Αναλογικοί αισθητήρες: εφαρμογή, μέθοδοι σύνδεσης με τον ελεγκτή

Στη διαδικασία αυτοματοποίησης των τεχνολογικών διαδικασιών για τον έλεγχο μηχανισμών και συγκροτημάτων, πρέπει να ασχοληθούμε με μετρήσεις διαφόρων φυσικών μεγεθών. Μπορεί να είναι η θερμοκρασία, η πίεση και ο ρυθμός ροής ενός υγρού ή αερίου, η ταχύτητα περιστροφής, η ένταση του φωτός, οι πληροφορίες σχετικά με τη θέση των τμημάτων των μηχανισμών και πολλά άλλα. Αυτές οι πληροφορίες λαμβάνονται με αισθητήρες. Εδώ, πρώτα για τη θέση των τμημάτων των μηχανισμών.

Διακριτικοί αισθητήρες

Ο απλούστερος αισθητήρας είναι μια κανονική μηχανική επαφή: η πόρτα ανοίγει - η επαφή ανοίγει, κλείνει - κλείνει. Ένας τέτοιος απλός αισθητήρας, καθώς και ο παραπάνω αλγόριθμος λειτουργίας, συχνά χρησιμοποιείται σε συναγερμούς ασφαλείας. Για ένα μηχανισμό με κίνηση μετατόπισης, η οποία έχει δύο θέσεις, για παράδειγμα μια βαλβίδα νερού, χρειάζονται δύο επαφές: μια επαφή είναι κλειστή - η βαλβίδα είναι κλειστή, η άλλη είναι κλειστή - κλειστή.

Ένας πιο σύνθετος μεταφραστικός αλγόριθμος έχει ένα μηχανισμό για το κλείσιμο της θερμοπλαστικής μηχανής χύτευσης. Αρχικά, το καλούπι είναι ανοιχτό, αυτή είναι η αρχική θέση. Σε αυτή τη θέση, τα τελικά προϊόντα αφαιρούνται από το καλούπι. Στη συνέχεια, ο εργαζόμενος κλείνει τον προστατευτικό φράκτη και το καλούπι αρχίζει να κλείνει, αρχίζει ένας νέος κύκλος εργασίας.

Η απόσταση μεταξύ των ημίσεων του καλουπιού είναι αρκετά μεγάλη. Επομένως, αρχικά το καλούπι κινείται γρήγορα και σε μια ορισμένη απόσταση έως ότου κλείσουν τα μισά, το ρυμουλκούμενο ενεργοποιείται, η ταχύτητα κινήσεως μειώνεται σημαντικά και το καλούπι κλείνει ομαλά.

Αυτός ο αλγόριθμος σάς επιτρέπει να αποφύγετε ένα χτύπημα κατά το κλείσιμο του καλουπιού, διαφορετικά μπορεί απλά να τεμαχιστεί σε μικρά κομμάτια. Η ίδια αλλαγή στην ταχύτητα εμφανίζεται όταν ανοίγει το καλούπι. Εδώ, δύο αισθητήρες επαφής δεν μπορούν να κάνουν.

Έτσι, οι αισθητήρες με βάση την επαφή είναι διακριτοί ή δυαδικοί, έχουν δύο θέσεις, κλειστές - ανοιχτές ή 1 και 0. Με άλλα λόγια, μπορούμε να πούμε ότι το συμβάν συνέβη ή όχι. Στο παραπάνω παράδειγμα, πολλά σημεία "συλληφθούν" από τις επαφές: την αρχή της κίνησης, το σημείο μείωσης της ταχύτητας, το τέλος της κίνησης.

Στη γεωμετρία, ένα σημείο δεν έχει διαστάσεις, μόνο ένα σημείο και αυτό είναι. Μπορεί να είναι (σε ​​ένα φύλλο χαρτιού, στην τροχιά της κίνησης, όπως στην περίπτωσή μας), ή απλά δεν υπάρχει. Ως εκ τούτου, διακριτικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση σημείων. Ίσως μια σύγκριση με ένα σημείο εδώ δεν είναι πολύ κατάλληλη, επειδή για πρακτικούς σκοπούς χρησιμοποιούν την τιμή της ακρίβειας ενός διακριτού αισθητήρα, και αυτή η ακρίβεια είναι πολύ περισσότερο από ένα γεωμετρικό σημείο.

Αλλά η μηχανική επαφή είναι μόνο ένα αναξιόπιστο πράγμα. Συνεπώς, όπου είναι δυνατόν, οι μηχανικές επαφές αντικαθίστανται από τους αισθητήρες προσέγγισης. Η απλούστερη επιλογή είναι ένας διακόπτης καλαμιού: ο μαγνήτης είναι κοντά, η επαφή είναι κλειστή. Η ακρίβεια της λειτουργίας του διακόπτη καλαμιού παραμένει πολύ επιθυμητή · η χρήση τέτοιων αισθητήρων είναι ακριβώς για τον προσδιορισμό της θέσης των θυρών.

Μια πιο περίπλοκη και ακριβής επιλογή θα πρέπει να θεωρείται μια ποικιλία αισθητήρων εγγύτητας. Εάν η μεταλλική σημαία εισέλθει στην υποδοχή, τότε ο αισθητήρας λειτουργούσε. Ως παράδειγμα τέτοιων αισθητήρων, μπορούν να αναφερθούν οι αισθητήρες BVK (διακόπτης τερματικού χωρίς επαφή) διαφόρων σειρών. Η ακρίβεια της λειτουργίας (διαφορικό διαδρομής) τέτοιων αισθητήρων είναι 3 χιλιοστά.

Σχήμα 1. Αισθητήρας σειράς BVK

Η τάση τροφοδοσίας των αισθητήρων BVK είναι 24V, το ρεύμα φορτίου είναι 200mA, το οποίο είναι αρκετό για να συνδέσει τα ενδιάμεσα ρελέ για περαιτέρω συντονισμό με το κύκλωμα ελέγχου. Έτσι χρησιμοποιούνται αισθητήρες BVK σε διάφορους εξοπλισμούς.

Εκτός από τους αισθητήρες BVK, χρησιμοποιούνται επίσης αισθητήρες τύπου BTP, KVP, PIP, KVD, FISH. Κάθε σειρά έχει διάφορους τύπους αισθητήρων, που υποδεικνύονται με αριθμούς, για παράδειγμα, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Όλοι οι αναφερόμενοι αισθητήρες είναι διακριτοί χωρίς επαφή, ο κύριος σκοπός τους είναι να προσδιοριστεί η θέση των μερών μηχανισμών και συγκροτημάτων. Φυσικά, υπάρχουν περισσότεροι από αυτούς τους αισθητήρες · δεν μπορείτε να γράψετε για όλα αυτά σε ένα άρθρο. Διάφοροι αισθητήρες επαφής είναι ακόμα πιο συνηθισμένοι και εξακολουθούν να βρίσκουν ευρεία χρήση.

Η χρήση αναλογικών αισθητήρων

Εκτός από τους διακριτούς αισθητήρες σε συστήματα αυτοματισμού, χρησιμοποιούνται ευρέως αναλογικοί αισθητήρες. Σκοπός τους είναι να αποκτήσουν πληροφορίες σχετικά με διάφορες φυσικές ποσότητες, και όχι μόνο, αλλά σε πραγματικό χρόνο. Ακριβέστερα, η μετατροπή μιας φυσικής ποσότητας (πίεση, θερμοκρασία, φωτισμός, ροή, τάση, ρεύμα) σε ένα ηλεκτρικό σήμα κατάλληλο για μετάδοση μέσω γραμμών επικοινωνίας στον ελεγκτή και την περαιτέρω επεξεργασία του.

Οι αναλογικοί αισθητήρες βρίσκονται συνήθως αρκετά μακριά από τον ελεγκτή, γι 'αυτό καλούνται συχνά συσκευές πεδίου. Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται συχνά στην τεχνική βιβλιογραφία.

Ένας αναλογικός αισθητήρας αποτελείται συνήθως από διάφορα μέρη. Το πιο σημαντικό μέρος είναι το ευαίσθητο στοιχείο - αισθητήρα. Ο σκοπός του είναι να μετατρέψει τη μετρούμενη τιμή σε ένα ηλεκτρικό σήμα. Αλλά το σήμα που λαμβάνεται από τον αισθητήρα είναι συνήθως μικρό. Για να ληφθεί ένα σήμα κατάλληλο για ενίσχυση, ο αισθητήρας συμπεριλαμβάνεται συχνότερα στο κύκλωμα γέφυρας - Γέφυρα του Wheatstone.

Εικόνα 2. Γέφυρα Wheatstone

Ο αρχικός σκοπός του κυκλώματος γέφυρας είναι μια ακριβής μέτρηση της αντίστασης. Μια πηγή DC συνδέεται στη διαγώνιο της γέφυρας AD. Ένα ευαίσθητο γαλβανόμετρο με ένα μέσο σημείο, με ένα μηδέν στη μέση της κλίμακας, συνδέεται με μια άλλη διαγώνιο. Για να μετρηθεί η αντίσταση της αντίστασης Rx περιστρέφοντας την αντίσταση αποκοπής R2, η γέφυρα πρέπει να είναι ισορροπημένη, το βέλος του γαλβανόμετρου πρέπει να ρυθμιστεί στο μηδέν.

Η απόκλιση του βέλους της συσκευής σε μία ή την άλλη κατεύθυνση σάς επιτρέπει να καθορίσετε την κατεύθυνση περιστροφής της αντίστασης R2. Η τιμή της μετρούμενης αντίστασης προσδιορίζεται σε κλίμακα συνδυασμένη με τη λαβή της αντιστάσεως R2. Η κατάσταση ισορροπίας για τη γέφυρα είναι η ισότητα των αναλογιών R1 / R2 και Rx / R3. Σε αυτή την περίπτωση, μεταξύ των σημείων BC, επιτυγχάνεται μηδενική διαφορά δυναμικού και το ρεύμα δεν ρέει διαμέσου του γαλβανόμετρου V.

Η αντίσταση των αντιστάσεων R1 και R3 επιλέγεται με μεγάλη ακρίβεια, η εξάπλωσή τους πρέπει να είναι ελάχιστη. Μόνο στην περίπτωση αυτή, ακόμη και μια μικρή ανισορροπία της γέφυρας προκαλεί μια αξιοσημείωτη αλλαγή στην τάση της διαγωνίου BC. Είναι αυτή η ιδιότητα της γέφυρας που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση ευαίσθητων στοιχείων (αισθητήρων) διαφόρων αναλογικών αισθητήρων. Λοιπόν, όλα είναι απλά, θέμα τεχνολογίας.

Για τη χρήση του σήματος που λαμβάνεται από τον αισθητήρα απαιτείται περαιτέρω επεξεργασία, - ενίσχυση και μετατροπή σε σήμα εξόδου κατάλληλο για μετάδοση και επεξεργασία από το κύκλωμα ελέγχου - τον ελεγκτή. Πιο συχνά, το σήμα εξόδου των αναλογικών αισθητήρων είναι ρεύμα (αναλογική βρόχος ρεύματος), λιγότερο συχνά τάση.

Γιατί ακριβώς το ρεύμα; Το γεγονός είναι ότι τα στάδια εξόδου των αναλογικών αισθητήρων βασίζονται σε πηγές ρεύματος. Αυτό σας επιτρέπει να απαλλαγείτε από την επίδραση στο σήμα εξόδου της αντίστασης των γραμμών σύνδεσης, για τη χρήση γραμμών σύνδεσης μεγάλου μήκους.

Η περαιτέρω μετατροπή είναι πολύ απλή. Το σημερινό σήμα μετατρέπεται σε τάση, για την οποία αρκεί να περάσει το ρεύμα μέσω μιας αντίστασης γνωστής αντίστασης. Η πτώση τάσης στην αντίσταση μέτρησης επιτυγχάνεται σύμφωνα με το νόμο του Ohm U = I * R.

Για παράδειγμα, για ρεύμα 10 mA σε αντίσταση με αντίσταση 100 Ohms, παίρνετε τάση 10 * 100 = 1000mV, δεξιά υπάρχει ένα ολόκληρο 1 βολτ! Στην περίπτωση αυτή, το ρεύμα εξόδου του αισθητήρα δεν εξαρτάται από την αντίσταση των καλωδίων σύνδεσης. Εντός λογικών ορίων, φυσικά.

Σύνδεση αναλογικών αισθητήρων

Η τάση που λαμβάνεται στην αντίσταση μέτρησης μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε ψηφιακή μορφή κατάλληλη για είσοδο στον ελεγκτή. Η μετατροπή γίνεται χρησιμοποιώντας αναλογικούς σε ψηφιακούς μετατροπείς ADC.

Τα ψηφιακά δεδομένα μεταδίδονται στον ελεγκτή σε σειριακό ή παράλληλο κώδικα.Όλα εξαρτώνται από το συγκεκριμένο κύκλωμα μεταγωγής. Ένα απλοποιημένο διάγραμμα σύνδεσης του αναλογικού αισθητήρα φαίνεται στο σχήμα 3.

Εικόνα 3. Σύνδεση αναλογικού αισθητήρα (κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνση)

Οι ενεργοποιητές συνδέονται με τον ελεγκτή ή ο ίδιος ο ελεγκτής συνδέεται με έναν υπολογιστή που είναι μέρος του συστήματος αυτοματισμού.

Φυσικά, οι αναλογικοί αισθητήρες έχουν τελειωμένο σχεδιασμό, ένα από τα στοιχεία των οποίων είναι ένα περίβλημα με στοιχεία σύνδεσης. Για παράδειγμα, το σχήμα 4 δείχνει την εμφάνιση του τύπου ανιχνευτή πίεσης μετρητή Probe-10.

Σχήμα 4. Ανιχνευτής υπερπίεσης αισθητήρα-10

Στο κάτω μέρος του αισθητήρα μπορείτε να δείτε το συνδετικό σπείρωμα για τη σύνδεση με τη σωλήνωση και στα δεξιά κάτω από το μαύρο κάλυμμα υπάρχει ένας σύνδεσμος για τη σύνδεση μιας γραμμής επικοινωνίας με τον ελεγκτή.

Η σύνδεση με σπείρωμα είναι σφραγισμένη με ροδέλα από ανόπτηση χαλκού (που περιλαμβάνεται στο πεδίο παράδοσης του αισθητήρα) και σε καμία περίπτωση δεν τυλίγεται από ταινία ή λινό. Αυτό γίνεται έτσι ώστε κατά την εγκατάσταση του αισθητήρα να μην παραμορφώνεται το στοιχείο αισθητήρα που βρίσκεται στο εσωτερικό του.

Αναλογικές έξοδοι αισθητήρων

Σύμφωνα με τα πρότυπα, υπάρχουν τρεις σειρές σημάτων ρεύματος: 0 ... 5mA, 0 ... 20mA και 4 ... 20mA. Ποια είναι η διαφορά τους και ποια είναι τα χαρακτηριστικά;

Πιο συχνά, η εξάρτηση του ρεύματος εξόδου είναι άμεσα ανάλογη με τη μετρούμενη τιμή, για παράδειγμα, όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση στον σωλήνα, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα στην έξοδο του αισθητήρα. Αν και χρησιμοποιείται μερικές φορές αντίστροφη μεταγωγή: μια μεγαλύτερη τιμή του ρεύματος εξόδου αντιστοιχεί στην ελάχιστη τιμή της μετρούμενης τιμής στην έξοδο του αισθητήρα. Όλα εξαρτώνται από τον τύπο του ελεγκτή που χρησιμοποιείται. Ορισμένοι αισθητήρες αλλάζουν από άμεσο σε αντίστροφο.

Το σήμα εξόδου της περιοχής 0 ... 5mA είναι πολύ μικρό και επομένως υπόκειται σε παρεμβολές. Εάν το σήμα ενός τέτοιου αισθητήρα κυμαίνεται σε μια σταθερή τιμή της μετρούμενης παραμέτρου, δηλαδή συνιστάται η εγκατάσταση ενός πυκνωτή με χωρητικότητα 0,1 ... 1 μF παράλληλα με την έξοδο του αισθητήρα. Το σταθερότερο είναι το σημερινό σήμα στην περιοχή 0 ... 20mA.

Αλλά και οι δύο αυτές σειρές δεν είναι καλές, επειδή το μηδέν στην αρχή της κλίμακας δεν μας επιτρέπει να καθορίσουμε με αδιαμφισβήτητο τρόπο τι συνέβη. Ή μήπως το μετρημένο σήμα πήρε πραγματικά μηδενικό επίπεδο, το οποίο είναι δυνατό κατ 'αρχήν ή απλά η γραμμή επικοινωνίας αποκόπηκε; Ως εκ τούτου, προσπαθούν να εγκαταλείψουν τη χρήση αυτών των σειρών, ει δυνατόν.

Το σήμα των αναλογικών αισθητήρων με ρεύμα εξόδου στην περιοχή 4 ... 20 mA θεωρείται πιο αξιόπιστο. Η ανοσία του στο θόρυβο είναι αρκετά υψηλή και το κατώτερο όριο, ακόμη και αν το μετρημένο σήμα έχει μηδενικό επίπεδο, θα είναι 4 mA, πράγμα που μας επιτρέπει να πούμε ότι η γραμμή επικοινωνίας δεν έχει σπάσει.

Ένα άλλο καλό χαρακτηριστικό της κλίμακας 4 ... 20mA είναι ότι οι αισθητήρες μπορούν να συνδεθούν σε δύο μόνο καλώδια, αφού ο ίδιος ο αισθητήρας τροφοδοτείται από αυτό το ρεύμα. Αυτή είναι η τρέχουσα κατανάλωσή της και ταυτόχρονα ένα σήμα μέτρησης.

Η πηγή ισχύος για αισθητήρες στην περιοχή 4 ... 20mA ενεργοποιείται, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5. Ταυτόχρονα, οι αισθητήρες Zond-10, όπως πολλοί άλλοι, έχουν ένα ευρύ φάσμα τάσης τροφοδοσίας 10 ... 38V σύμφωνα με το διαβατήριο, αν και χρησιμοποιούνται συχνότερα σταθεροποιημένες πηγές με τάση 24V.

Εικόνα 5. Σύνδεση αναλογικού αισθητήρα με εξωτερική πηγή τροφοδοσίας

Τα παρακάτω στοιχεία και σημειώσεις υπάρχουν σε αυτό το διάγραμμα. Rψ είναι η αντίσταση του διακένου μέτρησης, τα R11 και R12 είναι οι αντιστάσεις των γραμμών επικοινωνίας. Για να αυξηθεί η ακρίβεια μέτρησης, πρέπει να χρησιμοποιηθεί μια αντίσταση μέτρησης ακριβείας ως Rψ. Η διέλευση ρεύματος από την πηγή ισχύος υποδεικνύεται με βέλη.

Είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι το ρεύμα εξόδου της πηγής ρεύματος περνά από τον ακροδέκτη + 24V, μέσω της γραμμής Rl1 φθάνει στον ακροδέκτη αισθητήρα + AO2, περνά μέσω του αισθητήρα και μέσω του ακροδέκτη εξόδου αισθητήρα - AO2, η γραμμή σύνδεσης Rl2, η αντίσταση Rψ επιστρέφει στον τερματικό τροφοδοσίας -24V. Τα πάντα, το κύκλωμα είναι κλειστό, το ρεύμα ρέει.

Εάν ο ελεγκτής περιέχει τροφοδοσία 24V, τότε η σύνδεση του αισθητήρα ή του μετατροπέα μέτρησης είναι δυνατή σύμφωνα με το σχήμα που φαίνεται στο σχήμα 6.

Εικόνα 6. Σύνδεση αναλογικού αισθητήρα σε ελεγκτή με εσωτερική πηγή τροφοδοσίας

Αυτό το διάγραμμα δείχνει ένα άλλο στοιχείο - την αντίσταση έρματος Rb. Σκοπός του είναι η προστασία της αντίστασης μέτρησης όταν η γραμμή επικοινωνίας είναι κλειστή ή ο αναλογικός αισθητήρας παρουσιάζει δυσλειτουργίες. Η εγκατάσταση μιας αντίστασης RB είναι προαιρετική, αν και επιθυμητή.

Εκτός από διάφορους αισθητήρες, οι μετρητές μετατροπέων, οι οποίοι χρησιμοποιούνται συχνά σε συστήματα αυτοματισμού, έχουν επίσης έξοδο ρεύματος.

Μετρητής μορφοτροπέα - συσκευή για τη μετατροπή των επιπέδων τάσης, για παράδειγμα, 220V ή ρεύμα αρκετών δεκάδων ή εκατοντάδων αμπέρ σε σήμα ρεύματος 4 ... 20mA. Εδώ, ένα ηλεκτρικό επίπεδο σήματος απλά μετασχηματίζεται και όχι μια αναπαράσταση μιας συγκεκριμένης φυσικής ποσότητας (ταχύτητα, παροχή, πίεση) σε ηλεκτρική μορφή.

Αλλά ο μόνος αισθητήρας, κατά κανόνα, δεν είναι αρκετός. Μία από τις πιο δημοφιλείς μετρήσεις είναι οι μετρήσεις θερμοκρασίας και πίεσης. Ο αριθμός τέτοιων σημείων στη σύγχρονη παραγωγή μπορεί να φτάσει αρκετές δεκάδες χιλιάδες. Κατά συνέπεια, ο αριθμός των αισθητήρων είναι επίσης μεγάλος. Επομένως, πολλοί αναλογικοί αισθητήρες συνδέονται συχνότερα με έναν ελεγκτή ταυτόχρονα. Φυσικά, όχι αρκετές χιλιάδες ταυτόχρονα, είναι καλό αν μια δωδεκάδα είναι διαφορετική. Μια τέτοια σύνδεση φαίνεται στο σχήμα 7.

Εικόνα 7. Σύνδεση πολλαπλών αναλογικών αισθητήρων στον ελεγκτή

Αυτό το σχήμα δείχνει πώς επιτυγχάνεται μια τάση κατάλληλη για μετατροπή σε ψηφιακό κώδικα από ένα σήμα ρεύματος. Εάν υπάρχουν πολλά τέτοια σήματα, τότε δεν υποβάλλονται σε επεξεργασία ταυτόχρονα, αλλά διαχωρίζονται από το χρόνο, πολυπλεγμένα, διαφορετικά θα έπρεπε να τοποθετηθεί ξεχωριστό ADC σε κάθε κανάλι.

Για το σκοπό αυτό, ο ελεγκτής διαθέτει κανάλια μεταγωγής κυκλώματος. Το λειτουργικό διάγραμμα του διακόπτη φαίνεται στο σχήμα 8.

Εικόνα 8. Διακόπτης καναλιών αναλογικών αισθητήρων (εικόνα με δυνατότητα κλικ)

Τα σήματα του βρόχου ρεύματος, που μετατρέπονται σε τάση στην αντίσταση μέτρησης (UR1 ... URn), τροφοδοτούνται στην είσοδο του αναλογικού διακόπτη. Τα σήματα ελέγχου εναλλάξ περνούν ένα από τα σήματα UR1 ... URn, τα οποία ενισχύονται από τον ενισχυτή και τροφοδοτούνται εναλλάξ στην είσοδο ADC. Η τάση που μετατρέπεται σε ψηφιακό κωδικό παρέχεται στον ελεγκτή.

Το σύστημα, φυσικά, είναι πολύ απλοποιημένο, αλλά είναι πολύ πιθανό να εξεταστεί η αρχή της πολυπλεξίας. Έτσι δημιουργήθηκε η μονάδα για την εισαγωγή αναλογικών σημάτων από τους ελεγκτές MSTS (σύστημα μικροεπεξεργαστών υλικού) που κατασκευάστηκε από τον υπολογιστή Prolog Smolensk. Η εμφάνιση του ελεγκτή MCTC φαίνεται στο σχήμα 9.

Σχήμα 9. Ελεγκτής ICTS

Η απελευθέρωση τέτοιων ελεγκτών έχει διακοπεί εδώ και καιρό, αν και σε ορισμένα μέρη, μακριά από τα καλύτερα, αυτοί οι ελεγκτές εξακολουθούν να εξυπηρετούν. Αυτά τα μουσειακά εκθέματα αντικαθίστανται από ελεγκτές νέων μοντέλων, κυρίως εισαγόμενης (κινεζικής) παραγωγής.

Για τη σύνδεση σημειακών αισθητήρων 4 ... 20mA, συνιστάται η χρήση καλωδίου με δύο καλώδια με θωράκιση τουλάχιστον 0,5 mm2.

Αν ο ελεγκτής είναι τοποθετημένος σε μεταλλικό περίβλημα, συνιστάται η σύνδεση των προστατευτικών πλεξούδων στο σημείο γείωσης του θαλάμου. Το μήκος των γραμμών σύνδεσης μπορεί να φτάσει περισσότερο από δύο χιλιόμετρα, το οποίο υπολογίζεται από τους αντίστοιχους τύπους. Δεν θα εξετάσουμε τίποτα εδώ, αλλά πιστέψτε με ότι είναι έτσι.

Νέοι αισθητήρες, νέοι ελεγκτές

Με την εμφάνιση νέων ελεγκτών, νέους αναλογικούς αισθητήρες HART (Διευθυνσιοδοτούμενος Απομακρυσμένος Αισθητήρας), ο οποίος μεταφράζεται ως "Μετρητής Αισθητήρων Διευθυνσιολογημένος Απομακρυσμένα μέσω του Κορμού".

Το σήμα εξόδου του αισθητήρα (συσκευή πεδίου) είναι ένα αναλογικό σήμα ρεύματος στην περιοχή 4 ... 20 mA, στην οποία υπερκαλύπτεται ένα σήμα ψηφιακής επικοινωνίας με διαμόρφωση συχνότητας (FSK - Συχνότητα μετατόπισης συχνότητας).

Εικόνα 10. Έξοδος αναλογικού αισθητήρα HART

Το σχήμα δείχνει ένα αναλογικό σήμα, και γύρω του, σαν φίδι, ένα ημιτονοειδές πηνίο. Αυτό είναι ένα σήμα με διαμόρφωση συχνότητας.Αλλά αυτό δεν είναι καθόλου ψηφιακό σήμα, δεν έχει ακόμη αναγνωριστεί. Είναι εμφανές στο σχήμα ότι η συχνότητα του ημιτονοειδούς όταν μεταδίδεται ένα λογικό μηδέν είναι υψηλότερη (2,2ΚΗζ) από ό, τι κατά τη μετάδοση μιας μονάδας (1,2ΚΗζ). Η μετάδοση αυτών των σημάτων εκτελείται από ένα ρεύμα με πλάτος ± 0,5 mA ημιτονοειδούς σχήματος.

Είναι γνωστό ότι η μέση τιμή του ημιτονοειδούς σήματος είναι μηδέν, επομένως η μετάδοση ψηφιακών πληροφοριών δεν επηρεάζει το ρεύμα εξόδου του αισθητήρα 4 ... 20 mA. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται κατά τη ρύθμιση αισθητήρων.

Η επικοινωνία HART γίνεται με δύο τρόπους. Στην πρώτη περίπτωση, το πρότυπο, μόνο δύο συσκευές μπορούν να ανταλλάξουν πληροφορίες μέσω γραμμής δύο συρμάτων, ενώ το αναλογικό σήμα εξόδου 4 ... 20mA εξαρτάται από τη μετρούμενη τιμή. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται κατά τη ρύθμιση συσκευών πεδίου (αισθητήρες).

Στη δεύτερη περίπτωση μπορούν να συνδεθούν έως και 15 αισθητήρες στη γραμμή δύο καλωδίων, ο αριθμός των οποίων καθορίζεται από τις παραμέτρους της γραμμής επικοινωνίας και την ισχύ της τροφοδοσίας. Πρόκειται για λειτουργία πολλαπλών πτώσεων. Σε αυτή τη λειτουργία, κάθε αισθητήρας έχει τη δική του διεύθυνση στην περιοχή 1 ... 15, στην οποία έχει πρόσβαση η συσκευή ελέγχου.

Ο αισθητήρας με τη διεύθυνση 0 αποσυνδέεται από τη γραμμή επικοινωνίας. Η ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ του αισθητήρα και της συσκευής ελέγχου σε λειτουργία πολλαπλών σημείων πραγματοποιείται μόνο με ένα σήμα συχνότητας. Το σήμα ρεύματος του αισθητήρα είναι σταθερό στο απαιτούμενο επίπεδο και δεν αλλάζει.

Στην περίπτωση της επικοινωνίας πολλαπλών σημείων, τα δεδομένα δεν σημαίνουν μόνο τα πραγματικά αποτελέσματα των μετρήσεων της ελεγχόμενης παραμέτρου, αλλά και ένα σύνολο όλων των ειδών υπηρεσιακών πληροφοριών.

Πρώτα απ 'όλα, αυτές είναι οι διευθύνσεις αισθητήρων, εντολών ελέγχου, ρυθμίσεων. Και όλες αυτές οι πληροφορίες μεταδίδονται μέσω γραμμών επικοινωνίας δύο συρμάτων. Αλλά είναι δυνατόν να τα ξεφορτωθείτε; Είναι αλήθεια ότι αυτό πρέπει να γίνει προσεκτικά, μόνο στις περιπτώσεις που η ασύρματη σύνδεση δεν μπορεί να επηρεάσει την ασφάλεια της ελεγχόμενης διαδικασίας.

Αποδεικνύεται ότι μπορείτε να απαλλαγείτε από τα καλώδια. Ήδη το 2007 δημοσιεύθηκε το πρότυπο WirelessHART, το μέσο μετάδοσης είναι η μη εξουσιοδοτημένη συχνότητα των 2,4 GHz, η οποία λειτουργεί σε πολλές ασύρματες συσκευές υπολογιστή, συμπεριλαμβανομένων ασύρματων τοπικών δικτύων. Επομένως, οι συσκευές WirelessHART μπορούν να χρησιμοποιηθούν χωρίς περιορισμούς. Το σχήμα 11 δείχνει το ασύρματο δίκτυο WirelessHART.

Εικόνα 11. Ασύρματη ασύρματη σύνδεση HART

Αυτές οι τεχνολογίες έχουν αντικαταστήσει τον παλιό αναλογικό βρόχο ρεύματος. Αλλά δεν παραιτείται από τη θέση της, χρησιμοποιείται ευρέως όπου είναι δυνατόν.

Μπόρις Αλαντίσκιν