Датчики выходного сигнала

3.2.1 Измерительные
преобразователи Сапфир-22

Измерительные
преобразователи типа Сапфир-22 предназначены
для контроля абсолютного и избыточного
давления, разрежения и разности давлений
нейтральных и агрессивных сред и
преобразования контролируемого параметра
в унифицированный токовый сигнал с
одним из трех указанных выше диапазонов.

Преобразователь
Сапфир-22 состоит из измерительного
блока и электронного устройства.
Конструкции измерительных блоков
различны для датчиков разных назначений,
а электронные блоки всех датчиков
унифицированы. На рисунке 3.4 изображена
схема датчика с одной из конструкций
измерительного блока.

Рисунок 3.4 –
Преобразователь давления «Сапфир – 22»

Мембранно-рычажный
тензопреобразователь 1
размещен внутри основания 2
в замкнутой
полости 3,
заполненной кремнийорганической
жидкостью, и отделен от контролируемой
среды металлическими гофрированными
мембранами 4.
Мембраны 4
приварены по наружному контуру к
основанию 2
и соединены между собой центральным
штоком 5,
который тягой 6
связан с концом рычага тензопреобразователя
1.
Фланцы 7
с отверстиями для подвода контролируемого
параметра крепятся к основанию 2
болтами; соединение уплотнено прокладками
8. Между
фланцами 7
и мембранами 4
образованы камеры 9
и 10.
Герметичным устройством ввовда с
электрическими проводами 11
основание 2
соединено с электронным преобразователем
12.

Мембранно-рычажный
тензопреобразователь 1
выполнен из монокристалла искусственного
сапфира. Основным его элементом является
тонкая пластина (мембрана), на верхней
поверхности которой нанесены пленочные
кремниевые тензорезисторы (структура
КНС – «кремний на сапфире»).

Воздействие
измеряемой разности давлений (большее
подается в камеру 9,
меньшее – в камеру 12)
вызывает прогиб мембран 4,
от которых через центральный шток 5
и тягу 6
передается на рычаг тензопреобразователя
1.
Это приводит к изгибу (в пределах упругой
деформации) мембраны тензопреобразователя
и изменению сопротивления его
тензорезисторов. Электрический сигнал
от тензопреобразователя передается из
измерительного блока в электронный
преобразователь 12
по проводам через герметичный ввод 11.

Измерительный
блок выдерживает без разрушения
воздействие односторонней перегрузки
рабочим избыточным давлением. Это
обеспечивается тем, что при такой
перегрузке одна из мембран 4
ложится на профилированную поверхность
основания
2.

Электронный
преобразователь 12
смонтирован на платах, размещенных
внутри специального корпуса и включает
в себя преобразователь изменения
сопротивления тензорезисторов в выходной
токовый сигнал, элементы, обеспечивающие
работу преобразователя в заданных
режимах, схему температурной компенсации
и линеаризации выходной характеристики
измерительного блока, элементы настройки
параметров выходного токового сигнала.

3.2.2 Датчики давления
МТ 100

Датчики
давления МТ100 предназначены для
непрерывного пропорционального
преобразования давления (разрежения)
газов и жидкостей в унифицированный
токовый выходной сигнал. В зависимости
от моделей, конструктивных особенностей
и применяемых материалов, контактирующих
с контролируемой средой, они могут быть
использованы для агрессивных и
коагулирующих сред.

В отличии от
приборов Сапфир-22 датчики МТ100 имеют
меньшие габариты за счет объединения
измерительного и электронного блоков
в единую конструкцию и применения
микросхем в электронном блоке.

Электрические
датчики относятся к наиболее важным
элементам систем автоматики. С помощью
датчиков контролируемая или регулируемая
величина преобразуется в сигнал, в
зависимости от изменения которого и
протекает весь процесс регулирования.
Наибольшее распространение в автоматике
получили датчики с электрическим
выходным сигналом. Объясняется это
прежде всего удобством передачи
электрического сигнала на расстояние,
его обработки и возможностью преобразования
электрической энергии в механическую
работу. Кроме электрических распространение
получили механические, гидравлические
и пневматические датчики.

Входным сигналом
датчиков могут быть самые различные
физические величины: механическое
перемещение, скорость, сила, температура,
давление, расход, влажность и др. В
зависимости от вида входного сигнала
различают датчики перемещения, скорости,
силы, температуры и др. Это электрические
датчики неэлектрических величия. При
автоматизации электросетей и
электроустановок возникает необходимость
в получении сигналов, соответствующих
току, напряжению, мощности и другим
электрическим величинам. Для этого
используют датчики тока, напряжения,
мощности и др. В них одна электрическая
величина — входной сигнал — преобразуется
в другую электрическую величину —
выходной сигнал.

По
характеру формирования электрического
выходного сигнала электрические датчики
делятся на параметрические
(пассивные)
и генераторные
(активные).
В параметрических датчиках изменение
входного сигнала вызывает соответствующее
изменение какого-либо параметра
электрической цепи (активного
сопротивления, индуктивности, емкости).
Генераторные датчики являются источниками
электрической энергии, зависящей от
входного сигнала.

Примем
классификацию электрических датчиков
в зависимости от принципа действия или
метода, используемого при преобразовании
входного сигнала в электрический
выходной сигнал. В соответствии с этим
электрические датчики подразделяют на
контактные,
потенциометрические,
тензометрические,
электромагнитные,
пьезоэлектрические,
емкостные,
термоэлектрические,
струнные,
фотоэлектрические,
ультразвуковые
и др. Надо отметить, что этот ряд непрерывно
расширяется — все новые и новые физические
явления используются для преобразования
входных сигналов с развитием науки,
техники, технологии, появлением новых
материалов.

По
характеру изменения выходного сигнала
различают датчики
непрерывного (аналогового) и дискретного
типа.

Независимо от
значения и типа ко всем электрическим
датчикам предъявляются определенные
технические требования. Основными из
них являются надежность, точность,
чувствительность, быстродействие,
минимальные габариты, масса.

Датчики
различают также по диапазону изменения
входного сигнала. Например, одни
электрические датчики температуры
предназначены для измерения температуры
от 0 до 100 °С, а другие — от 0 до 1600 °С.
Очень важно, чтобы диапазон изменения
выходного сигнала был при этом одинаков
(унифицирован) для разных приборов.
Унификация
выходных сигналов датчиков
позволяет использовать общие усилительные
и исполнительные элементы для самых
разных систем автоматики. В нашей стране
такая унификация проведена путем
создания Государственной системы
приборов и средств автоматизации (ГСП).
Унификация элементов и блоков ГСП
ускоряет процесс проектирования и
изготовления систем автоматики, повышает
технологичность конструкций, упрощает
комплектацию, монтаж и эксплуатацию
автоматических систем. Иными словами,
применение элементов и блоков ГСП для
систем автоматики экономически выгодно.

Соседние файлы в папке Тса заочники

ВНИМАНИЕ! НЕ ПОДКЛЮЧАТЬ ПРИБОР К ПИТАНИЮ 220 В!

Взрывозащита

Измерительные приборы компании «АИС-НН» могут иметь два исполнения по виду взрывозащиты: 1Ех d IIС T6 Gb X (взрывобезопасная оболочка) или 0Ех ia IIС T6 Ga Х (искробезопасная цепь).

Для реализации взрывобезопасной оболочки применяют металлорукав, а для искробезопасной цепи- барьер искрозащиты.

Питание

Прежде всего, необходимо запитать сам сигнализатор. Для этого необходимо знать следующее.

Максимальное значение напряжения питания измерительного прибора варьируется в зависимости от исполнения. При искробезопасном исполнении максимальное допустимое значение напряжения достигает 28В, а при взрывозащищенной оболочке 32В.

Если питание осуществляется от источника 24В, то схемы подключения как для искробезопасного исполнения так и взрывобезопасного исполнения имеют простейший вид, представленный на Схемах 1 и 2 соответственно.

Схема 1

В случае, если используется источник питания 220В, то необходимо подключить прибор с использованием блока питания по схемам, изображенным на Схеме 3 (искробезопасное исполнение) и Схеме 4 (взрывобезопасное исполнение).

Схема 3

В дальнейшем все схемы будут приведены для одного вида защиты с блоком питания, чтобы не загромождать пособие. Чтобы получить схемы для альтернативного варианта защиты, в схему необходимо внести лишь незначительные изменения.

Сигнализаторы

Сигнализатор уровня- прибор, определяющий наличие или отсутствие жидкости (или сыпучего продукта) на одном или нескольких заданных уровнях.

Сигнализаторы подразделяются на одноточечные, двухточечные и многоточечные, которые имют одну, две и более точек контроля соответственно. В данном пособии приведены схемы подключения для каждого вида сигнализаторов.

Сигнализатор одноточечный

Одноточечные сигнализаторы могут иметь различные виды выходных сигналов, в зависимости от требований заказчика. Доступны такие варианты выходного сигнала, как : Сухой контакт (SPDT/DPDT), Токовая петля и NAMUR.

Сухой контакт (DPDT/SPDT).

Предлагается «сухой контакт» двух видов:

SPDT (Single Pole, Double Throw)- перекидное реле. Отличительной особенностью является наличие трех контактов. При отсутствии жидкости замкнута пара контактов 3-4, а при срабатывании сигнализатора замыкается другая пара контактов 4-5. Схема подключения для взрывобезопасного исполнения сигнализатора приведена ниже.

Схема 5

DPDT (Double Pole, Double Throw). Эквивалентна двум переключателям SPDT, которые переключаются вместе. Схема подключения сигнализатора в взрывобезопасном исполнении и при таком выходном сигнале имеет вид как на Схеме 6.

Схема 6

Имеется возможность подключения сигнализатора с использованием промежуточного реле (РЭК). Применяются в случаях, когда напряжение, коммутируемое ключом сигнализатора, не соответствует напряжению, необходимому заказчику.

Схема подключения приборов в взрывобезопасном исполнении и при использовании РЭК 78/4 и выходном сигнале SPDT имеет вид как на Схеме 7.

Схема 7

Если необходим выходной релейный сигнал DPDT с использованием РЭК 78/4, то Схема 7 преобразуется в Схему 8.

Схема 8

Так же применяется сигнал типа «токовая петля». В основном используются три разновидности данного сигнала 4/20, 8/16 и 7/14.

В токе сигнала закодировано конкретное значение уровня жидкости. Например для сигнала 4/20: 4 мА соответствует минимальному значению уровня жидкости, а 20 мА, соответственно, максимальному.

Для одноточечного сигнализатора же задаются два небольших интервала значений тока, например, 6-9 и 14-18 мА. Если ток принимает значение от 6 до 9 мА, значит емкость осушена, а если 14-18 мА, то емкость заполнена.

Схема подключения одноточечного сигнализатора в взрывобезопасном исполнении с выходным сигналом, типа «Токовая петля» имеет вид, как на Схеме 9.

Схема 9

На схеме указано, что максимальное сопротивление проводов не должно превышать 150 Ом.

NAMUR

Еще одним видом применяемых сигналов является NAMUR. Он поддерживает двух проводное подключение контактов. Принцип работы заключается в следующем: датчик NAMUR изменяет свое сопротивление в зависимости от того сработал он или нет. По своей сути он является дискретным. Когда датчик активен, ток, текущий через него, не должен превышать 1,2 мА при напряжении 8,2 В, а в неактивном ток должен быть больше 2,1 мА.

При использовании одноточечных сигнализаторов с выходным сигналом типа NAMUR подключение с барьером искрозащиты ЛПА-140 будет иметь вид Схемы 10.

Схема 10

Внимание: выходной сигнал- NAMUR возможен только для одноточечных сигнализаторов.

Двухточечные сигнализаторы

При использовании сигнализаторов с двумя точками контроля используются сигналы типа: Сухой контакт и Токовая петля.

Схема подключения для выходного сигнала типа «Сухой контакт» визуально идентичен схеме подключения одноточечного сигнализатора с выходным сигналом типа DPDT (Схема 6). Разница будет заключаться в функционале платы, установленной внутри самого сигнализатора, которая теперь будет отвечать за две точки контроля, а не за два реле, срабатывающих одновременно.

Токовая петля

Подключение двухточечного сигнализатора в взрывобезопасном исполнении с выходным сигналом типа «Токовая петля» имеет вид как на Схеме 11.

Схема 11

Как можно заметить, по сравнению со схемой для одноточечного сигнализатора с идентичным видом выходного сигнала, изменения в схеме заключается в изменении платы внутри сигнализатора путем добавления дополнительного блока, отвечающего за вторую точку контроля.

Многоточечный сигнализатор

Схема подключения такого сигнализатора в искробезопасном исполнении имеет следующий вид:

Схема 12

Сигнализаторы раздела сред предназначены для:

-Сигнализации уровня раздела между различными несмешивающимися жидкостями, например, границы между нефтью и подтоварной водой или появления воды в нижней части емкостей хранения нефтепродуктов;

— Определения качества (стабильности) технологического продукта в процессе его производства и хранения , например, углеводородов, спиртов, различных реагентов, растворителей;

— Сигнализации появления газов фракции в потоке жидкости, в частности, в патрубках насосов как индикатор опасности срыва подачи жидкости;

— Сигнализации уровня жидкости в емкостях.

В Сигнализаторах раздела сред используется интерфейс передачи данных RS 485. Для заказа доступны приборы как с RS 485 и программным обеспечением компании «АИС-НН», так и сочетание RS 485 с Modbus.

Выходной сигнал может быть в данном случае всего двух видов: Сухой контакт и Токовая петля. Сухой контакт, в свою очередь, представлен только в виде SPDT, в связи с конструктивными особенностями платы внутри корпуса сигнализатора. Схема подключения с данным выходным сигналом крайне проста, поэтому в данном пособии мы ее приводить не будем.

Ниже приведена схема подключения Сигнализатора раздела сред с использованием РЭК и выходным сигналом- «Токовая петля»:

Схема 13

При использовании уровнемеров вы можете получить данные по уровню жидкости, плавно меняющиеся при изменении этого уровня. Главное отличие в выходных данных уровнемера и многоточечного сигнализатора в том, что сигнализатор не способен показать плавное изменение уровня, а может лишь сигнализировать о достижении того или иного уровня жидкости, на который он настроен.

Схема подключения уровнемера визуально мало отличается от схемы подключения многоточечного сигнализатора уровня жидкости и имеет следующий вид:

Схема 14

Как можно увидеть из Схемы 13, разница по сравнению с многоточечным сигнализатором, заключается в плате, установленной в корпусе уровнемера/сигнализатора.

Требуется консультация по выходным сигналам приборов? Звоните по номеру +7 (831) 420-52-20

Корпуса приборов

Примеры расположения приборов

Применение приборов

Мы ответим на ваши вопросы и поможем с выбором ДУС. Также делитесь с коллегами данным материалом, наша команда будет рада отзыву для улучшения или уточнения статьи.

Больше новостей на нашей странице в фейсбук по адресу.

Выходные сигналы ДУС

Датчики угловой скорости (ДУС), разработанные Лабораторией Микроприборов, могут иметь различные типы выходных сигналов, например:

Расскажем подробнее, какие бывают выходные сигналы ДУС и в какой продукции используются те или иные сигналы.

Аналоговый дифференциальный сигнал

Особенности: помехозащищенность при передаче на большое расстояние, высокая стойкость к внешним помехам; используется витая пара (количество линий выходного сигнала- два провода).

U – напряжение питания выходного аналогового тракта,
D – диапазон измеряемых угловых скоростей (в зависимости от исполнения,
K – масштабный коэффициент (в зависимости от исполнения: мВ/(°/с)
WX+, WY+, WZ+ – неинвертированная линия дифференциального сигнала;
WX-, WY-, WZ- – инвертированная линия дифференциального сигнала.

Аналоговый несимметричный и псевдо-дифференциальный сигналы ДУС

В ТГ-100 используется аналоговый несимметричный/псевдо-дифференциальныйможет быть использован и как несимметричный (количество линий выходного сигнала – один провод для передачи), и как псевдо-дифференциальный (количество линий выходного сигнала – два провода).

D – диапазон измеряемых угловых скоростей,  К – масштабный коэффициент, мВ/(°/с)REF – опорный сигнал, примерно 2.4В относительно GND.

Измерение может проводиться относительно общего вывода (GND) или относительно опорного сигнала (REF). При измерении относительно опорного сигнала диапазон изменения выходного сигнала составляет ±REF, В.

Смещение нуля (указанное в таблице): разница между напряжениями выходного сигнала и опорного сигнала (±10мВ) при неподвижном ТГ-100.

Аналоговый несимметричный сигнал

В ТГ-19 используется аналоговый несимметричный

Особенности: требует меньше проводов для передачи; количество линий выходного сигнала – один провод.

График выходного сигнала для ТГ-19 такой же, как на предыдущем рисунке. Выходной сигнал датчика (WX/WY/WZ) измеряется относительно общего вывода (GND). REF – внутренний опорный сигнал, равный выходному напряжению в состоянии покоя.

В ТГ-18 используется цифровой сигнал

Особенности: дуплексный (полнодуплексный) режим; количество линий выходного сигнала– два провода.

График выходного сигнала для ТГ-18 такой же, как на предыдущем рисунке: выходной сигнал в float.

Классификация датчиков

По
характеру получения сигнала
от измеряемой величины датчики разделяют
на параметрические,
в которых изменение измеряемой величины
вызывает изменение какого-либо параметра
(например, изменение сопротивления,
давления, индуктивности, и генераторные,
у которых изменение измеряемой величины
вызывает генерацию сигнала (появление
термо-ЭДС, фототока).

По
характеру зависимости выходного сигнала
от входного различают
датчики: 
– пропорциональные (сигнал
на выходе пропорционален измеряемой
величине);
– нелинейные (сигнал
на выходе нелинейно зависит от сигнала
на входе); 
– релейные,
в которых сигнал на выходе изменяется
скачкообразно;
– циклические,
у которых сигнал на выходе пропорционален
измеряемой величине или нелинейно
зависит и повторяется циклически; 
– импульсные,
у которых изменение входной величины
вызывает появление сигналов (импульсов),
число которых пропорционально измеряемой
величине. 

По
виду преобразования сигналов датчики
могут быть:

электроконтактные,
где механическая сила преобразуется в
электрический сигнал;

индуктивные,
у которых изменение магнитной проницаемости
вызывает изменение индуктивности;

фотоэлектрические,
в которых световой сигнал преобразуется
в электрический; тензометрические, в
которых механическая сила вызывает
изменение сопротивления;

гидравлические,
в которых механические силы преобразуются
в гидравлический сигнал, и т.д.

По
назначению в
системах автоматического управления
датчики можно разделить на датчики пути
и положения, скорости, силовые, углового
положения или угла рассогласования и
т. д. Так как датчики можно рассматривать
как составные элементы систем управления,
удобнее их классифицировать по назначению.

Датчики
пути и положения рабочих органов обеспечивают
создание управляющих сигналов в
зависимости от пройденного пути или
положения рабочих органов управляемого
объекта.

Э
Рисунок
3
– Электроконтактный датчик

Электроконтактные датчики представляют
собой конечные, путевые выключатели,
микропереключатели (Рисунок 3). У датчиков
имеются штоки или рычаги 2, которые
воздействуют через механизм передачи
на контакты 1.
Принцип действия датчиков основан на
том, что их устанавливают на неподвижных
частях рабочих органов в определенном
положении, а движущиеся рабочие органы,
на которых укреплены кулачки, достигнув
заданного положения, воздействуют на
датчики, вызывая их срабатывание.

Индуктивные
датчики. Принцип
их действия основан на изменении
индуктивности катушки с подвижным
якорем вследствие изменения
магнитной проницаемости. Индуктивные
датчики, как и электроконтактные, можно
использовать как датчики пути или
положения и как размерные. В датчике
якорь 1перемещается.

Гидравлические
датчики представляют
собой обычный управляющий гидрораспределитель
поршневого или кранового
типа (Рисунок 19). Принцип
их действия основан на том, что движущиеся
рабочие органы, на которых размещены
кулачки или упоры 1,
достигнув положения, где установлен
датчик, воздействуют на него, вызывая
сбрасывание. Управляющий гидрораспределитель
обеспечивает сигнал исполнительному
органу (гидродвигателю).
Пневматические
датчики аналогично
гидравлическим выполнены в виде
пневмораспределителей кранового
типа, дросселей
или клапанов. Широкое распространение
получили размерные пневматические
дифференциальные датчики мембранного
и сильфонного типа с электроконтактным
выходом.

Силовые
датчики обеспечивают
создание управляю­щих сигналов в
зависимости от сил, создаваемых в рабочих
органах.

Тензодатчик
приклеивают к испытуемой детали,
благодаря чему деформацию детали
воспринимает проволочная решетка. Длина
детали, занимаемая проволокой, называется
измерительной базой датчика L.

Пьезоэлектрические
датчики для
измерения сил представляют собой
кварцевую пластину .С
двух сторон ее напылены или приклеены
токопроводящим клеем электроды, с
которых снимается выходное напряжение.
Пьезоэлектрический
датчик
электрода
и кварцевый диэлектрик образуют
конденсатор, на электродах которого
присутствуют электрические заряды,
возникающие вследствие пьезоэлектрического
эффекта при сжатии кварцевой пластины
силой Р.

Преобразующие
устройства служат
для преобразования управляющих и
информационных сигналов в устройствах
автоматики к виду, удобному для их
последующей обработки или фиксации.
Преобразующие устройства должны иметь
малую инерционность и хорошую
согласованность с другими узлами
автоматики, достаточно высокое
быстродействие.

Соседние файлы в папке гидравлика

Как сигналы ДУС зависят от угловой скорости?

Выходной сигнал ДУС линейно зависит от измеряемой угловой скорости.

Диапазон измерения ДУС

то интервал значений измеряемой угловой скорости. Во всем диапазоне при измерении угловой скорости выходной сигнал сохраняет линейный (пропорциональный) характер.

К – масштабный коэффициент – определяет зависимость выходного сигнала от измеряемой угловой скорости.

Масштабный коэффициент определяется как отношение выходного сигнала к внешнему воздействию (измеряемой угловой скорости): выходной сигнал /

Например, выходной сигнал 2В (относительно опоры в ДУС с аналоговым несимметричным выходным сигналом или аналоговым дифференциальным выходным сигналом), а измеряемая угловая скорость 100град/с, тогда К=2В/100 град/с= 2000мВ/100град/с=20мВ/(град/с)

Это график зависимости вариации Аллана от времени корреляции. Вариация Аллана является аналогом дисперсии и служит для описания величины случайной погрешности датчика. Диаграмма Аллана позволяет наглядно оценить характер случайных погрешностей и их величину.