ang pagpapalabas ng naturang mga controller ay matagal nang hindi na ipinagpatuloy, bagaman sa ilang mga lugar, malayo sa pinakamahusay, ang mga controllers na ito ay ginagamit pa rin. Ang mga eksibit ng museo na ito ay pinapalitan ng mga controllers ng mga bagong modelo, pangunahin ang import (Chinese) na produksyon.

Kung ang controller ay naka-mount sa isang metal cabinet, inirerekomenda na ikonekta ang mga braided shield sa cabinet earth point. Ang haba nagdudugtong na mga linya maaaring umabot ng higit sa dalawang kilometro, na kinakalkula gamit ang mga naaangkop na formula. Hindi kami magbibilang ng anuman dito, ngunit naniniwala na ito ay totoo.

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 trunk."

Ang output signal ng sensor (field device) ay isang analog na kasalukuyang 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 katumbas ng zero, samakatuwid, ang paghahatid ng digital na impormasyon ay hindi nakakaapekto sa output kasalukuyang ng sensor 4 ... 20mA. Ginagamit ang mode na ito kapag nagko-configure ng mga sensor.

Ang komunikasyon ng HART ay nagaganap sa dalawang paraan. Sa unang kaso, ang karaniwang isa, dalawang mga aparato lamang ang maaaring makipagpalitan ng impormasyon sa isang dalawang-wire na linya, habang ang output analog signal 4 ... 20mA ay depende 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 ang 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 na 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.

Ang data sa kaso ng multipoint na komunikasyon ay nangangahulugang hindi lamang ang mga resulta ng mga sukat ng kinokontrol na parameter, kundi pati na rin ang isang buong hanay ng lahat ng uri ng impormasyon ng serbisyo.

Una sa lahat, ito ang mga address ng mga sensor, control command, mga setting. 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 seguridad ng kinokontrol na proseso.

Ito ang mga teknolohiya na pinalitan ang lumang analog kasalukuyang loop. Ngunit hindi rin ito sumusuko sa mga posisyon nito, malawak itong ginagamit hangga't maaari.

Sa proseso ng automation teknolohikal na proseso upang makontrol ang mga mekanismo at yunit, 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, maliwanag na intensity, 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 conventional mechanical contact: ang pinto ay binuksan - ang contact ay bubukas, sarado - ito ay nagsasara. Ang ganitong simpleng sensor, pati na rin ang algorithm ng operasyon sa itaas, ay kadalasang ginagamit sa mga alarma ng magnanakaw. Para sa isang mekanismo na may paggalaw ng pagsasalin, na may dalawang posisyon, halimbawa, isang balbula ng tubig, kakailanganin mo na ng dalawang contact: sarado ang isang contact - sarado ang balbula, sarado ang isa - sarado ito.

Ang isang mas kumplikadong translational motion algorithm ay may mekanismo para sa pagsasara ng molde ng isang injection molding machine. Sa una, ang amag ay bukas, ito ang panimulang posisyon. Sa ganitong posisyon, ang amag ay tinanggal tapos na produkto. Susunod, isinasara ng manggagawa ang proteksiyon na bakod at ang amag ay magsisimulang magsara, magsisimula ang isang bagong ikot 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 sensor na nakabatay sa contact ay discrete o binary, may dalawang posisyon, sarado - bukas o 1 at 0. Sa madaling salita, maaari mong 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 deceleration, 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 sheet ng papel, sa tilapon, tulad ng sa aming kaso) o ito ay hindi umiiral. Samakatuwid, ginagamit ang mga discrete sensor upang makita ang mga punto. Maaaring ang paghahambing sa isang punto ay hindi masyadong angkop dito, dahil para sa mga praktikal na layunin ginagamit nila ang halaga ng katumpakan ng isang discrete sensor, at ang katumpakan na ito ay mas malaki kaysa sa isang geometric na punto.

Ngunit sa sarili nito, ang mekanikal na pakikipag-ugnay ay isang hindi mapagkakatiwalaang bagay. Samakatuwid, hangga't maaari, ang mga mekanikal na contact ay pinapalitan ng mga non-contact sensor. Ang pinakasimpleng opsyon ay reed switch: lumalapit ang magnet, magsasara ang contact. Ang katumpakan ng operasyon ng switch ng tambo ay nag-iiwan ng maraming nais; ang mga naturang sensor ay ginagamit lamang upang matukoy ang posisyon ng mga pinto.

Ang isang mas kumplikado at tumpak na opsyon ay dapat isaalang-alang ang iba't ibang mga non-contact sensor. Kung ang metal na bandila ay pumasok sa puwang, pagkatapos ay gumana ang sensor. Ang mga sensor ng BVK (Proximity Limit Switch) ng iba't ibang serye ay maaaring banggitin bilang isang halimbawa ng mga naturang sensor. Ang katumpakan ng tugon (stroke 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, PISCH. Ang bawat serye ay may ilang mga uri ng mga sensor, na ipinahiwatig ng mga numero, halimbawa, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Ang lahat ng nabanggit na 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; imposibleng isulat ang lahat ng mga 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 lang ganoon sa pangkalahatan, ngunit sa totoong oras. Mas tiyak ang pagbabagong-anyo pisikal na bilang(presyon, temperatura, pag-iilaw, pagkonsumo, 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 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 circuit ng tulay ay upang tumpak na sukatin ang paglaban. Ang isang 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, ang tulay ay dapat na balanse, ang galvanometer na karayom ​​ay dapat itakda sa zero.

Ang paglihis ng arrow ng aparato 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 pagtutol 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 zero potensyal na pagkakaiba ay nakuha sa pagitan ng mga puntos na 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 lamang, kahit na ang isang maliit na kawalan ng timbang ng tulay ay nagiging sanhi ng isang medyo kapansin-pansin na pagbabago sa boltahe ng BC diagonal. Ito ang pag-aari ng tulay na ginagamit upang ikonekta ang mga sensitibong elemento (sensors) ng iba't ibang mga analog sensor. Well, kung gayon ang lahat ay simple, isang bagay ng teknolohiya.

Upang magamit ang signal na natanggap mula sa sensor, kinakailangan ang karagdagang pagproseso nito - 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 batay sa kasalukuyang mga mapagkukunan. Pinapayagan ka nitong mapupuksa ang impluwensya ng paglaban ng mga linya ng pagkonekta sa signal ng output, upang magamit ang mga linya ng pagkonekta na may malaking haba.

Ang karagdagang pagbabago 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 100 Ohm risistor, ang boltahe ay magiging 10 * 100 = 1000 mV, kasing dami ng isang buong 1 volt! Sa kasong ito, ang output kasalukuyang 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 ADC analog-to-digital converter.

Ang digital data ay ipinapadala sa controller sa serial o parallel code. Ang lahat ay nakasalalay sa tiyak na scheme ng paglipat. Pinasimple na wiring diagram 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 overpressure sensor ng Zond-10 type.

Overpressure sensor Zond-10

Figure 4. Overpressure sensor Zond-10

Sa ilalim ng sensor, makikita mo ang connecting 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 ginawa gamit ang isang annealed copper washer (kasama sa paghahatid ng sensor), at hindi sa pamamagitan ng paikot-ikot mula sa fum-tape o linen. 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 anong 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. Kahit na minsan ginagamit ang inverse switching: ang mas malaking output current ay tumutugma sa pinakamababang halaga sinusukat na halaga sa output ng sensor. Ang lahat ay nakasalalay sa uri ng controller na ginamit. Ang ilang mga sensor ay kahit na lumilipat mula sa direkta patungo 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 na may pare-pareho na halaga ng sinusukat na parameter, pagkatapos ay mayroong isang rekomendasyon na mag-install ng isang kapasitor na may kapasidad na 0.1 ... 1 μF kahanay sa output ng sensor. Ang mas matatag ay ang kasalukuyang signal sa hanay na 0…20mA.

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

Ang signal ng mga analog sensor na may kasalukuyang output sa hanay ng 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 4mA, na nagpapahintulot sa amin na sabihin na ang linya ng komunikasyon ay hindi nasira.

Ang isa pang magandang tampok ng 4 ... 20mA na hanay ay ang mga sensor ay maaaring konektado sa dalawang wire lamang, dahil ang sensor mismo ay pinapagana ng kasalukuyang ito. Ito ang kasalukuyang pagkonsumo nito at sa parehong oras ay isang signal ng pagsukat.

Ang power supply para sa mga sensor sa hanay na 4 ... 20mA ay naka-on, tulad ng ipinapakita sa Figure 5. Kasabay nito, ang mga sensor ng Zond-10, tulad ng marami pang iba, ayon sa pasaporte, 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 pagkain

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. Rsh - pagsukat ng shunt risistor, Rl1 at Rl2 - mga resistensya ng linya ng komunikasyon. Upang mapabuti ang katumpakan ng pagsukat, ang isang risistor sa pagsukat ng katumpakan ay dapat gamitin bilang Rsh. Ang pagpasa ng kasalukuyang mula sa power supply ay ipinapakita ng mga arrow.

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

Kung ang controller ay naglalaman ng 24V power supply, ang koneksyon ng isang sensor o pagsukat ng transducer ay posible ayon sa scheme 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 - isang ballast risistor Rb. Ang layunin nito ay upang protektahan ang pagsukat ng risistor sa kaso ng isang maikling circuit sa linya ng komunikasyon o isang malfunction ng analog sensor. Ang pag-install ng isang risistor Rb ay opsyonal, bagaman kanais-nais.

Bilang karagdagan sa iba't ibang mga sensor, ang kasalukuyang output ay mayroon ding mga transducer ng pagsukat, 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 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 ang bagay, bilang panuntunan, ay hindi sapat sa isang solong sensor. 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 isang TV cable sa isang apartment - mga tampok ng proseso
• Mga problema sa mga kable: ano ang gagawin at kung paano ayusin ang mga ito?
• Fluorescent lamp T5: 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 dalas ng audio
• Wastong pagpapatakbo ng mga de-koryenteng kagamitan at mga kable sa isang bahay ng bansa
• Ang mga pangunahing punto ng paggamit ng ligtas na boltahe sa pang-araw-araw na buhay
• 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
• Boltahe relay: ano ang naroroon, 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 kaginhawaan sa hindi sapat na supply ng kuryente
• Paano makasigurado kapag bumibili ng makina sa isang tindahan na ito ay gumagana?
• Paano pumili ng wire cross-section para sa 12 volt lighting network
• Paraan ng pagkonekta ng pampainit ng tubig at isang bomba na may hindi sapat na kapangyarihan ng network
• Inductors at magnetic field. Bahagi 2. Electromagnetic induction at inductance
• mga operational amplifier. Bahagi 2. Mainam na operational amplifier
• Ano ang mga microcontroller (layunin, device, software)
• Ang pagpapahaba ng buhay ng isang compact fluorescent lamp (kasambahay)
• Mga operational amplifier circuit na walang feedback
• Pagpapalit ng electrical switchboard ng apartment
• Bakit hindi maaaring pagsamahin ang tanso at aluminyo sa mga electrical wiring?

Mula noong 1950s, ang kasalukuyang loop ay ginamit upang magpadala ng data mula sa mga transduser sa mga proseso ng pagsubaybay at kontrol. Sa mababang gastos sa pagpapatupad, mataas na kaligtasan sa ingay at kakayahang magpadala ng mga signal sa malalayong distansya, ang kasalukuyang loop ay napatunayang partikular na angkop para sa mga pang-industriyang kapaligiran. Ang materyal na ito ay nakatuon sa paglalarawan ng mga pangunahing prinsipyo ng kasalukuyang loop, ang mga pangunahing kaalaman sa disenyo, pagsasaayos.

Paggamit ng kasalukuyang upang magpadala ng data mula sa converter

Ang mga sensor ng pang-industriya na grado 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 kawalan kapag gumagamit ng boltahe para sa paghahatid ng signal sa mga kondisyong pang-industriya ay ang pagpapahina ng signal kapag ito ay ipinadala sa mahabang distansya dahil sa pagkakaroon ng paglaban. mga linya ng kawad mga koneksyon. 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. isa.

Fig.1. Ayon 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 mababang impedance data acquisition receiver, ang mga pang-industriyang application ay maaaring makinabang nang malaki mula sa pinahusay na kaligtasan sa ingay at pagtaas ng 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 nang sunud-sunod, 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 transmitter ang kasalukuyang sa mga wire mula 4 hanggang 20 mA, kung saan ang 4 mA ay isang live na zero at 20 mA ang pinakamataas na signal.
0 mA (walang kasalukuyang) ay nangangahulugang bukas na circuit. Ang data acquisition device ay sumusukat sa regulated current. Ang isang mahusay at tumpak na paraan para sa pagsukat ng kasalukuyang ay ang pag-install ng isang precision shunt resistor sa input ng measurement amplifier ng data acquisition device (sa Fig. 2) upang i-convert ang kasalukuyang sa isang measurement voltage, upang sa huli ay makakuha ng resulta na malinaw na sumasalamin sa signal sa output ng converter.

Upang matulungan kang mas maunawaan kung paano gumagana ang kasalukuyang loop, isaalang-alang bilang isang halimbawa ang isang disenyo ng system na may isang converter na may mga sumusunod na detalye:

Ang transduser ay ginagamit upang sukatin ang presyon
Ang transmitter 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

Isinasaalang-alang ang halimbawa, magsisimula tayo sa pagpili ng angkop na converter.

Kasalukuyang Disenyo ng System

Pagpili ng converter

Ang unang hakbang sa pagdidisenyo ng kasalukuyang sistema ay ang pagpili ng transduser. Anuman ang uri ng sinusukat na halaga (daloy, presyon, temperatura, atbp.) isang mahalagang salik sa pagpili ng isang converter ay ang operating boltahe nito. Ang pagkonekta lamang sa power supply sa converter ay nagpapahintulot sa iyo na ayusin ang dami ng kasalukuyang sa linya ng komunikasyon. Ang halaga ng boltahe ng power supply 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 halimbawang kasalukuyang sistema, ang napiling transduser ay sumusukat ng presyon at may operating voltage na 12 hanggang 30 V. Kapag napili ang transduser, ang kasalukuyang signal ay dapat na tama na masukat upang magbigay ng tumpak na representasyon ng presyon na inilapat sa transmitter.

Pagpili ng Data Acquisition Device para sa Kasalukuyang Pagsukat

Ang isang mahalagang aspeto na dapat 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 in ibat ibang lugar mga potensyal. Ang pagkakaibang ito ay humahantong sa paglitaw ng karagdagang kasalukuyang sa linya ng komunikasyon, na maaaring humantong sa mga error sa pagsukat.
Ang Data Acquisition Isolation ay tumutukoy sa electrical separation ng signal source ground mula sa instrument input amplifier ground, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.

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

Fig.4. Common-mode na boltahe at boltahe ng signal sa isang nakahiwalay na circuit

Pinipigilan din ng paghihiwalay ang pinsala sa DAQ device sa pagkakaroon ng mataas na mga boltahe ng common-mode. Ang karaniwang mode ay isang boltahe ng parehong polarity na naroroon sa parehong mga input ng isang instrumentation amplifier. Halimbawa, sa Fig.4. parehong positibo (+) at negatibong (-) input ng amplifier ay may +14 V common mode boltahe. Maraming mga data acquisition device ang may maximum na input range na ±10 V. Kung ang data acquisition device ay hindi nakahiwalay at ang common mode na boltahe ay nasa labas ng maximum na input range, maaari mong masira ang device. Kahit na ang normal (signal) na boltahe sa input ng amplifier sa Figure 4 ay +2V lamang, ang pagdaragdag ng +14V ay maaaring magresulta sa boltahe na +16V.
(Ang boltahe ng signal ay ang boltahe sa pagitan ng "+" at "-" ng amplifier, ang operating boltahe ay ang kabuuan ng normal at karaniwang boltahe ng mode), na isang mapanganib na antas ng boltahe para sa mga device 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 +14 V. Ang pamamaraan na ito ay nagiging sanhi ng pagbaba ng halaga ng boltahe ng input mula 16 hanggang 2 V. Ngayong ang data ay kinokolekta, ang aparato ay hindi na nanganganib sa pagkasira ng overvoltage. (Tandaan na ang mga insulator ay may pinakamataas na karaniwang mode na boltahe na maaari nilang tanggihan.)

Kapag nahiwalay at na-secure na ang data collector, ang huling hakbang sa pag-configure ng kasalukuyang loop ay ang pumili ng naaangkop na pinagmumulan ng kuryente.

Pagpili ng Power Supply

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 magbigay ng boltahe na katumbas o mas malaki kaysa sa kabuuan ng pagbaba ng boltahe 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 may resistensya na 249 Ω. Mga pangunahing kalkulasyon para sa kasalukuyang hanay ng kasalukuyang loop 4 .. 20 mA
ipakita ang sumusunod:

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

Sa pamamagitan ng 249 Ω shunt, maaari nating alisin ang boltahe sa hanay mula 1 hanggang 5 V sa pamamagitan ng pag-uugnay sa halaga ng boltahe sa input ng data collector sa halaga ng output signal ng pressure transducer.
Gaya ng nabanggit na, ang pressure transmitter ay nangangailangan ng minimum na operating voltage na 12 V na may maximum na 30 V. Ang pagdaragdag ng pagbaba ng boltahe sa precision shunt resistor sa operating voltage ng transmitter ay nagbibigay ng mga sumusunod:

12V+ 5V=17V

Sa unang sulyap, sapat na ang boltahe ng 17V. 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 DC resistance na direktang proporsyonal sa kanilang haba. Gamit ang pressure transmitter sa halimbawang ito, kailangan mong isaalang-alang ang 2000 talampakan ng haba ng linya kapag tinutukoy ang operating boltahe ng power supply. Ang linear resistance ng isang single-core copper cable ay 2.62 Ω/100 ft. Ang accounting para sa paglaban na ito ay nagbibigay ng mga sumusunod:

Ang paglaban ng isang strand 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 ng dalawang wire, pagkatapos ay doble ang haba ng linya ng komunikasyon, at
ang kabuuang pagbaba ng boltahe ay magiging 2.096 volts. Ang kabuuan ay magiging mga 2.1 volts dahil sa 2000 talampakan ang layo ng converter mula sa pangalawa. Ang pagbubuod ng mga pagbagsak ng boltahe sa lahat ng mga elemento ng circuit, nakukuha namin:
2.096V + 12V+ 5V=19.096V

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

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

Sa proseso ng automation ng mga teknolohikal na proseso para sa kontrol ng 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, maliwanag na intensity, 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 conventional mechanical contact: ang pinto ay binuksan - ang contact ay bubukas, sarado - ito ay nagsasara. Ang ganitong simpleng sensor, pati na rin ang algorithm sa itaas ng trabaho, madalas. Para sa isang mekanismo na may paggalaw ng pagsasalin, na may dalawang posisyon, halimbawa, isang balbula ng tubig, kakailanganin mo na ng dalawang contact: sarado ang isang contact - sarado ang balbula, sarado ang isa - sarado ito.

Ang isang mas kumplikadong translational motion algorithm ay may mekanismo para sa pagsasara ng molde ng isang injection molding machine. Sa una, ang amag ay bukas, ito ang panimulang posisyon. Sa ganitong posisyon, ang mga natapos na produkto ay tinanggal mula sa amag. Susunod, isinasara ng manggagawa ang proteksiyon na bakod at ang amag ay magsisimulang magsara, magsisimula ang isang bagong ikot 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 ganitong algorithm ay nag-iwas sa epekto kapag ang amag ay sarado, kung hindi, maaari lamang itong hatiin sa maliliit na piraso. Ang parehong pagbabago sa bilis ay nangyayari kapag ang amag ay binuksan. Dito, kailangang-kailangan ang dalawang contact sensor.

Kaya, ang mga sensor na nakabatay sa contact ay discrete o binary, may dalawang posisyon, sarado - bukas o 1 at 0. Sa madaling salita, maaari mong 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 deceleration, 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 sheet ng papel, sa tilapon, tulad ng sa aming kaso) o ito ay hindi umiiral. Samakatuwid, ginagamit ang mga discrete sensor upang makita ang mga punto. Maaaring ang paghahambing sa isang punto ay hindi masyadong angkop dito, dahil para sa mga praktikal na layunin ginagamit nila ang halaga ng katumpakan ng isang discrete sensor, at ang katumpakan na ito ay mas malaki kaysa sa isang geometric na punto.

Ngunit sa sarili nito, ang mekanikal na pakikipag-ugnay ay isang hindi mapagkakatiwalaang bagay. Samakatuwid, hangga't maaari, ang mga mekanikal na contact ay pinapalitan ng mga non-contact sensor. Ang pinakasimpleng opsyon ay reed switch: lumalapit ang magnet, magsasara ang contact. Ang katumpakan ng operasyon ng switch ng tambo ay nag-iiwan ng maraming nais; ang mga naturang sensor ay ginagamit lamang upang matukoy ang posisyon ng mga pinto.

Ang isang mas kumplikado at tumpak na opsyon ay dapat isaalang-alang ang iba't ibang mga non-contact sensor. Kung ang metal na bandila ay pumasok sa puwang, pagkatapos ay gumana ang sensor. Ang mga sensor ng BVK (Proximity Limit Switch) ng iba't ibang serye ay maaaring banggitin bilang isang halimbawa ng mga naturang sensor. Ang katumpakan ng tugon (stroke 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, PISCH. Ang bawat serye ay may ilang mga uri ng mga sensor, na ipinahiwatig ng mga numero, halimbawa, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Ang lahat ng nabanggit na 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; imposibleng isulat ang lahat ng mga ito sa isang artikulo. Mas karaniwan at malawak pa ring ginagamit ang iba't ibang 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 lang ganoon 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 sensitibong elemento - 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 circuit ng tulay 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, ang tulay ay dapat na balanse, ang galvanometer na karayom ​​ay dapat itakda sa zero.

Ang paglihis ng arrow ng aparato 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 pagtutol 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 zero potensyal na pagkakaiba ay nakuha sa pagitan ng mga puntos na 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 lamang, kahit na ang isang maliit na kawalan ng timbang ng tulay ay nagiging sanhi ng isang medyo kapansin-pansin na pagbabago sa boltahe ng BC diagonal. Ito ang pag-aari ng tulay na ginagamit upang ikonekta ang mga sensitibong elemento (sensors) ng iba't ibang mga analog sensor. Well, kung gayon ang lahat ay simple, isang bagay ng teknolohiya.

Upang magamit ang signal na natanggap mula sa sensor, kinakailangan ang karagdagang pagproseso nito, - 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 batay sa kasalukuyang mga mapagkukunan. Pinapayagan ka nitong mapupuksa ang impluwensya ng paglaban ng mga linya ng pagkonekta sa signal ng output, upang magamit ang mga linya ng pagkonekta na may malaking haba.

Ang karagdagang pagbabago 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 100 Ohm risistor, ang boltahe ay magiging 10 * 100 = 1000 mV, kasing dami ng isang buong 1 volt! Sa kasong ito, ang output kasalukuyang 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 sa analog-to-digital converters ADC.

Ang digital data ay ipinapadala sa controller sa serial o parallel code. Ang lahat ay nakasalalay sa tiyak na scheme ng paglipat. Ang isang pinasimple na analog sensor connection diagram 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 overpressure sensor ng Zond-10 type.

Figure 4. Overpressure sensor Zond-10

Sa ilalim ng sensor, makikita mo ang connecting 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 ng isang annealed copper washer (ibinigay kasama ng sensor), at hindi sa anumang paraan gamit ang fum-tape o linen. 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 anong 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. Kahit na kung minsan ay ginagamit ang isang kabaligtaran na koneksyon: ang isang mas malaking halaga ng kasalukuyang output ay tumutugma sa pinakamababang halaga ng sinusukat na halaga sa output ng sensor. Ang lahat ay nakasalalay sa uri ng controller na ginamit. Ang ilang mga sensor ay kahit na lumilipat mula sa direkta patungo 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 na may pare-pareho na halaga ng sinusukat na parameter, pagkatapos ay mayroong isang rekomendasyon na mag-install ng isang kapasitor na may kapasidad na 0.1 ... 1 μF kahanay sa output ng sensor. Ang mas matatag ay ang kasalukuyang signal sa hanay na 0…20mA.

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

Ang signal ng mga analog sensor na may kasalukuyang output sa hanay ng 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 4mA, na nagpapahintulot sa amin na sabihin na ang linya ng komunikasyon ay hindi nasira.

Ang isa pang magandang tampok ng 4 ... 20mA na hanay ay ang mga sensor ay maaaring konektado sa dalawang wire lamang, dahil ang sensor mismo ay pinapagana ng kasalukuyang ito. Ito ang kasalukuyang pagkonsumo nito at sa parehong oras ay isang signal ng pagsukat.

Ang power supply para sa mga sensor sa hanay na 4 ... 20mA ay naka-on, tulad ng ipinapakita sa Figure 5. Kasabay nito, ang mga sensor ng Zond-10, tulad ng marami pang iba, ayon sa pasaporte, ay may malawak na hanay ng boltahe ng supply 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. Rsh - pagsukat ng shunt risistor, Rl1 at Rl2 - mga resistensya ng linya ng komunikasyon. Upang mapabuti ang katumpakan ng pagsukat, ang isang risistor sa pagsukat ng katumpakan ay dapat gamitin bilang Rsh. Ang pagpasa ng kasalukuyang mula sa power supply ay ipinapakita ng mga arrow.

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

Kung ang controller ay naglalaman ng 24V power supply, ang koneksyon ng isang sensor o pagsukat ng transducer ay posible ayon sa scheme 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 - isang ballast risistor Rb. Ang layunin nito ay upang protektahan ang pagsukat ng risistor sa kaso ng isang maikling circuit sa linya ng komunikasyon o isang malfunction ng analog sensor. Ang pag-install ng isang risistor Rb ay opsyonal, bagaman kanais-nais.

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

Pagsukat ng transduser- isang aparato para sa pag-convert ng mga antas ng boltahe, halimbawa, 220V o kasalukuyang ng ilang sampu o daan-daang amperes sa isang kasalukuyang signal ng 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 ang bagay, bilang panuntunan, ay hindi sapat sa isang solong sensor. 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-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

Ipinapakita ng figure na ito kung paano nakuha ang isang boltahe mula sa isang kasalukuyang signal, na angkop para sa conversion sa isang digital code. Kung mayroong ilang mga ganoong signal, kung gayon ang mga ito ay hindi naproseso nang sabay-sabay, ngunit pinaghihiwalay sa oras, multiplexed, 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 (naki-click na imahe)

Ang kasalukuyang mga signal ng loop na na-convert sa boltahe sa pagsukat ng risistor (UR1…URn) ay pinapakain sa input ng analog switch. Ang mga control signal ay salit-salit na pumasa sa output ng isa sa mga signal na UR1…URn, na pinalakas ng amplifier, at halili na pinapakain 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. Tinatayang ito ay kung paano ang module para sa input ng mga analog signal ng MCTS controllers (microprocessor system ng mga teknikal na paraan) na ginawa ng Smolensk PC "Prolog" ay binuo. Hitsura Ang MCTS controller ay ipinapakita sa Figure 9.

Larawan 9. controller ng MSTS

Ang pagpapalabas ng naturang mga controller ay matagal nang hindi na ipinagpatuloy, bagaman sa ilang mga lugar, malayo sa pinakamahusay, ang mga controllers na ito ay ginagamit pa rin. Ang mga eksibit ng museo na ito ay pinapalitan ng mga controllers ng mga bagong modelo, pangunahin ang import (Chinese) na produksyon.

Kung ang controller ay naka-mount sa isang metal cabinet, inirerekomenda na ikonekta ang mga braided shield sa cabinet earth point. Ang haba ng mga linya ng pagkonekta ay maaaring umabot ng higit sa dalawang kilometro, na kinakalkula gamit ang naaangkop na mga formula. Hindi kami magbibilang ng anuman dito, ngunit naniniwala na ito ay totoo.

Bagong sensor, bagong controller

Sa pagdating ng mga bagong controller, bagong analog transmitters na may HART protocol(Highway Addressable Remote Transducer)

Ang output signal ng sensor (field device) ay isang analog na kasalukuyang 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. HART Analog Transmitter Output

Ang figure ay nagpapakita ng isang analog signal na may sinusoid coiling sa paligid nito tulad ng isang ahas. Ito ang frequency - modulated signal. Ngunit ito ay hindi isang digital na signal sa lahat, ito ay hindi pa nakikilala. 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 na may amplitude na ± 0.5 mA ng isang sinusoidal na hugis.

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

Ang komunikasyon ng HART ay nagaganap sa dalawang paraan. Sa unang kaso, ang karaniwang isa, dalawang mga aparato lamang ang maaaring makipagpalitan ng impormasyon sa isang dalawang-wire na linya, habang ang output analog signal 4 ... 20mA ay depende 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 ang 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 na 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.

Ang data sa kaso ng multipoint na komunikasyon ay nangangahulugang hindi lamang ang mga resulta ng mga sukat ng kinokontrol na parameter, kundi pati na rin ang isang buong hanay ng lahat ng uri ng impormasyon ng serbisyo.

Una sa lahat, ito ang mga address ng mga sensor, control command, mga setting. 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 seguridad ng kinokontrol na proseso.

Ito ay lumiliko na maaari mong mapupuksa ang mga wire. Noong 2007, nai-publish ang WirelessHART Standard, ang transmission medium ay ang hindi lisensyadong dalas ng 2.4 GHz, kung saan maraming mga computer wireless device ang nagpapatakbo, 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 isang WirelessHART network.

Larawan 11. WirelessHART network

Ito ang mga teknolohiya na pinalitan ang lumang analog kasalukuyang loop. Ngunit hindi rin ito sumusuko sa mga posisyon nito, malawak itong ginagamit hangga't maaari.