ayrık sensörler

Bu algoritma, kalıbı kapatırken çarpmayı önlemenizi sağlar, aksi takdirde kalıp küçük parçalara ayrılabilir. Aynı hız değişimi kalıp açıldığında da gerçekleşir. Burada zaten iki kontak sensörü vazgeçilmezdir.

Analog sensörlerin uygulanması

Şekil 2. Wheatstone Köprüsü

Analog sensörlerin bağlanması

Analog sensör çıkışları

Ancak durum, kural olarak, tek bir sensörle yeterli değildir. En popüler ölçümlerden bazıları sıcaklık ve basınç ölçümleridir. Modern üretim tesislerinde bu tür noktaların sayısı on binlerce kişiye ulaşabilir. Buna göre sensör sayısı da fazladır. Bu nedenle, birkaç analog sensör genellikle aynı anda bir kontrolöre bağlanır. Tabii ki, aynı anda birkaç bin değil, bir düzine farklıysa iyidir. Bu bağlantı Şekil 7'de gösterilmiştir.

Şekil 7. Birden fazla analog sensörün denetleyiciye bağlanması

Bu şekil, bir dijital koda dönüştürmeye uygun bir akım sinyalinden bir voltajın nasıl elde edildiğini gösterir. Bu tür birkaç sinyal varsa, hepsi aynı anda işlenmez, ancak zamana bölünür, çoğullanır, aksi takdirde her kanala ayrı bir ADC kurulması gerekir.

Bunun için kontrolör bir devre anahtarlama devresine sahiptir. Anahtarın fonksiyonel şeması Şekil 8'de gösterilmiştir.

Şekil 8. Analog sensör kanal anahtarı (tıklanabilir resim)

Ölçüm direnci (UR1 ... URn) boyunca gerilime dönüştürülen akım döngü sinyalleri, analog anahtarın girişine beslenir. Kontrol sinyalleri, amplifikatör tarafından yükseltilen UR1 ... URn sinyallerinden birinin çıkışına dönüşümlü olarak geçer ve dönüşümlü olarak ADC'nin girişine ulaşır. Dijital koda dönüştürülen voltaj kontrolöre beslenir.

Elbette şema çok basitleştirilmiştir, ancak içindeki çoğullama ilkesini düşünmek oldukça mümkündür. Smolensk'te Prolog PC tarafından üretilen MCTS kontrolörlerinin (teknik araçların mikroişlemci sistemi) analog sinyallerini girmek için modül yaklaşık olarak bu şekilde inşa edilmiştir.

Bu tür denetleyicilerin piyasaya sürülmesi uzun süredir durduruldu, ancak bazı yerlerde en iyi olmaktan çok uzak, bu denetleyiciler hala hizmet veriyor. Bu müze sergileri, çoğunlukla ithal edilen (Çince) yeni kontrolör modelleri ile değiştiriliyor.

Kontrolör metal bir kabine monte edilmişse, örgülü blendajın kabin topraklama noktasına bağlanması tavsiye edilir. Bağlantı hatlarının uzunluğu, uygun formüllere göre hesaplanan iki kilometreden fazla olabilir. Burada hiçbir şeyi saymayacağız, ama inan bana, bu böyle.

Yeni sensörler, yeni kontrolörler

Yeni kontrol cihazlarının gelmesiyle birlikte, "Omurga üzerinden uzaktan adreslenebilir Verici" olarak tercüme edilen HART protokolü (Otoyol Adreslenebilir Uzaktan Dönüştürücü) üzerinde çalışan yeni analog vericiler ortaya çıktı.

Sensörün (saha cihazı) çıkış sinyali, frekans modülasyonlu (FSK - Frequency Shift Keying) dijital iletişim sinyalinin eklendiği 4… 20mA aralığının bir analog akım sinyalidir.

Sinüzoidal sinyalin ortalama değerinin sıfıra eşit olduğu bilinmektedir, bu nedenle dijital bilgilerin iletimi 4 ... 20mA sensörünün çıkış akımını etkilemez. Bu mod, sensörleri yapılandırırken kullanılır.

HART iletişimi iki şekilde gerçekleşir. İlk durumda, standart olan, sadece iki cihaz iki telli bir hat üzerinden bilgi alışverişi yapabilirken analog çıkış sinyali 4 ... 20mA ölçülen değere bağlıdır. Bu mod, saha cihazlarını (sensörler) yapılandırırken kullanılır.

İkinci durumda, sayısı iletişim hattının parametreleri ve güç kaynağının gücü ile belirlenen iki telli hatta 15'e kadar sensör bağlanabilir. Bu çok noktalı bir iletişim modudur. Bu modda, her sensörün kontrol cihazı tarafından kullanılan 1 ... 15 aralığında kendi adresi vardır.

0 adresli sensörün iletişim hattıyla bağlantısı kesildi. Multidrop modunda sensör ve kontrol cihazı arasındaki veri alışverişi sadece bir frekans sinyali ile gerçekleştirilir. Sensörün akım sinyali istenilen seviyede sabitlenir ve değişmez.

Çok noktalı iletişim durumunda, veriler yalnızca kontrol edilen parametrenin gerçek ölçüm sonuçları değil, aynı zamanda her türlü hizmet bilgisinin tamamı anlamına gelir.

Öncelikle sensörlerin, kontrol komutlarının, ayarların adresleri bunlar. Ve tüm bu bilgiler iki telli iletişim hatları üzerinden iletilir. Onlardan da kurtulmak mümkün mü? Doğru, bu, yalnızca kablosuz bağlantının kontrollü işlemin güvenliğini etkileyemediği durumlarda dikkatli bir şekilde yapılmalıdır.

Bu teknolojiler eski analog akım döngüsünün yerini almıştır. Ancak konumlarından vazgeçmez, mümkün olan her yerde yaygın olarak kullanılır.

Mekanizmaları ve birimleri kontrol etmek için teknolojik süreçlerin otomasyonu sürecinde, çeşitli fiziksel büyüklüklerin ölçümleriyle uğraşmak gerekir. Bu, bir sıvının veya gazın sıcaklığı, basıncı ve akış hızı, dönme frekansı, ışık yoğunluğu, mekanizmaların parçalarının konumu hakkında bilgi ve çok daha fazlası olabilir. Bu bilgi sensörler kullanılarak elde edilir. Burada, önce mekanizmaların parçalarının konumu hakkında.

ayrık sensörler

En basit sensör sıradan bir mekanik kontaktır: kapı açıldı - kontak açıldı, kapatıldı - kapandı. Böyle basit bir sensör ve verilen çalışma algoritması genellikle hırsız alarmlarında kullanılır. İki konumu olan, örneğin bir su vanası olan öteleme hareketine sahip bir mekanizma için iki kontağa ihtiyacınız olacaktır: bir kontak kapalı - vana kapalı, diğeri kapalı - kapalı.

Daha karmaşık bir öteleme hareketi algoritması, bir termoplastik makinenin kalıbını kapatmak için bir mekanizmaya sahiptir. Başlangıçta kalıp açıktır, bu başlangıç ​​pozisyonudur. Bu pozisyonda bitmiş ürünler kalıptan çıkarılır. Ardından işçi koruyucu çiti kapatır ve kalıp kapanmaya başlar, yeni bir çalışma döngüsü başlar.

Kalıp yarıları arasındaki mesafe yeterince büyüktür. Bu nedenle, ilk başta kalıp hızlı hareket eder ve yarılar kapanana kadar belirli bir mesafede limit anahtarı tetiklenir, hareket hızı önemli ölçüde azalır ve kalıp düzgün bir şekilde kapanır.

Dolayısıyla temas tabanlı sensörler kesikli veya ikili, kapalı - açık veya 1 ve 0 olmak üzere iki konuma sahiptir. Yani bir olayın meydana geldiğini veya olmadığını söyleyebiliriz. Yukarıdaki örnekte, kontaklar birkaç noktayı "yakalar": hareketin başlangıcı, hızı düşürme noktası, hareketin sonu.

Geometride, bir noktanın boyutu yoktur, sadece bir nokta ve bu kadar. Ya olabilir (bizim durumumuzda olduğu gibi hareketin yörüngesinde bir kağıt parçası üzerinde) ya da basitçe mevcut değildir. Bu nedenle, noktaları algılamak için ayrık sensörler kullanılır. Belki burada bir noktayla karşılaştırma pek uygun değildir, çünkü pratik amaçlar için ayrık bir sensörün doğruluğunu kullanırlar ve bu doğruluk geometrik bir noktadan çok daha fazladır.

Ancak mekanik temasın kendisi güvenilir bir şey değildir. Bu nedenle, mümkün olan her yerde mekanik kontaklar, yakınlık sensörleri ile değiştirilir. En basit seçenek kamış anahtarlardır: mıknatıs yaklaştı, kontak kapandı. Manyetik anahtarın çalışmasının doğruluğu arzulanan çok şey bırakıyor; bu tür sensörleri sadece kapıların konumunu belirlemek için kullanın.

Çeşitli yakınlık sensörleri daha karmaşık ve doğru bir seçenek olarak düşünülmelidir. Metal bayrak yuvaya girdiyse, sensör tetiklendi. Bu tür sensörlere örnek olarak çeşitli serilerdeki BVK (End Contactless Switch) sensörleri verilebilir. Bu tür sensörlerin tepki doğruluğu (hareket farkı) 3 milimetredir.

BVK serisi sensör

Şekil 1. BVK serisi sensör

BVK 24V sensörlerinin besleme gerilimi, kontrol devresi ile daha fazla koordinasyon için ara röleleri bağlamak için oldukça yeterli olan yük akımı 200mA. BVK sensörleri çeşitli ekipmanlarda bu şekilde kullanılır.

BVK sensörlerine ek olarak BTP, KVP, PIP, KVD, PISCH tipi sensörler de kullanılmaktadır. Her seride, sayılarla belirtilen, örneğin BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211 gibi çeşitli sensör türleri vardır.

Bahsedilen tüm sensörler temassız ayrıktır, temel amaçları mekanizma ve düzenek parçalarının konumunu belirlemektir. Doğal olarak bu sensörlerden çok daha fazlası var ve hepsini tek bir yazıda yazmak mümkün değil. Çeşitli kontak sensörleri daha da yaygındır ve hala yaygın kullanım bulmaktadır.

Analog sensörlerin uygulanması

Ayrık sensörlerin yanı sıra analog sensörler de otomasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Amaçları, genel olarak olduğu gibi değil, gerçek zamanlı olarak çeşitli fiziksel nicelikler hakkında bilgi elde etmektir. Daha doğrusu, fiziksel bir miktarın (basınç, sıcaklık, aydınlatma, akış hızı, voltaj, akım) iletişim hatları aracılığıyla kontrolöre iletilmeye uygun bir elektrik sinyaline dönüştürülmesi ve daha sonraki işlemler.

Analog sensörler genellikle kontrolörden yeterince uzağa yerleştirilir, bu nedenle genellikle saha cihazları olarak adlandırılırlar. Bu terim genellikle teknik literatürde kullanılır.

Bir analog sensör genellikle birkaç parçadan oluşur. En önemli kısım hassas unsurdur - sensör. Amacı, ölçülen değeri bir elektrik sinyaline dönüştürmektir. Ancak sensörden alınan sinyal genellikle küçüktür. Amplifikasyona uygun bir sinyal elde etmek için, sensör çoğunlukla bir köprü devresine - bir Wheatstone köprüsüne - bağlanır.

Wheatstone köprüsü

Şekil 2. Wheatstone Köprüsü

Bir köprü devresinin asıl amacı, direnci doğru bir şekilde ölçmektir. AD köprüsünün köşegenine bir DC kaynağı bağlanır. Skalanın ortasında sıfır olan orta noktası olan hassas bir galvanometre diğer diyagonalle bağlanır. R2 kesiciyi döndürerek direnç Rx'in direncini ölçmek için köprü dengelenmelidir, galvanometre iğnesini sıfıra ayarlayın.

Cihazın okunun bir yönde sapması, R2 direncinin dönüş yönünü belirlemenizi sağlar. Ölçülen direncin değeri, direnç R2'nin tutacağı ile hizalanan ölçek tarafından belirlenir. Köprü için denge koşulu, R1 / R2 ve Rx / R3 oranlarının eşitliğidir. Bu durumda, BC noktaları arasında sıfır potansiyel farkı elde edilir ve V galvanometresinden hiçbir akım geçmez.

R1 ve R3 dirençlerinin direnci çok doğru seçilir, yayılmaları minimum olmalıdır. Sadece bu durumda, köprüdeki küçük bir dengesizlik bile diyagonal BC'nin geriliminde yeterince fark edilir bir değişikliğe neden olur. Çeşitli analog sensörlerin algılama elemanlarını (sensörlerini) bağlamak için kullanılan köprünün bu özelliğidir. Peki, o zaman her şey basit, bir teknoloji meselesi.

Sensörden alınan sinyali kullanmak için, daha fazla işlenmesi gerekir - amplifikasyon ve bir kontrol devresi - bir kontrolör tarafından iletim ve işleme için uygun bir çıkış sinyaline dönüştürme. Çoğu zaman, analog sensörlerin çıkış sinyali akımdır (analog akım döngüsü), daha az sıklıkla voltajdır.

Neden tam olarak akım? Buradaki nokta, analog sensörlerin çıkış aşamalarının akım kaynaklarına dayalı olmasıdır. Bu, bağlantı hatlarının direncinin çıkış sinyali üzerindeki etkisinden kurtulmanızı sağlar, uzun bağlantı hatları kullanın.

Daha fazla dönüşüm basittir. Akım sinyali, akımı bilinen bir dirence sahip bir dirençten geçirmenin yeterli olduğu voltaja dönüştürülür. Ölçüm direnci üzerindeki voltaj düşüşü, Ohm kanunu U = I * R'ye göre elde edilir.

Örneğin, 100 Ohm'luk bir direnç boyunca 10 mA'lık bir akım için, 1 volt kadar 10 * 100 = 1000 mV'luk bir voltaj elde edilecektir! Bu durumda, sensörün çıkış akımı, bağlantı tellerinin direncine bağlı değildir. Tabii makul sınırlar içinde.

Analog sensörlerin bağlanması

Ölçüm direnci üzerinden elde edilen voltaj, kontrolöre giriş için uygun olan dijital forma kolayca dönüştürülebilir. Dönüştürme, analogdan dijitale dönüştürücüler ADC kullanılarak gerçekleştirilir.

Dijital veriler, seri veya paralel kod ile kontrolöre iletilir. Her şey belirli bağlantı şemasına bağlıdır. Basitleştirilmiş bir analog sensör bağlantı şeması Şekil 3'te gösterilmektedir.

Analog sensör bağlantısı

Şekil 3. Analog sensör bağlama (büyütmek için resme tıklayın)

Aktüatörler kontrolöre bağlanır veya kontrolörün kendisi otomasyon sisteminin parçası olan bir bilgisayara bağlanır.

Doğal olarak, analog sensörler, elemanlarından biri bağlantı elemanlarına sahip bir mahfaza olan eksiksiz bir tasarıma sahiptir. Örnek olarak, Şekil 4, Zond-10 tipi bir gösterge basınç sensörünün görünümünü göstermektedir.

Gösterge basınç sensörü Zond-10

Şekil 4. Aşırı basınç sensörü Zond-10

Sensörün altında boru hattına bağlantı için bağlantı dişi görebilirsiniz ve sağda siyah kapağın altında iletişim hattını kontrolöre bağlamak için bir konektör vardır.

Dişli bağlantı, tavlanmış bir bakır rondela (sensörün teslimat setine dahildir) kullanılarak sızdırmaz hale getirilir ve hiçbir şekilde fum bant veya ketenden sarılarak kapatılmaz. Bu, sensörü takarken içeride bulunan sensör elemanını deforme etmemek için yapılır.

Analog sensör çıkışları

Standartlara göre üç akım sinyali aralığı vardır: 0 ... 5mA, 0 ... 20mA ve 4 ... 20mA. Aralarındaki fark nedir ve özellikleri nelerdir?

Çoğu zaman, çıkış akımının bağımlılığı, ölçülen değerle doğru orantılıdır, örneğin, borudaki basınç ne kadar yüksek olursa, sensörün çıkışındaki akım o kadar büyük olur. Bazen ters anahtarlama kullanılsa da: daha büyük bir çıkış akımı, sensör çıkışında ölçülen değerin minimum değerine karşılık gelir. Her şey kullanılan kontrolörün tipine bağlıdır. Hatta bazı sensörler doğrudan ters anahtarlamaya sahiptir.

0 ... 5mA aralığının çıkış sinyali çok küçüktür ve bu nedenle girişime açıktır. Böyle bir sensörün sinyali ölçülen parametrenin sabit bir değerinde dalgalanıyorsa, sensör çıkışına paralel olarak 0,1 ... 1 µF kapasiteli bir kapasitör kurulması tavsiye edilir. Daha kararlı bir akım sinyali 0 ... 20mA aralığındadır.

Ancak bu aralıkların her ikisi de iyi değil, çünkü ölçeğin başlangıcındaki sıfır, ne olduğunu açık bir şekilde belirlememize izin vermiyor. Yoksa ölçülen sinyal, prensipte mümkün olan sıfır seviyesine mi ulaştı, yoksa iletişim hattı basitçe mi kesildi? Bu nedenle, mümkünse bu aralıkların kullanımından vazgeçmeye çalışırlar.

4… 20mA aralığında bir çıkış akımına sahip analog sensörlerin sinyalinin daha güvenilir olduğu kabul edilir. Gürültü bağışıklığı oldukça yüksektir ve ölçülen sinyal sıfır seviyesine sahip olsa bile alt sınırı 4mA olacaktır, bu da iletişim hattının kopmadığını söylememize olanak sağlar.

4 ... 20mA aralığının bir başka iyi özelliği de sensörlerin kendisine güç sağlayan akım olduğundan, sensörlerin yalnızca iki kablo kullanılarak bağlanabilmesidir. Bu onun tüketim akımı ve aynı zamanda bir ölçüm sinyalidir.

4…20mA sensörler için güç kaynağı Şekil 5'te gösterildiği gibi açılır. Aynı zamanda Zond-10 sensörleri de diğerleri gibi, stabilize kaynaklara rağmen pasaporta göre 10…38V geniş bir besleme voltajı aralığına sahiptir. 24V voltaj ile en sık kullanılır.

Analog bir sensörün harici bir güç kaynağına bağlanması

Rakam 5. Analog bir sensörü harici bir güç kaynağına bağlama

Bu şema aşağıdaki öğeleri ve tanımları içerir. Rsh, ölçüm şöntünün direnci, Rl1 ve Rl2, iletişim hatlarının dirençleridir. Ölçüm doğruluğunu artırmak için Rsh olarak hassas bir ölçüm direnci kullanılmalıdır. Güç kaynağından gelen akımın akışı oklarla gösterilmiştir.

Güç kaynağının çıkış akımının + 24V terminalinden geçtiğini, Rl1 hattı üzerinden sensör terminali + AO2'ye ulaştığını, sensörden geçtiğini ve sensör çıkış kontağı - AO2, Rl2 bağlantı hattından geçtiğini görmek kolaydır. Rsh direnci -24V güç kaynağı terminaline döner. İşte bu, devre kapalı, akım akıyor.

Kontrolör bir 24V güç kaynağı içeriyorsa, sensör veya ölçüm dönüştürücü, Şekil 6'da gösterilen şemaya göre bağlanabilir.

Dahili olarak çalışan bir denetleyiciye bir analog sensör bağlama

Şekil 6. Dahili olarak çalışan bir denetleyiciye bir analog sensör bağlama

Bu şemada bir eleman daha gösterilmektedir - bir balast direnci Rb. Amacı, iletişim hattı kapatıldığında veya analog sensör arızalandığında ölçüm direncini korumaktır. Direnç Rb'nin takılması istenmesine rağmen isteğe bağlıdır.

Çeşitli sensörlerin yanı sıra otomasyon sistemlerinde oldukça sık kullanılan ölçüm transdüserleri ile akım çıkışı da sağlanmaktadır.

Ölçüm dönüştürücüsü - voltaj seviyelerini, örneğin 220V veya birkaç on veya yüzlerce amperlik akımı 4 ... 20mA'lık bir akım sinyaline dönüştürmek için bir cihaz. Burada, elektrik sinyalinin seviyesi basitçe dönüştürülür ve belirli bir fiziksel miktar (hız, akış hızı, basınç) elektriksel biçimde temsil edilmez.

Ancak durum, kural olarak, tek bir sensörle yeterli değildir. En popüler ölçümlerden bazıları sıcaklık ve basınç ölçümleridir. Modern fabrikalardaki bu tür noktaların sayısı birkaç düzineye ulaşabilir.

aynısını oku

• Duvar lambası çeşitleri ve kullanım özellikleri
• Potansiyel fark, elektromotor kuvvet ve voltaj hakkında
• Elektrik tüketimi dışında sayaç tarafından neler belirlenebilir?
• Elektrikli ürünlerin kalitesini değerlendirme kriterleri hakkında
• Özel bir ev için daha iyi olan nedir - tek fazlı veya üç fazlı giriş?
• Bir kır evi için voltaj dengeleyici nasıl seçilir
• Peltier etkisi: bir elektrik akımının sihirli etkisi
• Bir apartman dairesinde bir TV kablosunu kablolama ve bağlama uygulaması - sürecin özellikleri
• Kablolama sorunları: ne yapmalı ve nasıl düzeltilmeli?
• Floresan lambalar T5: beklentiler ve uygulama sorunları
• Geri çekilebilir soket şeritleri: kullanım ve bağlantı pratiği
• Elektronik amplifikatörler. Bölüm 2. Ses frekans yükselticileri
• Bir kır evinde elektrikli ekipmanın ve kablolamanın doğru çalışması
• Evde güvenli voltaj kullanmanın öne çıkan özellikleri
• Elektronik öğrenmeye yeni başlayanlar için temel araçlar ve cihazlar
• Kondansatörler: amaç, cihaz, çalışma prensibi
• Geçici temas direnci nedir ve bununla nasıl başa çıkılır?
• Gerilim röleleri: neler var, nasıl seçilir ve bağlanır?
• Özel bir ev için daha iyi olan nedir - tek fazlı veya üç fazlı giriş?
• Elektronik devrelerde kapasitörler. Bölüm 2. Aşamalar arası iletişim, filtreler, jeneratörler
• Güç kaynağı yetersiz olduğunda konfor nasıl sağlanır
• Bir mağazadan bir otomat satın alırken, onun iyi çalışır durumda olduğundan nasıl emin olabilirsiniz?
• 12 voltluk aydınlatma ağları için kablo boyutu nasıl seçilir
• Şebeke gücünün yetersiz olması durumunda su ısıtıcısı ve pompa bağlama yöntemi
• İndüktörler ve manyetik alanlar. Bölüm 2. Elektromanyetik indüksiyon ve endüktans
• İşlemsel yükselteçler. Bölüm 2. İdeal işlemsel yükselteç
• Mikrodenetleyiciler nelerdir (amaç, cihaz, yazılım)
• Kompakt bir floresan lambanın ömrünü uzatma (temizlikçi)
• Geri besleme olmadan işlemsel yükselteçleri değiştirmek için devreler
• Dairenin elektrik dağıtım panosunun değiştirilmesi
• Elektrik kablolarında bakır ve alüminyum neden bağlanamaz?

1950'lerden beri akım döngüsü, izleme ve kontrol amacıyla ölçüm dönüştürücülerinden gelen verileri iletmek için kullanılmıştır. Düşük uygulama maliyeti, yüksek gürültü bağışıklığı ve sinyalleri uzun mesafelerde iletme yeteneği ile mevcut döngünün endüstriyel koşullarda çalışmak için özellikle uygun olduğu ortaya çıktı. Bu materyal, mevcut döngünün temel ilkelerinin, tasarımın temellerinin, ayarın tanımına ayrılmıştır.

İnverterden veri aktarmak için akımın kullanılması

Endüstriyel sensörler, bir sinyal voltajı kullanan termokupllar veya gerinim ölçerler gibi diğer dönüştürücülerin çoğunun aksine, verileri iletmek için genellikle bir akım sinyali kullanır. Bilgi aktarımının bir parametresi olarak voltajı kullanan dönüştürücülerin aslında birçok endüstriyel görevde etkin bir şekilde kullanılmasına rağmen, akım karakteristiklerinin kullanılmasının tercih edildiği birkaç uygulama vardır. Endüstriyel koşullarda sinyal iletimi için voltaj kullanıldığında önemli bir dezavantaj, kablolu iletişim hatlarının direnci nedeniyle uzun mesafelerde iletimi sırasında sinyalin zayıflamasıdır. Elbette, sinyal kaybını önlemek için cihazların yüksek giriş empedansını kullanabilirsiniz. Ancak bu tür cihazlar, yakındaki motorlar, tahrik kayışları veya yayın vericileri tarafından üretilen gürültüye karşı çok hassas olacaktır.

Birinci Kirchhoff yasasına göre, bir düğüme akan akımların toplamı, bir düğümden akan akımların toplamına eşittir.
Teoride devrenin başında akan akımın sonuna kadar ulaşması gerekir,
Şekil 1'de gösterildiği gibi. 1.

1. Birinci Kirchhoff yasasına göre, devrenin başlangıcındaki akım sonundaki akıma eşittir.

Bu, ölçüm döngüsünün çalıştığı temel ilkedir.Akım döngüsünün (ölçüm döngüsü) herhangi bir yerinde akımı ölçmek aynı sonucu verir. Düşük empedanslı akım sinyalleri ve veri toplama alıcıları kullanarak endüstriyel uygulamalar, gelişmiş gürültü bağışıklığından ve artan bağlantı uzunluğundan büyük ölçüde yararlanabilir.

Akım döngüsü bileşenleri
Akım döngüsünün ana bileşenleri, Şekil 2'de gösterildiği gibi bir DC güç kaynağı, bir birincil dönüştürücü, bir veri toplama cihazı ve bunları arka arkaya bağlayan kabloları içerir.

incir. 2. Akım döngüsünün fonksiyonel diyagramı.

Bir DC güç kaynağı sisteme güç sağlar. Verici, kablolardaki akımı 4 ila 20 mA aralığında düzenler; burada 4 mA canlı bir sıfırı ve 20 mA maksimum sinyali temsil eder.
0 mA (akım yok) açık devre anlamına gelir. Veri toplayıcı, düzenlenmiş akımın değerini ölçer. Akımı ölçmek için etkili ve doğru bir yöntem, veri toplama cihazının (Şekil 2'de) ölçüm yükselticisinin girişine hassas bir direnç-şönt takarak akımı bir ölçüm voltajına dönüştürmek ve sonuçta şu sonucu elde etmektir: dönüştürücünün çıkışındaki sinyali açık bir şekilde yansıtır.

Akım döngüsünün ilkesini daha iyi anlamanıza yardımcı olmak için, örneğin aşağıdaki özelliklere sahip bir dönüştürücüye sahip bir sistem tasarımı düşünün:

Dönüştürücü, basıncı ölçmek için kullanılır
Ölçüm cihazından 2000 fit uzakta bulunan verici
Veri toplayıcı tarafından ölçülen akım, operatöre vericiye uygulanan basınç miktarı hakkında bilgi sağlar.

Uygun bir dönüştürücü seçimi ile başlayalım.

Mevcut sistem tasarımı

Dönüştürücü seçimi

Mevcut bir sistemi tasarlamanın ilk adımı bir dönüştürücü seçmektir. Ölçülen değerin türü (akış, basınç, sıcaklık vb.) ne olursa olsun, verici seçiminde önemli bir faktör çalışma voltajıdır. Sadece güç kaynağının dönüştürücüye bağlanması, iletişim hattındaki akım miktarını düzenlemeyi mümkün kılar. Güç kaynağının voltaj değeri kabul edilebilir sınırlar içinde olmalıdır: gereken minimumdan fazla, maksimum değerden az, bu da invertere zarar verebilir.

Örnekte gösterilen mevcut sistem için, seçilen dönüştürücü, basıncı ölçer ve 12 ila 30 V arasında bir çalışma voltajına sahiptir. Dönüştürücü seçildiğinde, uygulanan basıncın doğru bir temsilini sağlamak için akım sinyalini doğru bir şekilde ölçmek gerekir. verici.

Akım Ölçümü için Veri Toplama Cihazı Seçme

Bir akım sistemi kurarken dikkat edilmesi gereken önemli bir husus, toprak devresinde bir akım döngüsünün oluşmasını önlemektir. Bu gibi durumlarda yaygın bir teknik izolasyondur. Yalıtım kullanarak, oluşumu Şekil 3'te açıklanan toprak döngüsünün etkisinden kaçınabilirsiniz.

Şekil 3. toprak döngüsü

Toprak döngüleri, bir devrede farklı potansiyel konumlarda iki terminal bağlandığında oluşur. Bu fark, iletişim hattında ölçümlerde hatalara yol açabilecek ek akımın ortaya çıkmasına neden olur.
Toplama izolasyonu, Şekil 4'te gösterildiği gibi, sinyal kaynağının topraklamasının ölçüm cihazının giriş yükselticisinin toprağından elektriksel olarak ayrılmasını ifade eder.

İzolasyon bariyerinden akım geçemeyeceğinden, amplifikatörün toprak noktaları ve sinyal kaynağı aynı potansiyeldedir. Bu, yanlışlıkla bir toprak döngüsü oluşturma olasılığını ortadan kaldırır.

4. İzole bir devrede ortak mod voltajı ve sinyal voltajı

İzolasyon ayrıca yüksek ortak mod voltajlarının varlığında veri toplayıcının zarar görmesini önler. Ortak mod, bir enstrümantasyon amplifikatörünün her iki girişinde de bulunan aynı polariteye sahip bir voltajdır. Örneğin, Şekil 4'te. hem pozitif (+) hem de negatif (-) amplifikatör girişleri +14 V ortak mod voltajına sahiptir. Birçok veri toplayıcı maksimum ± 10 V giriş aralığına sahiptir. Veri toplayıcı izole edilmemişse ve ortak mod voltajı maksimum giriş aralığının dışındaysa, cihaza zarar verebilirsiniz. Şekil 4'teki amplifikatör girişindeki normal (sinyal) voltaj sadece +2 V olmasına rağmen, +14 V eklenmesi +16 V ile sonuçlanabilir.
(Sinyal voltajı amplifikatörün "+" ve "-" arasındaki voltajdır, çalışma voltajı normal ve ortak mod voltajlarının toplamıdır), bu da daha düşük çalışma voltajlı kollektörler için tehlikeli bir voltaj seviyesini temsil eder.

İzolasyon ile amplifikatörün ortak noktası toprak referansından elektriksel olarak ayrılır. Şekil 4'teki devrede, amplifikatörün ortak noktasındaki potansiyel, +14 V seviyesine "yükseltilir". Bu teknik, giriş voltajının değerinin 16'dan 2 V'a düşmesine neden olur. Şimdi veri toplama, cihaz artık aşırı gerilim hasarı riski altında değildir. (İzolatörlerin reddedebilecekleri maksimum ortak mod voltajına sahip olduğunu unutmayın.)

Veri toplayıcı izole edilip korunduğunda, akım döngüsünü tamamlamanın son adımı uygun bir güç kaynağı seçmektir.

Güç kaynağı seçimi

Hangi güç kaynağının ihtiyaçlarınıza en uygun olduğunu belirlemek kolaydır. Bir akım döngüsünde çalışırken, güç kaynağı, sistemin tüm elemanlarındaki voltaj düşüşlerinin toplamına eşit veya bundan daha büyük bir voltaj vermelidir.

Örneğimizdeki veri toplayıcı, akımı ölçmek için hassas bir şönt kullanır.
Bu direnç üzerindeki voltaj düşüşünü hesaplamak gerekir. Tipik bir şönt direnci 249 Ω'luk bir dirence sahiptir. 4 .. 20 mA akım döngüsünde bir akım aralığı için temel hesaplamalar
şunları göster:

ben * R = U
0,004A * 249Ω = 0,996 V
0,02A * 249Ω = 4,98 V

249 Ω dirençli bir şönt ile, veri toplama cihazının girişindeki voltajı basınç dönüştürücünün çıkış sinyalinin değeri ile bağlayarak 1 ila 5 V aralığında bir voltajı kaldırabiliriz.
Belirtildiği gibi, basınç dönüştürücüsü minimum 12 V ve maksimum 30 V'luk bir çalışma voltajı gerektirir. Hassas şönt direnci boyunca voltaj düşüşünün dönüştürücünün çalışma voltajına eklenmesi aşağıdakileri verir:

12V + 5V = 17V

İlk bakışta, 17V'luk bir voltaj yeterlidir, ancak, elektrik direncine sahip tellerin oluşturduğu güç kaynağı üzerindeki ek yükü hesaba katmak gerekir.
Sensörün sayaçlardan uzak olduğu durumlarda akım döngüsünü hesaplarken kurşun direnç faktörünü dikkate almalısınız. Bakır teller, uzunluklarıyla doğru orantılı olan bir DC direncine sahiptir. Bu örnekteki basınç dönüştürücü ile, güç kaynağının çalışma voltajını belirlerken bağlantı uzunluğunun 2000 fit'ini hesaba katmanız gerekir. Katı bakır kablonun lineer direnci 2,62 Ω / 100 ft. Bu direnci hesaba katmak aşağıdakileri verir:

2.000 fit uzunluğundaki bir çekirdeğin direnci 2.000 * 2.62 / 100 = 52.4 m'dir.
Bir çekirdekteki voltaj düşüşü 0,02 * 52,4 = 1,048 V olacaktır.
Devreyi tamamlamak için iki kabloya ihtiyaç vardır, ardından iletişim hattının uzunluğu iki katına çıkar ve
toplam voltaj düşüşü 2.096 V olacaktır. Bu, vericiden aşağı akışa olan 2.000 fit mesafe nedeniyle yaklaşık 2,1 V ile sonuçlanır. Tüm devre elemanlarındaki voltaj düşüşlerini toplayarak şunları elde ederiz:
2.096V + 12V + 5V = 19.096V

Bu devreye güç sağlamak için 17 V kullandıysanız, basınç dönüştürücüye sağlanan voltaj, kurşun direnci ve şönt direncindeki düşüş nedeniyle minimum çalışma voltajının altında olacaktır. Tipik bir 24V güç kaynağı seçmek, dönüştürücünün güç gereksinimlerini karşılayacaktır. Ek olarak, basınç sensörünü daha uzak bir mesafeye yerleştirmek için bir voltaj rezervi vardır.

Doğru dönüştürücünün, toplama cihazının, kablo uzunluklarının ve güç kaynağının seçimi ile basit akım döngüsünün tasarımı tamamlanır. Daha karmaşık uygulamalar için sisteme ek ölçüm kanalları dahil edebilirsiniz.

Mekanizmaları ve birimleri kontrol etmek için teknolojik süreçlerin otomasyonu sürecinde, çeşitli fiziksel büyüklüklerin ölçümleriyle uğraşmak gerekir. Bu, bir sıvının veya gazın sıcaklığı, basıncı ve akış hızı, dönme frekansı, ışık yoğunluğu, mekanizmaların parçalarının konumu hakkında bilgi ve çok daha fazlası olabilir. Bu bilgi sensörler kullanılarak elde edilir. Burada, önce mekanizmaların parçalarının konumu hakkında.

ayrık sensörler

En basit sensör sıradan bir mekanik kontaktır: kapı açıldı - kontak açıldı, kapatıldı - kapandı. Böyle basit bir sensör ve verilen iş algoritması genellikle. İki konumu olan, örneğin bir su vanası olan öteleme hareketine sahip bir mekanizma için iki kontağa ihtiyacınız olacaktır: bir kontak kapalı - vana kapalı, diğeri kapalı - kapalı.

Daha karmaşık bir öteleme hareketi algoritması, bir termoplastik makinenin kalıbını kapatmak için bir mekanizmaya sahiptir. Başlangıçta kalıp açıktır, bu başlangıç ​​pozisyonudur. Bu pozisyonda bitmiş ürünler kalıptan çıkarılır. Ardından işçi koruyucu çiti kapatır ve kalıp kapanmaya başlar, yeni bir çalışma döngüsü başlar.

Kalıp yarıları arasındaki mesafe yeterince büyüktür. Bu nedenle, ilk başta kalıp hızlı hareket eder ve yarılar kapanana kadar belirli bir mesafede limit anahtarı tetiklenir, hareket hızı önemli ölçüde azalır ve kalıp düzgün bir şekilde kapanır.

Bu algoritma, kalıbı kapatırken çarpmayı önlemenizi sağlar, aksi takdirde kalıp küçük parçalara ayrılabilir. Aynı hız değişimi kalıp açıldığında da gerçekleşir. Burada zaten iki kontak sensörü vazgeçilmezdir.

Dolayısıyla temas tabanlı sensörler kesikli veya ikili, kapalı - açık veya 1 ve 0 olmak üzere iki konuma sahiptir. Yani bir olayın meydana geldiğini veya olmadığını söyleyebiliriz. Yukarıdaki örnekte, kontaklar birkaç noktayı "yakalar": hareketin başlangıcı, hızı düşürme noktası, hareketin sonu.

Geometride, bir noktanın boyutu yoktur, sadece bir nokta ve bu kadar. Ya olabilir (bizim durumumuzda olduğu gibi hareketin yörüngesinde bir kağıt parçası üzerinde) ya da basitçe mevcut değildir. Bu nedenle, noktaları algılamak için ayrık sensörler kullanılır. Belki burada bir noktayla karşılaştırma pek uygun değildir, çünkü pratik amaçlar için ayrık bir sensörün doğruluğunu kullanırlar ve bu doğruluk geometrik bir noktadan çok daha fazladır.

Ancak mekanik temasın kendisi güvenilir bir şey değildir. Bu nedenle, mümkün olan her yerde mekanik kontaklar, yakınlık sensörleri ile değiştirilir. En basit seçenek kamış anahtarlardır: mıknatıs yaklaştı, kontak kapandı. Manyetik anahtarın çalışmasının doğruluğu arzulanan çok şey bırakıyor; bu tür sensörleri sadece kapıların konumunu belirlemek için kullanın.

Çeşitli yakınlık sensörleri daha karmaşık ve doğru bir seçenek olarak düşünülmelidir. Metal bayrak yuvaya girdiyse, sensör tetiklendi. Bu tür sensörlere örnek olarak çeşitli serilerdeki BVK (End Contactless Switch) sensörleri verilebilir. Bu tür sensörlerin tepki doğruluğu (hareket farkı) 3 milimetredir.

Şekil 1. BVK serisi sensör

BVK 24V sensörlerinin besleme gerilimi, kontrol devresi ile daha fazla koordinasyon için ara röleleri bağlamak için oldukça yeterli olan yük akımı 200mA. BVK sensörleri çeşitli ekipmanlarda bu şekilde kullanılır.

BVK sensörlerine ek olarak BTP, KVP, PIP, KVD, PISCH tipi sensörler de kullanılmaktadır. Her seride, sayılarla belirtilen, örneğin BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211 gibi çeşitli sensör türleri vardır.

Bahsedilen tüm sensörler temassız ayrıktır, temel amaçları mekanizma ve düzenek parçalarının konumunu belirlemektir. Doğal olarak bu sensörlerden çok daha fazlası var ve hepsini tek bir yazıda yazmak mümkün değil. Çeşitli kontak sensörleri daha da yaygındır ve hala yaygın kullanım bulmaktadır.

Analog sensörlerin uygulanması

Ayrık sensörlerin yanı sıra analog sensörler de otomasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Amaçları, genel olarak olduğu gibi değil, gerçek zamanlı olarak çeşitli fiziksel nicelikler hakkında bilgi elde etmektir. Daha doğrusu, fiziksel bir miktarın (basınç, sıcaklık, aydınlatma, akış hızı, voltaj, akım) iletişim hatları aracılığıyla kontrolöre iletilmeye uygun bir elektrik sinyaline dönüştürülmesi ve daha sonraki işlemler.

Analog sensörler genellikle kontrolörden yeterince uzakta bulunur, bu yüzden genellikle saha cihazları... Bu terim genellikle teknik literatürde kullanılır.

Bir analog sensör genellikle birkaç parçadan oluşur. En önemli kısım algılama elemanıdır - sensör... Amacı, ölçülen değeri bir elektrik sinyaline dönüştürmektir. Ancak sensörden alınan sinyal genellikle küçüktür. Amplifikasyona uygun bir sinyal elde etmek için, sensör genellikle bir köprü devresine dahil edilir - Wheatstone köprüsü.

Şekil 2. Wheatstone Köprüsü

Bir köprü devresinin asıl amacı, direnci doğru bir şekilde ölçmektir. AD köprüsünün köşegenine bir DC kaynağı bağlanır. Skalanın ortasında sıfır olan orta noktası olan hassas bir galvanometre diğer diyagonalle bağlanır. R2 kesiciyi döndürerek direnç Rx'in direncini ölçmek için köprü dengelenmelidir, galvanometre iğnesini sıfıra ayarlayın.

Cihazın okunun bir yönde sapması, R2 direncinin dönüş yönünü belirlemenizi sağlar. Ölçülen direncin değeri, direnç R2'nin tutacağı ile hizalanan ölçek tarafından belirlenir. Köprü için denge koşulu, R1 / R2 ve Rx / R3 oranlarının eşitliğidir. Bu durumda, BC noktaları arasında sıfır potansiyel farkı elde edilir ve V galvanometresinden hiçbir akım geçmez.

R1 ve R3 dirençlerinin direnci çok doğru seçilir, yayılmaları minimum olmalıdır. Sadece bu durumda, köprüdeki küçük bir dengesizlik bile diyagonal BC'nin geriliminde yeterince fark edilir bir değişikliğe neden olur. Çeşitli analog sensörlerin algılama elemanlarını (sensörlerini) bağlamak için kullanılan köprünün bu özelliğidir. Peki, o zaman her şey basit, bir teknoloji meselesi.

Sensörden alınan sinyali kullanmak için daha fazla işlenmesi gerekir - amplifikasyon ve kontrol devresi tarafından iletim ve işleme için uygun bir çıkış sinyaline dönüştürme - kontrolör... Çoğu zaman, analog sensörlerin çıkış sinyali akımdır (analog akım döngüsü), daha az sıklıkla voltajdır.

Neden tam olarak akım? Buradaki nokta, analog sensörlerin çıkış aşamalarının akım kaynaklarına dayalı olmasıdır. Bu, bağlantı hatlarının direncinin çıkış sinyali üzerindeki etkisinden kurtulmanızı sağlar, uzun bağlantı hatları kullanın.

Daha fazla dönüşüm basittir. Akım sinyali, akımı bilinen bir dirence sahip bir dirençten geçirmenin yeterli olduğu voltaja dönüştürülür. Ölçüm direnci üzerindeki voltaj düşüşü, Ohm kanunu U = I * R'ye göre elde edilir.

Örneğin, 100 Ohm'luk bir direnç boyunca 10 mA'lık bir akım için, 1 volt kadar 10 * 100 = 1000 mV'luk bir voltaj elde edilecektir! Bu durumda, sensörün çıkış akımı, bağlantı tellerinin direncine bağlı değildir. Tabii makul sınırlar içinde.

Analog sensörlerin bağlanması

Ölçüm direnci üzerinden elde edilen voltaj, kontrolöre giriş için uygun olan dijital forma kolayca dönüştürülebilir. Dönüşüm ile yapılır analogdan dijitale dönüştürücüler ADC.

Dijital veriler, seri veya paralel kod ile kontrolöre iletilir. Her şey belirli bağlantı şemasına bağlıdır. Basitleştirilmiş bir analog sensör bağlantı şeması Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3. Analog sensör bağlama (büyütmek için resme tıklayın)

Aktüatörler kontrolöre bağlanır veya kontrolörün kendisi otomasyon sisteminin parçası olan bir bilgisayara bağlanır.

Doğal olarak, analog sensörler, elemanlarından biri bağlantı elemanlarına sahip bir mahfaza olan eksiksiz bir tasarıma sahiptir. Örnek olarak, Şekil 4, Zond-10 tipi bir gösterge basınç sensörünün görünümünü göstermektedir.

Şekil 4. Aşırı basınç sensörü Zond-10

Sensörün altında boru hattına bağlantı için bağlantı dişi görebilirsiniz ve sağda siyah kapağın altında iletişim hattını kontrolöre bağlamak için bir konektör vardır.

Dişli bağlantı, tavlanmış bir bakır rondela (sensörün teslimat setine dahildir) kullanılarak sızdırmaz hale getirilir ve hiçbir şekilde fum bant veya ketenden sarılarak kapatılmaz. Bu, sensörü takarken içeride bulunan sensör elemanını deforme etmemek için yapılır.

Analog sensör çıkışları

Standartlara göre üç akım sinyali aralığı vardır: 0 ... 5mA, 0 ... 20mA ve 4 ... 20mA. Aralarındaki fark nedir ve özellikleri nelerdir?

Çoğu zaman, çıkış akımının bağımlılığı, ölçülen değerle doğru orantılıdır, örneğin, borudaki basınç ne kadar yüksek olursa, sensörün çıkışındaki akım o kadar büyük olur. Bazen ters anahtarlama kullanılsa da: daha büyük bir çıkış akımı, sensör çıkışında ölçülen değerin minimum değerine karşılık gelir. Her şey kullanılan kontrolörün tipine bağlıdır. Hatta bazı sensörler doğrudan ters anahtarlamaya sahiptir.

0 ... 5mA aralığının çıkış sinyali çok küçüktür ve bu nedenle girişime açıktır. Böyle bir sensörün sinyali ölçülen parametrenin sabit bir değerinde dalgalanıyorsa, sensör çıkışına paralel olarak 0,1 ... 1 µF kapasiteli bir kapasitör kurulması tavsiye edilir. Daha kararlı bir akım sinyali 0 ... 20mA aralığındadır.

Ancak bu aralıkların her ikisi de iyi değil, çünkü ölçeğin başlangıcındaki sıfır, ne olduğunu açık bir şekilde belirlememize izin vermiyor. Yoksa ölçülen sinyal, prensipte mümkün olan sıfır seviyesine mi ulaştı, yoksa iletişim hattı basitçe mi kesildi? Bu nedenle, mümkünse bu aralıkların kullanımından vazgeçmeye çalışırlar.

4… 20mA aralığında bir çıkış akımına sahip analog sensörlerin sinyalinin daha güvenilir olduğu kabul edilir. Gürültü bağışıklığı oldukça yüksektir ve ölçülen sinyal sıfır seviyesine sahip olsa bile alt sınırı 4mA olacaktır, bu da iletişim hattının kopmadığını söylememize olanak sağlar.

4 ... 20mA aralığının bir başka iyi özelliği de sensörlerin kendisine güç sağlayan akım olduğundan, sensörlerin yalnızca iki kablo kullanılarak bağlanabilmesidir. Bu onun tüketim akımı ve aynı zamanda bir ölçüm sinyalidir.

4…20mA sensörler için güç kaynağı Şekil 5'te gösterildiği gibi açılır. en sık 24V voltajla kullanılır.

Rakam 5. Analog bir sensörü harici bir güç kaynağına bağlama

Bu şema aşağıdaki öğeleri ve tanımları içerir. Rsh, ölçüm şöntünün direnci, Rl1 ve Rl2, iletişim hatlarının dirençleridir. Ölçüm doğruluğunu artırmak için Rsh olarak hassas bir ölçüm direnci kullanılmalıdır. Güç kaynağından gelen akımın akışı oklarla gösterilmiştir.

Güç kaynağının çıkış akımının + 24V terminalinden geçtiğini, Rl1 hattı üzerinden sensör terminali + AO2'ye ulaştığını, sensörden geçtiğini ve sensör çıkış kontağı - AO2, Rl2 bağlantı hattından geçtiğini görmek kolaydır. Rsh direnci -24V güç kaynağı terminaline döner. İşte bu, devre kapalı, akım akıyor.

Kontrolör bir 24V güç kaynağı içeriyorsa, sensör veya ölçüm dönüştürücü, Şekil 6'da gösterilen şemaya göre bağlanabilir.

Şekil 6. Dahili olarak çalışan bir denetleyiciye bir analog sensör bağlama

Bu şemada bir eleman daha gösterilmektedir - bir balast direnci Rb. Amacı, iletişim hattı kapatıldığında veya analog sensör arızalandığında ölçüm direncini korumaktır. Direnç Rb'nin takılması istenmesine rağmen isteğe bağlıdır.

Çeşitli sensörlerin yanı sıra otomasyon sistemlerinde oldukça sık kullanılan ölçüm transdüserleri ile akım çıkışı da sağlanmaktadır.

Ölçüm dönüştürücü- voltaj seviyelerini, örneğin 220V'yi veya birkaç on veya yüzlerce amperlik akımı 4 ... 20mA'lık bir akım sinyaline dönüştürmek için bir cihaz. Burada, elektrik sinyalinin seviyesi basitçe dönüştürülür ve belirli bir fiziksel miktar (hız, akış hızı, basınç) elektriksel biçimde temsil edilmez.

Ancak durum, kural olarak, tek bir sensörle yeterli değildir. En popüler ölçümlerden bazıları sıcaklık ve basınç ölçümleridir. Modern üretim tesislerinde bu tür noktaların sayısı on binlerce kişiye ulaşabilir. Buna göre sensör sayısı da fazladır. Bu nedenle, birkaç analog sensör genellikle aynı anda bir kontrolöre bağlanır. Tabii ki, aynı anda birkaç bin değil, bir düzine farklıysa iyidir. Bu bağlantı Şekil 7'de gösterilmiştir.

Şekil 7. Birden fazla analog sensörün denetleyiciye bağlanması

Bu şekil, bir dijital koda dönüştürmeye uygun bir akım sinyalinden bir voltajın nasıl elde edildiğini gösterir. Bu tür birkaç sinyal varsa, hepsi aynı anda işlenmez, ancak zamana bölünür, çoğullanır, aksi takdirde her kanala ayrı bir ADC kurulması gerekir.

Bunun için kontrolör bir devre anahtarlama devresine sahiptir. Anahtarın fonksiyonel şeması Şekil 8'de gösterilmiştir.

Şekil 8. Analog sensör kanal anahtarı (tıklanabilir resim)

Ölçüm direnci (UR1 ... URn) boyunca gerilime dönüştürülen akım döngü sinyalleri, analog anahtarın girişine beslenir. Kontrol sinyalleri, amplifikatör tarafından yükseltilen UR1 ... URn sinyallerinden birinin çıkışına dönüşümlü olarak geçer ve dönüşümlü olarak ADC'nin girişine ulaşır. Dijital koda dönüştürülen voltaj kontrolöre beslenir.

Elbette şema çok basitleştirilmiştir, ancak içindeki çoğullama ilkesini düşünmek oldukça mümkündür. Smolensk'te Prolog PC tarafından üretilen MCTS kontrolörlerinin (teknik araçların mikroişlemci sistemi) analog sinyallerini girmek için modül yaklaşık olarak bu şekilde inşa edilmiştir. MCTS kontrolörünün dış görünümü Şekil 9'da gösterilmektedir.

Şekil 9. MCTS denetleyicisi

Bu tür denetleyicilerin piyasaya sürülmesi uzun süredir durduruldu, ancak bazı yerlerde en iyi olmaktan çok uzak, bu denetleyiciler hala hizmet veriyor. Bu müze sergileri, çoğunlukla ithal edilen (Çince) yeni kontrolör modelleri ile değiştiriliyor.

Kontrolör metal bir kabine monte edilmişse, örgülü blendajın kabin topraklama noktasına bağlanması tavsiye edilir. Bağlantı hatlarının uzunluğu, uygun formüllere göre hesaplanan iki kilometreden fazla olabilir. Burada hiçbir şeyi saymayacağız, ama inan bana, bu böyle.

Yeni sensörler, yeni kontrolörler

Yeni kontrolörlerin ortaya çıkmasıyla ve yeni analog HART vericileri Otoyol Adreslenebilir Uzak Dönüştürücü.

Sensörün (saha cihazı) çıkış sinyali, frekans modülasyonlu (FSK - Frequency Shift Keying) dijital iletişim sinyalinin eklendiği 4… 20mA aralığının bir analog akım sinyalidir.

Şekil 10. HART analog sensör çıkış sinyali

Şekil bir analog sinyali ve etrafındaki bir yılan gibi bir sinüzoid bobini göstermektedir. Bu, frekans modülasyonlu bir sinyaldir. Ama bu hiç dijital bir sinyal değil, henüz tanınmadı. Şekilde, mantıksal bir sıfır iletirken sinüzoidin frekansının, bir sıfır iletirken (1.2KHz) olduğundan daha yüksek (2.2KHz) olduğu fark edilir. Bu sinyaller, genliği ± 0,5 mA olan sinüzoidal bir akım tarafından iletilir.

Sinüzoidal sinyalin ortalama değerinin sıfıra eşit olduğu bilinmektedir, bu nedenle dijital bilgilerin iletimi 4 ... 20mA sensörünün çıkış akımını etkilemez. Bu mod, sensörleri yapılandırırken kullanılır.

HART iletişimi iki şekilde gerçekleşir. İlk durumda, standart olan, sadece iki cihaz iki telli bir hat üzerinden bilgi alışverişi yapabilirken analog çıkış sinyali 4 ... 20mA ölçülen değere bağlıdır. Bu mod, saha cihazlarını (sensörler) yapılandırırken kullanılır.

İkinci durumda, sayısı iletişim hattının parametreleri ve güç kaynağının gücü ile belirlenen iki telli hatta 15'e kadar sensör bağlanabilir. Bu çok noktalı bir iletişim modudur. Bu modda, her sensörün kontrol cihazı tarafından kullanılan 1 ... 15 aralığında kendi adresi vardır.

0 adresli sensörün iletişim hattıyla bağlantısı kesildi. Multidrop modunda sensör ve kontrol cihazı arasındaki veri alışverişi sadece bir frekans sinyali ile gerçekleştirilir. Sensörün akım sinyali istenilen seviyede sabitlenir ve değişmez.

Çok noktalı iletişim durumunda, veriler yalnızca kontrol edilen parametrenin gerçek ölçüm sonuçları değil, aynı zamanda her türlü hizmet bilgisinin tamamı anlamına gelir.

Öncelikle sensörlerin, kontrol komutlarının, ayarların adresleri bunlar. Ve tüm bu bilgiler iki telli iletişim hatları üzerinden iletilir. Onlardan da kurtulmak mümkün mü? Doğru, bu, yalnızca kablosuz bağlantının kontrollü işlemin güvenliğini etkileyemediği durumlarda dikkatli bir şekilde yapılmalıdır.

Tellerden kurtulabileceğiniz ortaya çıktı. Zaten 2007'de WirelessHART Standardı yayınlandı, iletim ortamı, kablosuz yerel alan ağları da dahil olmak üzere birçok bilgisayar kablosuz cihazının çalıştığı lisanssız 2,4 GHz frekansıdır. Bu nedenle WirelessHART cihazları herhangi bir kısıtlama olmaksızın kullanılabilir. Şekil 11, bir WirelessHART kablosuz ağını göstermektedir.

Şekil 11. WirelessHART Ağı

Bu teknolojiler eski analog akım döngüsünün yerini almıştır. Ancak konumlarından vazgeçmez, mümkün olan her yerde yaygın olarak kullanılır.