ГлавнаяКарта сайтаПечатьE-mail
КонтрАвт
Увлекая к успеху
Поиск продукции КонтрАвт
Поиск по сайту
Подписка
формаКаталог по почте
Оформите подписку и получайте по почте Каталог продукции и буклеты о Новинках


Унифицированные сигналы

    Нормирующие преобразователи решают еще одну очень важную задачу.

    Как было сказано выше, 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 связи.

    На функциональной схеме мы видим, как один многоканальный вторичный измерительный прибор, рассчитанный на один тип унифицированного сигнала, работает с датчиками различных физико-химических параметров.

    Если говорить более широко, унифицированные сигналы применяются для связи не только датчиков, но и других устройств промышленной автоматики: регистраторов, регуляторов, контроллеров, исполнительных механизмов и проч. Применение унифицированных сигналов регламентировано ГОСТ 26.011-80. Стандарт устанавливает допустимые диапазоны унифицированных сигналов, а также вводит ограничения на величину сопротивления источников и приемников этих сигналов.

Сигнал
напряжения, В

Нагрузочное
сопротивление,
Ом, не более
Входное
сопротивление
приемника,
Oм, не менее
От 0 до 0, 01 включит. 10000
От 0 до 1 включит. 10000
От 0 до 10 включит. 2000

 

Сигнал
тока, мА
Выходное
сопротивление
источника,
Ом, не менее
Входное
сопротивление
приемника,
Oм, не более
От 0 до 5 включит.  2500 (2000) 500
От 0 до 20 включит. 1000 (500) 250
От 4 до 20 включит. 1000 (500) 250

    Среди стандартных сигналов тока и напряжения наиболее удобным и популярным является токовый сигнал 4-20 мА. Причины этого в том, что он наилучшим образом решает названные выше проблемы, связанные с передачей сигналов от удаленных датчиков к вторичным измерительным приборам.

    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 передачи токовых сигналов можно использовать соединительные провода, более дешевые по сравнению, например, с компенсационными. При этом требования к величине их сопротивления также могут быть снижены.

    Поясним сказанное. Нормирующий преобразователь, который формирует токовый сигнал 4-20 мА, является так называемым генератором тока – источником стабильного тока с очень большим выходным сопротивлением: r>>Rш, Rпр, где r – дифференциальное выходное сопротивления нормирующего преобразователя, Rш, Rпр – соответственно сопротивления шунта в измерительном приборе и соединительных проводов.

    Поскольку величина тока I не зависит от сопротивления нагрузки, а Vизм = I • Rш, то сопротивление проводов не влияет на результат измерения. Для оценки можно принять, что дополнительная относительная погрешность, связанная с влиянием сопротивления нагрузки (Rпр + Rш), равна

δ= (Rпр + Rш)/ (r + Rпр + Rш) (Rпр + Rш)/ r.

Для характерных значений r=1МОм, Rпр=500 Ом, Rш=50 Ом, имеем δ<0,06%.

С другой стороны, в такой высокоомной цепи источник электромагнитных помех Eэм не в состоянии создать сколько-нибудь заметное по сравнению с полезным сигналом Vизм напряжение на низкоомном шунте Rш. Напряжение помехи, измеренное прибором, будет равно:

Vп  = Eэм • (Rш / r).

При Eэм = 1 В, напряжение помехи будет составлять Vп = 50 мкВ. Полезный сигнал при I = 20 мА имеет величину 1В. Таким образом, отношение помехи к полезному сигналу имеет порядок 10-4, а величина (r/Rш) показывает степень подавления электромагнитных помех.
Нетрудно показать, что при работе с сигналами напряжения сигнал помехи Vп практически равен Eэм. Это демонстрирует преимущество токовых сигналов при работе в условиях сильных электромагнитных помех по сравнению с сигналами напряжения.

    В заключение отметим, при работе с токовым сигналом 4-20 мА легко обнаружить обрыв линии связи – ток будет равен нулю, т.е. выходить за возможные пределы. Обрыв в цепи с сигналом 0-5 мА обнаружить нельзя, так как ток, равный нулю, считается допустимым. Для обнаружения обрыва в цепях с унифицированными сигналами напряжения (0-1В или 0-10В) приходится применять специальные схемотехнические решения, например, «подтяжку» более высоким напряжением через высокоомный резистор.
 




Copyright © 2003-2016 КонтрАвт
Телефон: +7 (831) 260-13-08 (многоканальный)
Почта: sales@contravt.ru



Powered by TreeGraph (Graphit Ltd.)