Вимірювальні перетворювачі неелектричних величин з уніфікованим вихідним сигналом. Інтелектуальні вимірювальні перетворювачі
Основні характеристики уніфікації
Одним із напрямів розвитку перетворювачів є подальше удосконалення первинних перетворювачів з уніфікованим вихідним сигналом (ВПУС).
Під ВПУС розуміють первинний перетворювач (ПП) та уніфікуючий перетворювач (УП), що поєднані між собою схемно, конструктивно і алгоритмічно для забезпечення уніфікації вихідного сигналу. Такий перетворювач називають перетворювачем з уніфікованим вихідним сигналом або норму-вальним перетворювачем. Останнім часом в зарубіжній літературі з вимірювальної техніки дані перетворювачі називають конди-ціонерами сигналів, а відповідні вимірювальні операції носять назву кондиціонування вимірювального сигналу. Дослівно англійський термін conditioning означає покращувати стан, а термін conditioned – відповідний нормі чи стандарту. Тобто кондиціонований сигнал – це сигнал, що відповідає встановленим нормам.
Вищенаведене є складовою подальшого розвитку державної системи промислових приладів і засобів автоматизації (ДСП).
ДСП – це сукупність уніфікованих рядів блоків, приладів і засобів для одержання, опрацювання та використання інформації, які відповідають єдиним технічним і метрологічним вимогам і мають уніфіковані параметри, а також економічно обгрунтовану точність, надійність, довговічність та естетичність.
Засоби ДСП виготовляються на основі базових елементів з уніфікованими конструкціями, конструктивними параметрами, сигналами і елементами, забезпечують максимально можливий рівень уніфікації і стандартизації.
|
|
|
Нині в межах ДСП випускається понад 2000 типів промислових приладів та засобів автоматизації, які задовольняють потреби народного господарства у засобах автоматизації й у розробці на їх основі необхідних систем автоматичного контролю, керування та управління.
Уніфіковані системи ДСП
Уніфікація сигналів вимірювальної інформації забезпечує гарантований зв’язок між засобами контролю і керування, передачу і обмін інформацією, а також дистанційний зв’язок між пристроями автоматики. На рис. 1.11 представлено класифікацію основних уніфікованих інформаційних сигналів ДСП.
Серед електричних сигналів найбільшого поширення набули уніфіковані сигнали постійного струму ( 
мА; 
мА) і напруги ( 
мВ; 
мВ; В), пневматичний ( 
кПа) та частотні ( 
кГц) сигнали. Вони застосовуються як для передачі інформації від первинних перетворювачів до засобів контролю і керування, а від них до виконавчих механізмів, так і для обміну інформацією між окремими функціонально пов’язаними пристроями системи керування.
Меншою мірою використовуються уніфіковані інформаційні сигнали змінної напруги та частотні. Частотні сигнали, в основному, застосовуються в телемеханічних системах та спеціалізованих технічних комплексах.
|
|
|
Рис. 1.11. Класифікація уніфікованих інформаційних сигналів ДСП
Спрощена структурна схема та принцип дії ВПУС
Одна із можливих структурних схем ВПУС має вигляд, представлений на рис. 1.12.
Рис. 1.12. Структурна схема ВПУС послідовного прямого перетворення
В даній структурній схемі прийнято розрізняти первинний вимірювальний перетворювач (чутливий елемент) і проміжні перетворювачі.
Первинний вимірювальний перетворювач контактує безпосередньо з вимірювальною фізичною величиною.
Проміжні перетворювачі можуть виконувати функції підсилення вихідного сигналу первинного перетворювача, лінеаризацію його функції перетворення (залежності вихідної величини від вхідної), перетворення типу відповідного сигналу тощо.
В якості прикладу розглянемо принципову схему термо-резистивного перетворювача з нормованим вихідним струмовим сигналом (наприклад, 0-5 мА), яка представлена на рис. 1.13.
До складу перетворювача (рис. 1.13) входять такі основні вузли: чотириплечий вимірювальний міст 
постійного струму з джерелом стабілізованого живлення, напругою 
, електронний підсилювач ЕП та навантажувальний опір 
. Вимірювальний міст складається з трьох манганінових резисторів 
, 
, 
, терморезистора 
та лінії зв’язку терморезистора з вимірювальною мостовою схемою. У діагональ живлення 
увімкнено, як зазначалось, джерело живлення постійного струму, напругою , а вимірювальна діагональ 
під’єднана до електронного підсилювача ЕП.
|
|
|
Рис. 1.13. Спрощена принципова схема терморезистивного перетворювача з вихідним уніфікованим струмовим сигналом 0-5 мА
Початковому опору 
терморезистора відповідає у вимірювальній діагоналі сигнал напруги 
. Оскільки на виході підсилювача напруга 
, де 
– коефіцієнт підсилення по напрузі підсилювача ЕП, то в цьому випадку 
, а отже і вихідний струм 
.
З підвищенням температури в об’єкті вимірювання, збільшиться електричний опір терморезистора до величини 
( 
). В цьому випадку 
зростатиме ( 
). Звідси збільшуватиметься напруга 
( 
), а отже вихідний струм 
нормованого перетворювача також збільшуватиметься ( 
). При цьому верхня межа діапазону 0-5 мА визначатиметься величиною опору навантажувального резистора і напругою
|
|
|
,
де 
.
Крім наведеного нормованого перетворювача, з’явилось багато нових перетворювачів теиператури, тиску та інших величин з уніфікованими сигналами постйного струму.
Інтелектуальні вимірювальні перетворювачі
Швидкий розвиток мікропроцесорної техніки, зростання потужності мікропроцесорів при одночасному здешевленні, роблять економічно вигідним включення їх у вимірювальні перетворювачі різних типів. В останні роки за вимірювальними перетворювачами до складу яких входить мікропроцесор, закріпилась назва "інтелектуальні вимірювальні перетворювачі".
Інтелектуальні вимірювальні перетворювачі мають багатоваріантну блочну структуру, один із можливих варіантів якої наведено на рис. 1.14.
Рис. 1.14. Можливий варіант блочної структури інтелектуального вимірювального перетворювача
Тут 
– вимірювальна фізична величина; S – сенсор (первинний вимірювальний перетворювач або чутливий елемент); НП – нормуючий перетворювач; 
– уніфікований електрич-ний сигнал; МК – мікроконтролер; Д – дисплей; БП – блок пам’яті.
Сучасні інтелектуальні вимірювальні перетворювачі набули широкого розповсюдження при вимірюваннях і контролі технологічних процесів в різних галузях промисловості, наприклад, при вимірюваннях і контролі рівня рідин, тиску , витрат, температури, лінійних та кутових розмірів деталей, хімічного складу розчинів, тощо.
Запитання для самоконтролю
1. Що розуміють під вимірювальним перетворювачем з уніфікованим вихідним сигналом (ВПУС)?
2. Аналіз структурної схеми ВПУС.
3. Що розуміють під державною системою промислових приладів і засобів автоматики (ДСП)?
4. Описати принципову схему терморезистивного перетворювача з вихідним уніфікованим струмовим сигналом.
5. Що розуміють під інтелектуальним вимірювальним перетворювачем?
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 779; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!