Преобразователь фазного напряжения в унифицированный токовый сигнал

— Преобразователи сигналов

Преобразователи сигналов.

                  Встраиваемые                                             DIN-рельс                                         Щитовые                   

  Применение нормирующих преобразователей электрических, аналоговых и цифровых сигналов, позволяет унифицировать и стандартизировать  сигналы в контрольно-измерительных системах предприятия. Слабые сигналы могут быть усилены и переданы на удалённые вторичные приборы, даже в условиях сильных промышленных помех.

  Преобразователи с гальванической изоляцией, позволяют работать с источниками сигналов  находящиеся под разными потенциалами. Нормирующие преобразователи температуры позволяют отказаться от дорогостоящих  компенсационных кабелей и перейти на более дешевые — медные.

Этот, далеко не полный список преимуществ и возможностей преобразователей, позволит создать надежную систему управления автоматикой.

Встраиваемые
ПСТ   Линейка доступных нормирующих преобразователей температуры, устанавливаемых в стандартную 4-х клеммную карболитовую головку. Тип и диапазон преобразования фиксированы и задаются при заказе. Используется для преобразования сигналов термометров сопротивления 100М, 100П, Pt100 по ГО СТ Р 8.625 в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА. Имеет линейную зависимость тока от температуры. 2-х проводное подключение…
   ПНТ   Линейка доступных нормирующих  преобразователей температуры, устанавливаемых в стандартную 4-х клеммную карболитовую головку. Тип и диапазон преобразования фиксированы и задаются при заказе. Преобразователи предназначены для преобразования термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей (термопар) в унифицированный токовый сигнал  4-20 мА. Имеет линейную зависимость тока от температуры. 2-х проводное подключение…
ПСТ-a-Pro   Программируемые нормирующие преобразователи температуры сери ПСТ-a-Pro устанавливаются в стандартную 4-х клеммную карболитовую головку. Предназначены, для преобразования значения сопротивления потенциометрических датчиков и термометров сопротивления(ТС) в унифицированный токовый сигнал  4-20 мА. Имеет линейную зависимость тока от температуры, функцию  самодиагностики, энергонезависимую память настроек, расширенный температурный диапазон эксплуатации и более высокий класс точности. 2-х проводное подключение…
 ПНТ-a-Pro   Программируемые нормирующие преобразователи температуры сери ПНТ-a-Pro устанавливаются в стандартную 4-х клеммную карболитовую головку. Используются для преобразования термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей (термопар) в унифицированный токовый сигнал  4-20 мА. Имеет линейную зависимость тока от температуры, компенсацию температуры «холодного» спая, функцию  самодиагностики, энергонезависимую память настроек, расширенный температурный диапазон эксплуатации и более высокий класс точности. 2-х проводное подключение…
ПСТbPro  Программируемые нормирующие преобразователи ПСТ-b-Pro предназначены для преобразования значения электрического сопротивления потенциометрических датчиков и термометров сопротивления  в унифицированный токовый сигнал  4-20 мА. Монтаж в соединительную головку типа B согласно стандарту DIN 43729. Энергонезависимая память настроек, расширенный температурный диапазон эксплуатации, высокий класс точности, самодиагностика, контроль замыкание ЧЭ на корпус арматуры. 2-х,3-х,4-х проводное подключение
ПНТbPro   Программируемые нормирующие преобразователи ПНТ-b-Pro предназначены для преобразования термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей  и сигналов напряжения в унифицированный токовый сигнал  4-20 мА. Монтаж в соединительную головку типа B согласно стандарту DIN 43729. Энергонезависимая память настроек, расширенный температурный диапазон эксплуатации, высокий класс точности, самодиагностика, контроль замыкание ЧЭ на корпус арматуры, компенсацию температуры «холодного спая».
НПТ-1 Нормирующие преобразователи температуры, устанавливаемыу в головку ТП/ТС или вворачиваемыу  в головку кабельного ввода ТП/ТС. Выпускаются 5-ти типоразмеров.  Выход 4-20мА. 2-х проводное подключение.  Линейная зависимость тока от температуры. Две модели программируются пользователем, в остальных тип и диапазон преобразования фиксированы и задаются при заказе.
DIN-рельс
OMX102UNI    Используется для преобразования  любых  популярных  сигналов тока, напряжения, сопротивления — в унифицированные сигналы тока, напряжения. Передача данных в сеть по интерфейсу  RS485/ RS232. Запись входных сигналов в архив по часам реального времени. Расширение до 2-х входов и 2-х выходов. Аварийная сигнализации. Монтаж на DIN-рельс(35мм). Температура эксплуатации -20…+60. Скорость до 160 изм./сек.
ОМХ333UNI  Программируемый преобразователь унифицированных сигналов с универсальным ВХОДОМ и ВЫХОДОМ. Служит для преобразования  любых  популярных унифицированных DC сигналов тока, напряжения и сопротивления (38 видов) в аналоговые сигналы тока и напряжения (7 видов), в любой последовательности, или RS485.  Самодиагностика. Сигнализация. Выбор 2-х уставок. Точность 0,15. Разъемные винтовые клеммы. Монтаж на DIN-рельс(35мм). Температура эксплуатации -20…+60. Скорость до 80 изм./сек.
НПСИ-ПМ  Преобразования сигналов потенциометров и потенциометрических датчиков  от 0 до 10 кОм  в унифицированный токовый сигнал 0…5/0…20/ 4…20 мА. Зависимость тока от положения движка датчика — линейная. Программируемый. Гальваническая изоляция. Аварийная сигнализация. Цифровой индикатор. Самодиагностика. Пароль. Быстроразъемные соединения. DIN-рейка. Питание 220/24 В.  Эксплуатация -40…+ 70 °С.
НПСИ-ТС  Преобразованиу сигналов термопреобразователей сопротивления и резистивных датчиков  в унифицированный токовый сигнал 0…5/0…20/ 4…20 мА. Программируемый. 112 вариантов входного сигнала. Гальваническая изоляция. Аварийная сигнализация. Цифровой индикатор. Самодиагностика. Пароль. Быстроразъемные соединения. DIN-рейка. Питание 220/24 В.  Эксплуатация -40…+ 70 °С.
НПСИ-УНТ   Программируемый преобразователь аналоговых сигналов серии НПСИ-УНТ служит для преобразование унифицированных сигналов напряжения и тока в унифицированные сигналы напряжения и тока, в любой последовательности. Токовые сигналы от -20 до +20мА. Сигналы напряжения от -10 до +10В. Индикация. Самодиагностика. Сигнализация. Выбор уставки. Точность преобразования 0,1 %. Разъемные винтовые клеммы. Монтаж на DIN-рельс(35мм). Температура эксплуатации -40…+70 °С.
НПСИ-ДНТВ   Преобразователь измерительный переменного тока и напряжения (АC/DC до 400V или до 5А). Преобразует действующее напряжение и ток  сети   в унифицированные сигналы тока или напряжения.  Монтаж DIN-рейка. Программируемый ВХОД и ВЫХОД. Кл.т.- 0.5. Гальваническая изоляция. Аварийная сигнализация. Цифровой индикатор. Светодиодная индикация. Самодиагностика. Пароль. Быстроразъемные соединения. Эксплуатация -40…+70С.
НПСИ-ДНТН  Преобразователь измерительный постоянного/переменного тока и напряжения (DC/AC до 50V или до 5А). Преобразует действующее напряжение и ток  сети   в унифицированные сигналы тока или напряжения.  Монтаж DIN-рейка. Программируемый ВХОД и ВЫХОД. Кл.т.- 0.5. Гальваническая изоляция. Аварийная сигнализация. Цифровой индикатор. Светодиодная индикация. Самодиагностика. Пароль. Быстроразъемные соединения. Эксплуатация -40…+70С.
НПСИ-МС1  Программируемый измерительный нормирующий преобразователь  мощности: полной, активной, реактивной, действующих значений сетевого напряжения или тока в унифицированные сигналы тока или напряжения. Кл.т.- 0.5. Монтаж DIN-рейка. Программируемый ВХОД и ВЫХОД. Гальваническая изоляция. Аварийная сигнализация. Цифровой индикатор. Светодиодная индикация. Самодиагностика. Пароль. Быстроразъемные соединения. Эксплуатация -40…+70С.
НПТ-2  Нормирующие преобразователи температуры, предназначены для преобразования сигналов от термопреобразователей сопротивления (ТС) или термопар (ТП) в аналоговый сигнал постоянного тока 4…20мА.  2/3/4-х проводное подключение датчиков температуры. Выпускаются 2-х типоразмеров, с монтажом на DIN-реке или навесной монтаж.   Линейная зависимость тока от температуры.  Программируемые.
                                                                                          Щитовые
МЕТАКОМ-1725   Универсальный 2-х канальный нормирующий преобразователь – разветвитель 1 в 2/4 канала. Работает с любыми из 29 типов входных сигналов.  Программируемый ВХОД, функции, компаратор.  Кл.т.- 0.1. Монтаж щитовой.  Гальваническая изоляция. Аварийная сигнализация. Цифровой индикатор. Светодиодная индикация. Самодиагностика. Пароль. Быстроразъемные соединения. Эксплуатация -10…+70С.

Источник: http://centros.ru/preobrazovateli-signalov

Унифицированные сигналы тока и напряжения | LAZY SMART

При автоматизации технологических процессов используются различные датчики и исполнительные устройства. И те и другие так или иначе связаны с контроллерами или модулями ввода/вывода, которые получают от датчиков измеренные значения физических параметров и управляют исполнительными устройствами.

Представьте, что все устройства, присоединяемые к контроллеру имели бы различные интерфейсы — тогда производителям пришлось бы «плодить» огромное количество модулей ввода-вывода, а для того, чтобы заменить, например, неисправный датчик, нужно было бы искать точно такой же.

Именно поэтому, в системах промышленной автоматики принято унифицировать интерфейсы различных устройств.

В этой статье мы расскажем об унифицированных аналоговых сигналах. Поехали!

Унифицированные аналоговые сигналы

С аналоговыми сигналами мы имеем дело при измерении любых физических величин (температуры, влажности, давления и т.д.), а так же при непрерывном управлении исполнительными устройствами (регулирование скорости вращения двигателя с помощью преобразователя частоты; управление температурой с помощью нагревателя и т.д.).

Во всех перечисленных и им подобных случаях используются аналоговые (непрерывные) сигналы.

В контроллерном оборудовании в подавляющем большинстве случаев используются два типа аналоговых сигналов: токовый 4-20 мА и сигнал напряжения 0-10 В.

Унифицированный сигнал напряжения 0-10 В

При использовании этого типа сигнала для получения информации с датчика весь его (датчика) диапазон делится на диапазон напряжения 0-10 В. Например, датчик температуры имеет диапазоны -10…+70 °С. Тогда при -10 °С на выходе датчика будет 0 В, а при +70 °С — 10 В. Все промежуточные значения находятся из пропорции.

Это же верно для любого другого устройства. Например, если аналоговый выход частотного преобразователя настроен на передачу текущей скорости вращения двигателя — тогда 0 В у него на выходе означает, что двигатель остановлен, а 10 В, что двигатель крутится на максимальной частоте.

Управление сигналом 0-10 В

С помощью унифицированного сигнала напряжения можно не только получать данные о физических величинах, но и управлять устройствами. Например, можно привести трёхходовой клапан в нужное положение, изменить скорость вращения электродвигателя через частотный преобразователь или мощность нагревателя.

Возьмём для примера электродвигатель, частотой вращения которого управляет частотный преобразователь.

Частоту вращения двигателя задаёт контроллер сигналом 0-10 В, приходящим на аналоговый вход частотника.Частота вращения двигателя двигателя может быть от 0 до 50 Гц. Тогда, если в соответствии с алгоритмом контроллер собирается раскрутить двигатель на 25 Гц, он должен подать на вход частотника 5В.

«Токовая петля»: унифицированный аналоговый сигнал 4-20 мА

Аналоговый сигнал 4-20 мА (ещё называют «токовая петля») так же как сигнал напряжения 0-10 В используется в автоматике для получения информации от датчиков и управления различными устройствами.

По сравнению с сигналом 0-10 В сигнал 4-20 мА имеет ряд преимуществ:

  • Во-первых, токовый сигнал можно передать на большие расстояния в сравнении с  сигналом 0-10 В, в котором происходит падение напряжения на длинной линии, обусловленное сопротивлением проводников.
  • Во-вторых, легко диагностировать обрыв линии, т.к. рабочий диапазон сигнала начинается от 4 мА. Поэтому если на входе 0 мА — значит на линии обрыв.

Управление сигналом 4-20 мА

Управление различными устройствами с помощью токового сигнала ничем не отличается от управления с помощью сигнала напряжения. Только в данном случае нужен уже источник не напряжения, а тока.

Читайте также:  Импульсный лабораторный блок питания на tl494

Если устройство имеет управляющий вход 4-20 мА, то таким устройством может управлять контроллер или другое интеллектуальное устройство, имеющее соответствующий выход.

Например, мы хотим плавно открывать вентиль, имеющий электропривод со входом 4-20 мА. Если подать на вход сигнал тока 4 мА, тогда вентиль будет полностью закрыт, а если подать 20 мА — полностью открыт.

Активный и пассивный аналоговый выход 4-20 мА

Зачастую аналоговый выход датчика, контроллера или другого устройства — пассивный, то есть не может являться источником тока без внешнего питания. Поэтому при проектировании схемы автоматики нужно внимательно изучить характеристики аналоговых выходов используемых устройств, и если они пассивные — добавить в схему внешний источник питания для пропитки токовой петли.

На рисунке представлена схема подключения датчика с выходом 4-20 мА к измерителю-регулятору с соответствующим входом. Поскольку выход датчика пассивный — требуется его пропитка внешним блоком питания.

Нормирующий преобразователь

При измерении физической величины (температуры, влажности, загазованности, pH и др.) датчики преобразуют её значение в ток, напряжение, сопротивление, ёмкость и т.д. (в зависимости от принципа работы датчика). Для того, чтобы привести выходной сигнал датчика к унифицированному сигналу используют нормирующие преобразователи.

Нормирующий преобразователь — устройство, приводящее сигнал первичного преобразователя к унифицированному сигналу тока или напряжения.

Так выглядит датчик температуры с нормирующим преобразователем:

Источник: http://lazysmart.ru/osnovy-avtomatiki/unifitsirovanny-e-analogovy-e-signaly-v-sistemah-avtomatiki/

Преобразователи измерительные

Прайс-лист от 10.04.2017г.

Е851

Преобразователь измерительный Е851 предназначен для преобразования входного сигнала в унифицированный сигнал постоянного тока.
[Подробнее…]

Е854

Преобразователь Е854 предназначен для линейного преобразования переменного тока частотой 50 Гц в унифицированные выходные сигналы постоянного тока.
[Подробнее…]

Е854-М1, Е855-М1

Преобразователи измерительный переменного тока Е854-М1, Е855-М1 предназначен для преобразования переменного тока или напряжения переменного тока в унифицированный сигнал постоянного тока.
[Подробнее…]

Е855

Преобразователь Е855 предназначен для линейного преобразования напряжения переменного тока частотой 50 Гц в унифицированные выходные сигналы постоянного тока.
[Подробнее…]

Е856

Преобразователь измерительный Е856 предназначен для преобразования входного сигнала в унифицированный сигнал постоянного тока.
[Подробнее…]

Е856А

Преобразователи серии Е856А предназначены для линейного преобразования постоянного тока в один или два унифицированных выходных сигнала постоянного тока. Серия включает в себя: Е856А1, Е856АР1, Е856В1, Е856ВР1, Е856С1, Е856СР1, Е856ЕР1, Е856А2, Е856АР2, Е856В2, Е856ВР2, Е856С2, Е856СР2, Е856ЕР2
[Подробнее…]

Е857

Преобразователь измерительный Е857 предназначен для преобразования входного сигнала в унифицированный сигнал постоянного тока.
[Подробнее…]

Е858

Преобразователь измерительный Е858 предназначен для преобразования входного сигнала в унифицированный сигнал постоянного тока.
[Подробнее…]

Е859

Преобразователь Е859 предназначен для линейного преобразования активной мощности трехфазных трехпроводных цепей переменного тока в унифицированные выходные сигналы постоянного тока.
[Подробнее…]

Е860

Преобразователь Е860 предназначен для линейного преобразования реактивной мощности трехфазных трехпроводных цепей переменного тока в унифицированные выходные сигналы постоянного тока.
[Подробнее…]

Е870

Преобразователь измерительный Е870 предназначен для измерительного преобразования числа оборотов диска трехфазного счетчика электрической энергии в количество импульсов.
[Подробнее…]

Е875

Преобразователь Е875 предназначен для преобразования входного унифицированного сигнала постоянного тока в два или три гальванически развязанных унифицированных сигнала постоянного тока.
[Подробнее…]

ЕП34С, ЕП34Д

Преобразователи ЕП34С, ЕП34Д предназначены для линейного преобразования переменного тока и напряжения частотой 50Hz в электрических цепях с номинальным напряжением до 660V в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.
[Подробнее…]

ИПТ-01

Преобразователи измерительные переменного тока ИПТ-01 предназначены для бесконтактного первичного преобразования переменного тока промышленной частоты в сигнал постоянного тока в диапазоне (4-20) мА с целью передачи его по двухпроводной линии на удаленную систему регистрации.
[Подробнее…]

МИР ПТ, МИР ПН

Преобразователи измерительные серии “МИР” предназначены для измерения электрических параметров (сила тока, напряжение, мощность) и преобразования измеренных значений в единые унифицированные токовые сигналы для систем контроля и управления.
[Подробнее…]

ОМЬ-11

Преобразователи измерительные ОМЬ-11 предназначены для измерения электрических параметров (сила тока, напряжение, мощность, ток коротких замыканий) и преобразования измеренных значений в единые унифицированные токовые сигналы для систем контроля и управления.
[Подробнее…]

ПЦ6806-03

Преобразователи измерительные цифровые типа ПЦ6806 классов точности 0,2S и 0,5S предназначены для применения в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии АСКУЭ, в том числе и для коммерческого учета.
[Подробнее…]

ПЦ6806-03М

Преобразователи измерительные цифровые типа ПЦ6806-03М классов точности 0,2S и 0,5S предназначены для применения в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии АСКУЭ, в том числе и для коммерческого учета.
[Подробнее…]

ПЦ6806-17

Преобразователи измерительные цифровые типа ПЦ6806-17 классов точности 0,2S и 0,5S предназначены для применения в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии АСКУЭ, в том числе и для коммерческого учета.
[Подробнее…]

ПЭО-ТТЛ

Преобразователь ПЭО-ТТЛ предназначен для преобразования цифрового электрического сигнала уровня ТТЛ в оптический и обратно для волоконно–оптических линий связи кольцевой топологии.
[Подробнее…]

Источник: http://www.etk-oniks.ru/Preobrazovateli-izmeritelnye/Page-2-20.html

Фундаментальные основы работы токовой петли 4..20 мА

Фундаментальные основы работы токовой петли 4..20 мАlevel_meterSeptember 29th, 2011Фундаментальные основы работы токовой петли 4..20 мАС 1950-х годов токовая петля используется  для передачи  данных от измерительных преобразователей  в процессе мониторинга и контроля.

При  низкой стоимости реализации, высокой помехоустойчивости и возможности передачи сигналов на большие расстояния, токовая  петля оказалась особенно удобной для работы в промышленных условиях. Этот  материал  посвящен описанию базовых принципов    работы  токовой петли, основам  проектирования , настройке .

  

Использование тока для передачи данных от преобразователя

 Датчики промышленного исполнения  часто  используют токовый сигнал для передачи данных в  отличие , от большинства других преобразователей , таких ,например, как термопары или   тензорезистивные   датчики , которые используют напряжение сигнала. Несмотря на то , что  преобразователи ,использующие напряжение в качестве параметра передачи информации ,действительно  эффективно применяются  во многих производственных задачах, существует круг приложений , где использование характеристик тока предпочтительнее. Существенным недостатком при использования напряжения для передачи сигналов в промышленных условиях является ослабление сигнала   при   его передаче на значительные расстояния вследствие  наличия сопротивления  проводных линий связи. Можно,конечно,  использовать высокий входной импеданс устройств, чтобы обойти потери сигнала. Однако, такие устройства будут весьма  чувствительны к шуму, которые индуцируют находящиеся  поблизости моторы, приводные ремни или  радиовещательные передатчики. Согласно первому  закону Кирхгофа  сумма токов, втекающих в узел ,равна  сумме токов, вытекающих из узла. В теории, ток ,протекающий в начале контура ,должен достичь его конца в полном объеме,как показано на рис.1. 1.Рис.1. В соответствии с первым законом Кирхгофа ток в начале контура равен току в его конце.   Это основной принцип, на котором работает контур измерения.. Измерение тока в любом месте токовой петли  (измерительного контура)  дает один и  тот же результат. Используя токовые сигналы и приемные устройства для сбора данных с низким входным сопротивлением , в  промышленных  приложениях возможно получить  значительный выигрыш  от улучшения помехоустойчивости и увеличения длины линии связи. 

Компоненты токовой петли

В состав основных компонентов   токовой петли  входят   источник постоянного тока , первичный преобразователь, устройство сбора данных , и провода, соединяющие их в ряд, как показано на рисунке 2. Рис.2. Функциональная схема токовой петли.      Источник  постоянного тока обеспечивает питание системы.

Преобразователь регулирует ток  в проводах в диапазоне  от 4 до 20 мА, где 4 мА представляет собой «живой» ноль , а 20 мА представляет максимальный сигнал.0 mA (отсутствие тока ) означает разрыв в цепи. Устройство сбора данных измеряет величину  регулируемого тока.

Эффективным и точным методом измерения тока является установка  прецизионного резистора- шунта на входе  измерительного усилителя устройства сбора данных  (на рис.2) для преобразования тока в напряжение измерения, чтобы в конечном итоге  получить результат ,однозначно отражающий сигнал на выходе преобразователя.

  Чтобы помочь лучше понять принцип работы токовой петли , рассмотрим для примера конструкцию  системы с  преобразователем , имеющую  следующие технические характеристики : 

Преобразователь  используется для измерения давления

Преобразователь  расположен в 2000 футов  от устройства измерения
Ток ,измеряемый устройством сбора данных,  обеспечивает оператора  информацией о величине давления, приложенного к преобразователю   Рассмотрение примера начнем с подбора  подходящего преобразователя. 

Проектирование токовой системы

 

Выбор преобразователя

 Первым шаг в проектировании токовой системы  является выбор преобразователя. Независимо от типа  измеряемой величины  (расход, давление, температура, и т.д.) важным фактором в выборе преобразователя является  его  рабочее напряжение. Только  подключение   источника питания к  преобразователю позволяет  регулировать величину тока в линии связи. Значение напряжения источника питания должно находиться в допустимых пределах :   больше , чем минимально необходимое ,меньше , чем максимальное значение, которое  может привести к повреждению преобразователя. Для токовой системы, рассматриваемой в примере , выбранный  преобразователь измеряет давление и имеет рабочее напряжение от 12 до 30 В. Когда  преобразователь  выбран, требуется правильно  измерить  токовый  сигнал, чтобы обеспечить точное представление о  давлении, подаваемом  на датчик. 

Выбор устройства сбора данных для измерения тока

 Важным аспектом, на который следует обратить внимание  при построении токовой системы, является предотвращение появления токового  контура в цепи  заземления. Общим приемом   в таких случаях  является изоляция. Использовав изоляцию, вы можете избежать влияния  контура заземления ,  возникновение которого  поясняет рис.3.Рис.3. Контур заземления Заземляющие контуры образуются  при двух подключенных терминалов в цепи в разных местах потенциалов. Эта разница приводит к появлению дополнительного тока  в линии  связи, что может привести к появлению ошибок при измерениях.Под изоляцией устройства сбора данных понимается электрическое отделение земли источника сигнала от земли входного усилителя измерительного устройства, как показано на рисунке 4.Поскольку ток не может течь через барьер изоляции, точки заземления усилителя и  источника сигнала имеют один и тот же потенциал. Таким образом исключается возможность непреднамеренно создать контур заземления. Рис.4. Синфазное напряжение и напряжение сигнала в схеме с  изоляцией Изоляция также предотвращает от повреждения устройство сбора данных при наличии больших  синфазных напряжений. Синфазным называют напряжение одинаковой полярности ,которое присутствует на обоих входах инструментального усилителя. Например, на рис.4. и положительный (+) ,и отрицательный (-)  входы усилителя имеют  +14 V синфазного напряжения. Многие устройства сбора данных имеют максимальный входной диапазон ±10 В. Если устройство сбора данных не имеет изоляции и синфазное напряжение выходит за максимальный входной диапазон, вы можете повредить устройство. Хотя нормальное  (сигнальное )   напряжение на входе усилителя на рис.4  составляет только +2 В,  добавка  +14 в  может дать в результате  напряжение +16 В (Сигнальное  напряжение – это напряжение между « + »  и « —  »   усилителя,  рабочее напряжение есть  сумма нормального и  синфазного напряжения ),что представляет  опасный уровень напряжения для устройств сбора  с меньшим рабочим напряжением. При  изоляции общая точка усилителя  электрически отделена от  нуля заземления. В схеме на рисунке 4 потенциал в общей точке усилителя «приподнят»  на уровень  +14 V. Такой прием приводит к тому, величина входного напряжения падает с 16 до 2 В.Теперь сбора данных, устройства больше не на риск перенапряжения ущерб. (Обратите внимание, что изоляторы имеют максимальную синфазного напряжения они могут отвергнуть.) После того как устройство сбора данных изолировано  и защищено, последним шагом  при комплектовании токовой петли является выбор соответствующего источника  питания . 

Читайте также:  Универсальный usb программатор

Выбор источника питания

 Определить, какой источник  питания наилучшим образом отвечает вашим требованиям, весьма просто. При работе в токовой петле , блок питания должен выдавать напряжение, равное или большее, чем сумма падений  напряжений на всех элементах системы. Устройство сбора данных в нашем  примере  использует прецизионной  шунт для измерения тока.Необходимо рассчитать падение напряжения на этом  резисторе. Типовой   шунтирующий резистор имеет сопротивление  249 Ω. Основные расчеты при диапазоне тока в токовой петле   4 .. 20 мА показывают следующее: 

I*R=U0,004A*249Ω= 0,996 V

0,02A*249Ω= 4,98 V

 С  шунта сопротивлением 249 Ω мы можем снять напряжение  в диапазоне от 1 до 5 В, увязав величину напряжения на входе устройства сбора данных   с величиной  выходного  сигнала преобразователя давления.Как уже упоминалось ,преобразователь  давления требует минимального рабочего напряжения 12 В при максимальным 30 В. Добавив  падение напряжения на прецизионном шунтирующем резисторе  к рабочему напряжению преобразователя , получаем следующее:

12 В+ 5 В=17 В     

  На первый взгляд , хватит напряжения 17В.Необходимо ,однако, учесть дополнительную нагрузку на блок питания , которую создают   провода , имеющее электрическое сопротивление. В случаях , когда  датчик находится далеко от измерительных приборов, вы должны  учитывать  фактор сопротивления  проводов при расчетах токовой петли. Медные провода имеют сопротивление постоянному  току, , которое прямо пропорционально их длине. С датчиком давления из рассматриваемого примера  вам необходимо учесть 2000 футов длины линии связи  при определении рабочего напряжения источника питания.  Погонное сопротивление одножильного медного кабеля 2.62 Ω/100 футов . Учет этого сопротивления дает следующее : Сопротивление одной жилы длиной 2000 футов составит 2000*2,62/100= 52,4 м.Падение напряжения на одной жиле составит0,02* 52,4=  1,048 В.Чтобы замкнуть цепь ,необходимы два провода ,тогда  длина  линии связи удваивается , иполное падение напряжения составит 2,096 В. В итоге около 2.1 В благодаря тому ,что расстояние от преобразователя до вторичного прибора составляет 2000 футов. Просуммировав падения напряжения на всех элементах контура , получим :     2,096 В +  12 В+ 5 В=19,096  В  Если вы использовали 17 V для питания рассматриваемой схемы , то напряжение, подаваемое на преобразователь давления   будет ниже минимального  рабочего напряжения  за счет падения на сопротивлении   проводов  и шунтирующем резисторе  . Выбор типового   источник питания 24 В  удовлетворит требованиям по питанию для преобразователя. Дополнительно имеется запас  напряжения для того, чтобы разместить датчик давления на большем расстоянии. С выбором  правильно подобранных преобразователя , устройства  сбора данных, длины  кабелей и источника питания разработка простой токовой петли  завершена. Для  более сложных  приложений  вы можете включить дополнительные каналы  измерений в систему. 

Источник: https://level-meter.livejournal.com/6196.html

Преобразователь напряжения 1 — 5 В в сигнал токовой петли 4-20 мА

» Схемы » Аналоговая схемотехника

01-12-2016

Linear Technology » LT5400

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2016

Thomas Mosteller, Linear Technology

EDN

Несмотря на давно предрекаемую смерть токовой петли 4-20 мА, этот аналоговый интерфейс по-прежнему остается наиболее распространенным способом подключения источников тока к измерительным схемам.

Интерфейс требует преобразования сигнала напряжения, в типичном случае от 1 В до 5 В, в токовый выходной сигнал 4-20 мА.

Строгие требования к точности диктуют необходимость использования либо дорогостоящих прецизионных резисторов, либо подстроечных потенциометров для компенсации начальной ошибки менее точных устройств.

Ни один из методов не оптимален с точки зрения современных технологий поверхностного монтажа и автоматизированного контроля. Достать прецизионные резисторы в исполнении SMD непросто, а подстроечные потенциометры требуют участия человека – условия, несовместимого с массовым производством.

Выпускаемая Linear Technology матрица LT5400, содержащая четыре точно согласованных резистора, дает возможность решить эти проблемы с помощью простой схемы, без каких-либо подстроек обеспечивающей общую погрешность менее 0.2% (Рисунок 1). Два усилительных каскада позволяют полностью использовать уникальные параметры согласования резисторов сборки LT5400.

Входное напряжение 1…5 В первого каскада, в типичном случае с выхода ЦАП, поступает на неинвертирующий вход микросхемы IC1A. Это напряжение задает ток через резистор R1, текущий также через МОП транзистор Q2, равный в точности VIN/R1.

Этот же ток проходит и через резистор R2, поэтому напряжение на нижнем по схеме выводе R2 равно напряжению питания петли 24 В за вычетом входного напряжения.

Рисунок 1. Высокая точность преобразования ток-напряжение обеспечиваетсядвумя согласованными резисторами.

Точность этой части схемы определяется тремя основными источниками ошибок: качеством согласования R1 и R2, напряжением смещения IC1A и утечкой закрытого транзистора Q2. Абсолютные значения сопротивлений резисторов R1 и R2 некритичны, но они должны быть в точности одинаковыми.

Этому требованию в полной мере отвечает самый точный в семействе LT5400 прибор – микросхема LT5400A, имеющая погрешность согласования ±0.01%. Напряжение смещения нуля микросхемы LT1490A в диапазоне температур от 0 до 70 °C составляет менее 700 мкВ. Вклад этого напряжения в ошибку составляет 0.07% при входном напряжении 1 В.

Ток утечки транзистора NDS7002A равен 10 нА, хотя обычно он бывает намного меньше. Этот ток определяет ошибку в 0.001%.

Второй каскад поддерживает равенство падений напряжения на R3 и R2, управляя током стока Q1.

Поскольку падение напряжения на R2 равно входному напряжению, ток, протекающий через транзистор Q1, в точности равен входному напряжению, деленному на сопротивление резистора R3.

При использовании в качестве токоизмерительного резистора R3 прецизионного 250-омного устройства, ток будет с высокой точностью отслеживать входное напряжение.

Источниками ошибок второго каскада будут сопротивление резистора R3, напряжение смещения IC1B и ток утечки Q1. Резистор R3 напрямую задает выходной ток, поэтому его величина имеет определяющее значение для точности всей схемы.

Сопротивление 250 Ом выбрано неслучайно, поскольку именно такой номинал чаще всего используется в токовой петле. Резистор Riedon SF-2 имеет начальную точность 0.1% и низкий температурный дрейф. Так же, как и в первом каскаде, вклад напряжения смещения в общую ошибку здесь не превышает 0.07%.

Ток утечки транзистора Q1 составляет менее 100 нА, внося ошибку, не более 0.0025%.

Общая выходная ошибка без использования каких-либо подстроек получается меньше 0.2%. Основным источником ошибки является токоизмерительный резистор R3. Воспользовавшись более качественным устройством, таким как резистор серии Vishay PLT, вы сможете получить точность 0.1%.

В процессе эксплуатации выходы токовых петель подвергаются значительным перегрузкам. Диоды D1 и D2, подключенные к источнику питания петли 24 В и к земле, помогают защитить транзистор Q1, в то время как R6 обеспечивает некоторую его изоляцию. Ценой потери части выходного напряжения вы можете улучшить изоляцию, увеличив сопротивление R6.

Если техническое задание допускает использование токовой петли при выходном напряжении менее 10 В, сопротивление R6 можно увеличить до 100 Ом, тем самым, еще больше повысив устойчивость схемы к перегрузкам.

В случае, когда к защите схемы предъявляются более высокие требования, включите на выходе ограничитель бросков напряжения (супрессор), ток утечки которого, однако, станет причиной небольшой потери точности.

Из четырех согласованных резисторов сборки LT5400 в этой схеме задействованы только два. Остальные два вы можете использовать для других целей, например, для прецизионного инвертора или для еще одной токовой петли 4-20 мА. Кроме того, вы можете включить эти резисторы параллельно R1 и R2. Такой прием снижает статистический вклад ошибки согласования в корень из двух раз.

Материалы по теме

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=236143

Преобразователь сигнала дифференциально-трансформаторного датчика

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах дистанционного измерения неэлектрических величин. Цель изобретения — повышение точности преобразования.

В преобразователь, содержащий компаратор 1, синхронный детектор 2, источник опорного напряжения 4, стабилизированный генератор 7, дифференциально-трансформаторный датчик (ДТД) 11 и усилитель 12 напряжения, введены компараторы 8 и 10, фильтр 3, суммирующий преобразователь 5 напряжения в унифицированный токовый сигнал, датчик 6 тока, фазосдвигающий трансформатор 9 и управляемый инвертор 13 с ключом 14. Цель достигается созданием общего контура отрицательной обратной связи, за счет чего устраняется погрешность, вызванная изменением тока в первичной обмотке ДТД 11 под действием дестабилизирующих факторов, и повышается точность преобразования сигнала ДТД 11 в унифицированный токовый сигнал. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()Ю (И) Р1) С01ПЗ !2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4382961/24-21 (22) 28 ° 0 I 88 (46) 1,03.90. Ьюл.. К 10 (71) Специальное конструкторское бюро

«l азприборавтоматика» (72) В.IO. Рыбаков, В.И. Чикин, А.Ь. Иельзак и А.С. Степунин (У) 621.314.39(088.8) (56) Патент Великобритании 11 2021777, кл. 0 01 Ь 9/00, 19?9.

Авторское свидетельство СССР

Р 1286903, кл. С 01 Р 5/12, 1984. (g4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТРАНСФОРИАТОРНОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах дистанционного измерения неэлектрических величин. Цель изобретения повышение то юности преобразования. В

2 преобразователь, содержащий компаратор 1, синхронный детектор 2, источник опорного напряжения 4, стабилизированный генератор 7, дифференциальнотрансформаторный датчик (ДТД) 11 и усилитель l2 напряжения, введены компараторы 8 и 10, фильтр 3, суммирующий преобразователь 5 напряжения s унифицированный токовый, сигнал, датчик 6 тока, фазосдвигающий трансформатор 9 и управляемый инвертор 13 с ключом 14. Цель достигается созданием общего контура отрицательной. обратной связи, за счет чего устраняется погрешность, вызванная изменением тока в первичной обмотке ДТД 11 под ср действием дестабилизирующих факторов, 9 и повышается точность. преобразования сигнала ДТД 1.1 в унифицированный токовый сигнал. 1 ил. С:

3 1Я0321

Изобретение относи ся к оЬласти автоматики и может Ьыть испольэовано в си-темах дистанционного измерения неэлект ри ч ес ки х параметров дгlя согласования выходных сигналов дифференциально-трансформаторных датчиков (ДТД), например перепада давления, давления и т.д., с системами автоматического управления и контроля.

Целью изобретения является повышение точности преобразования сигна° ла дифференциально-трансформаторного датчика. 15

Па чертеже представлена схема г>реобра зова теля сиг нала ДТД.

Читайте также:  Еще раз о динамической индикации на led-индикаторах

Преобразователь содержит компараiop 1, синхронный детектор 2, фильтр

3, двухполярный источник 4 опорного напряжения (ИОН), вырабатывающий два

Bb!cQKocTBбильных опорных напряжения, суммирующий преобразователь напряжения (в унифицированный токовый сигнал),. датчик б тока, выполненный в виде резистора, стабилизированный гe нератор 7, компаратор 8, фазосдвигаюший трансформатор g, компаратор 10, Д Ц1 11,.

усилитель 12 напряжения, уп— равляемый инвертор 13 с ключом 14, прилем выход компаратора 1 через стабилизированный генератор 7 соединен с входом фазосдвигаюц>его трансформатора g и первым выводом первичной обмотки ДТД 11, второй вывод которой соединен с первым выводом датчика 6 то35 ка и первыми входами синхронного детектора 2 и компаратора 8, выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора 2, выход которого соединен со вторым входом компаратора 1, первый вход которого соедлнен с первым выходом двухполярного

ИОН 4 и первым входом суммирующего преобра зоват пя j, напряжения в унифицированный токовый cHf нал, второй вход которого соединен с выходом фильтра, третий вход — с вторым выходом двухполярного ИОН 4, а выход с выхолом устройства, вторичная обмотка ДТД 11 подключена к входу усилителя 12 напряжения, выход которого через управляемый инзертор 13 соедичен с входом филь-ра >, выход фазосдвигающего трансформатора Я соединен

r,c с первь.м входом компаратора 10, выход которого соединен с управляющим входом ключа 14, выход которого соединен управляющим входом управляемого инвертора 13, второй вывод датчика 6 тока, вторые входы компараторов 8 и

10 и вход ключа 14 соединены с общей ши ной, Преооразователь рабогает следующим оЬразом.

Двухполярный ИОН 4 вырабатывает два высокостабильных опорных напряжения, используемые в схеме стаЬипиэации выходного напряжения стабилизирова нного генератора 7 и схеме формирования выходного токового сиг; àëà суммирующим преоЬразователем 5 напряже; ния B унифицированный токовь>й сигнал, 1(омпаратор 1 непрерывно сравнивает выходное напряжение с пер вого выхода двухполярного ИОН 4, поступающее на сгo первый вход, с выпрямленным переменным напряжением с датчика 6 тока, поступающим на его втоэой вход с Bb! хода синхронного дегектора 2. Выходной сигнал компаратора 1 поступает на управляющий вход стабилизированного генератора 7, выходное напряжение с которого поступает на первичную оЬмотку ДТД 11. При этом любое изменение тока, текущего через tteрвичную обмотку ДТД,1, приводит к изменению падения напряжени.-: >;а дат -Ivl e

:6 тока и, следовательно„к изменению выходного напряжения синхронного детектора 2, что, в свою очередь, приводит к изменению управляющего воздейст вия на стабилизироза нный г.

енератор 7 и компенсации изменения тока увеличением или уменьшением амплитуды выходного напряжения стаоилизированного генератора 7, г.е, увеличение или уменьшение сопротивления пер.

вичной оЬмотки ДТД 11 приводит к увеличению или уменьшению амплитуды выходного напряжения стабилизированного генератора

Для точного преобразования переменного напряжения, г>оступающего с выхода датчика 6 тока. в постоянное в схеме преобразователя применен синхронный детектор 2, управ>пяющий сигнал для которого формируется компаратором 8 из того >

Таким образом, стабилизация тока пита ния первичной обмот ки ДТД 11 осуществляется с помощью одного контура обратной связи, состоящего из датчика

6 тока, синхронного детектора 2, компаратора 1, стабилизироэа ч ot-o г енератора 7 и первичной обмотки Д>Д 11, 1Я0321

Таким образом, нестабильность величины тока, питающего первичную обмотку

ДТД 11, зависит только от точности одного элемента — компаратора 1 и контура обратной связи, охватывающе5 го всю цепь питания ДТД 11.

Выходное напряжение с вторичной обмотки ДТД 11 поступает на усилитель

12 напряжения, с выхода которого уси— ленный сигнал переменного напряжения поступает на инвертор 13, второй вход которого через ключ 14 подключен общей шине, на вход ключа 14 поступает сформированный третьим компаратором 10 выходной сигнал фаэосдвигающего трансфорчатора g, сдвигающегп фазу выходного,апряжения стабилизи-рованного генератора 7, предназначенного для синхронизации фаз управляю- 20 щего и полезного сигналов на входах упра вляемого инвертора 13, знак коэф-фициента передачи которого изменяется при замыка нии ключа 14.

Выходное пульсирующее нагряжение 25 управляемого инвертора 13 поступает на вход фильтра 3, где происходит его фильтрация.

Вь:ходной суммирующий преобразова†тель 5 напряжения в унифицированный токовый сигнал суммирует выходные напряжения двухполярного ИОН — с выходным напряжением фильтра 3. Регулировки, имеющиеся в суммирующел преобразователе g напряжения в унифицированный токовый сигнал, позволяют устанавливать значения начальнсго и максимального уровней выход ого сигнала устройства.

Изменение полярности включения BTQ go ричной обмотки фазосдвигающего трансформатора ч приводит к изменению полярности выходного сигнала управляемого инвертора 13 и выходного сигнала суммирующего преобразователя g нап->ряжения в уницифированный токовый oèã— нал, что расширяет область применения преобразователя сигнала ДТД.

Таким образом, за счет введения контура оЬратной связи устранена погрешность, вызванная изменением тока в первичной оЬмотке ДТД при изменении условий эксплуатации, что и позволило повысить точность преобразования сигнала ДТД в унифицированный токовый сигнал.

Ф о р м у л а и з о Ь е т е и;; я.

Преобразователь сигнала д — :1еренциально-трансформаторного д чика, содержащий источник опорно; о напряжения, первый компаратор, синхронный детектор, стаЬилизированный генератор, дифференциально-трансформаторный дат— чик и усилитель напряжения, причем выход источника опорного напряжения соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом синхронr oão д».тектора, а выход — с управляющим входом стабилизированногоо генератора, «горичная об> отка дифферен 1иально-т-. нсформаторного датчика подключена :. входу у,, †:ителя напряжения, о т л и ч à ю шийся тем, что, с 1елью повышения точности, в него вве ены:.; о ой компаратор, датчик тока, йазосдвигаюций трансформатор, трет::1 компаратор, упра вляемый инвертор, ключ, фильтр и суммирующий преоЬразователь напряжения, а источник опорного напряжения выполнен двухполярным, причем первый вход первого компаратора соединен с первым входом с1:ммирующего преобразователя напряжения, второй вход ко»оро-о соединен с Bblxодом фильтра, трети и вход — с B TODblH вь ходом ис точ ника opopHof напряжения, а выход — с выходом устройства, выход стабилизированного генератnp3 соединен с Вхо дом фазосдвигающего трансформатора и первым выводом вервичной обмотки дифференциально-трансформаторного дат чика, второй вывод которой соединен с первьм входом синхронного детектора, первым выводом датчика тока и первым входом второго компаратора, выход которого соединен с входом управления синхронного детектора, выход фазосдвигающего трансформатора соединен с первым входом трет ьего компаратора, выход которого соединен с упра вляющим входом ключа, выход которого соединен с входом управления yrpÿвляемого инвертора, второй вход которого соединен с выходом усилителя напряжения, а выход упра вляемого инвертора соединен с входом фильтра, второй вывод датчика тока, вторые входы второго и третьего компараторов и второй вход ключа соединены с общей шиной,

   

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/155/1550321.html

Датчики с унифицированным выходным сигналом

В промышленности применяется огромное разнообразие первичных преобразователей физико-химических величин, каждый из которых имеет свой выходной электрический сигнал.

Чтобы избежать такого же разнообразия вторичных измерительных и регулирующих приборов датчики оснащаются нормирующими преобразователями, которые преобразуют различные сигналы первичных преобразователей (термопар, термопреобразователей сопротивления, влажности, давления, веса, рН и проч.

) в унифицированные сигналы постоянного тока или напряжения. Происходит нормирование и стандартизация сигналов.

Конструкция таких датчиков содержит в своем составе нормирующий преобразователь.

Однако, для некоторых датчиков, например, температуры, некоторых преобразователей расхода, электродных систем рн-метров нормирующие преобразователи разрабатываются в виде отдельных электронных блоков.

В этом случае последние устанавливают в специальных стойках нормирующих преобразователей, расположенных в непосредственной близости от объекта измерения, или на задней стенки щита автоматизации.

Унифицированный сигнал — это сигнал определенной физической природы, изменяющийся в определенных фиксированных пределах независимо от вида измеряемой величины, метода и диапазона ее измерения. Для получения унифицированных аналоговых сигналов применяют измерительные преобразователи, называемые нормирующими.

На схеме (рис. 6) мы видим, как многоканальный измерительный прибор, рассчитанный на один тип унифицированного сигнала, работает с датчиками различных физико — химических параметров.

Рис. 6. Схема подключения различных датчиков к многоканальному измерительному прибору.

Унифицированные сигналы применяются для связи не только датчиков с показывающими приборами, но и других устройств промышленной автоматики: регистраторов, регуляторов, кон­троллеров, исполнительных механизмов. Применение унифицированных сигналов регламентировано ГОСТ 26.

011-80. Виды унифицированных сигналов были рассмотрены ранее. Наиболее часто используют унифицированные электрические сигналы по току, а именно «токовая петля» 4-20 мА.

Преимущества применения такого унифицированного сигнала объясняется тем, что:

— при работе с токовым сигналом 4 — 20 мА легко обнаружить обрыв линии связи — ток будет равен нулю, т.е. выходит за возможные пределы. Обрыв в цепи с сигналом 0 — 5 мА обнаружить нельзя, так как ток, равный нулю, считается допустимым;

— сигналы первичных преобразователей, как правило, очень малы, например, сигналы термопар обычно меньше 50 мВ. В промышленных условиях сильные электромагнитные помехи могут создавать паразитные сигналы, в сотни и тысячи раз пре­вышающие полезные. Сильные токовые сигналы уровня 4-20 мА работают на низкоомную нагрузку, в результате они меньше подвержены такому влиянию;

— для обнаружения обрыва в цепях с унифицированными сигналами напряжения (0-1В или 0-10В) приходится применять специальные схемотехнические решения.

Поскольку в датчиках с унифицированным аналоговым сигналом производятся многократные преобразования (нормирование, линеаризация, масштабирование, усиление, фильтрация) при учете суммарной погрешности, необходимо учитывать:

— предел основной приведенной погрешности преобразователей, входящих в состав датчика, т.е. погрешность преобразований;

— значение дополнительной погрешности от различных воздействующих факторов (температуры, влажности, давления) о преобразователей, входящих в состав датчика;

— несоответствие выходного и входного диапазонов при нормировании.

Рассмотрим унифицированные требования к выходным электрическим сигналам датчиков в части диапазонов изменения по току или напряжению.

Для датчиков устанавливаются

и- пределы изменения измеряемых технологических параметров;

и– граничные значения диапазона изменения выходных унифицированных сигналов, мА; В.

При этом выходной сигнал датчика Y связывается с измеряемой физической величиной Х линейной зависимостью с насыщением (рис. 7).

Рис. 7. Зависимость выходных унифицированных сигналов от значений измеряемой величины.

Здесь можно рассматривать три варианта:

,

По величине выходного сигнала Y дляопределяется измеряемая величина.

Источник: https://lektsia.com/9x1afb.html

Ссылка на основную публикацию