Unifikuoti analoginiai signalai automatikos sistemose

Kai kuriame automatizavimo sistemą tam tikram technologiniam procesui, kažkaip reikia sujungti jutiklius ir kitus signalinius įrenginius — su pavaromis, su keitikliais, su valdikliais ir tt Pastarieji paprastai gauna signalą iš jutiklio tokia forma. tam tikro dydžio įtampa arba srovė (jeigu yra analoginiai signalai), arba impulsų forma su tam tikrais laiko parametrais (jei yra skaitmeniniai signalai).

Šių elektrinių signalų parametrai tam tikru būdu turi atitikti fizinio dydžio, kurį fiksuoja jutiklis, parametrus, kad galutinio įrenginio valdymas būtų tinkamas automatizavimo užduočiai.

Žinoma, patogiausia suvienodinti analoginius signalus iš skirtingų jutiklių, kad valdikliai įgautų lankstumo, kad vartotojui nereikėtų kiekvienam jutikliui rinktis savo individualaus sąsajos tipo ir kiekvienai sąsajai savo jutiklio.

Tegul įvesties-išvesties signalų pobūdis tampa suvienodintas, nusprendė kūrėjai, nes taikant šį metodą automatikos sistemų ir automatikos blokų kūrimas pramonei bus labai supaprastintas, o trikčių šalinimas, techninė priežiūra ir įrangos modernizavimas taps daug lengvesnis - lankstesnis. Net ir vienam jutikliui sugedus, visiškai to paties ieškoti nereikia, užteks pasirinkti analogą su atitinkamais išėjimo signalais.

Aplinkos temperatūros, variklio sūkių skaičiaus, skysčio slėgio, mėginio mechaninio įtempio, oro drėgmės ir kt. matavimai. — dažnai atliekami apdorojant nuolatinius analoginius signalus, gaunamus iš atitinkamų daviklių, tuo tarpu nuolatinis prijungto įrenginio veikimas koreguojamas: kaitinimo elementas, dažnio keitiklis, siurblys, presas ir kt.

Labiausiai paplitęs analoginis signalas yra nuo 0 iki 10 V įtampos signalas arba nuo 4 iki 20 mA srovės signalas.

Įtampos valdymas nuo 0 iki 10 V

Kai naudojamas vieningas 0–10 V įtampos signalas, ši nuolatinė 0–10 V įtampų seka yra susieta su išmatuotų fizinių dydžių, tokių kaip slėgis arba temperatūra, serija.

Tarkime, kad temperatūra kinta nuo -30 iki +125 °C, o įtampa keičiasi nuo 0 iki 10 V, o 0 voltų atitinka -30 °C temperatūrą ir 10 voltų iki +125 °C. Tai gali būti įrenginio temperatūra. reagentas arba ruošinys, o tarpinės temperatūros vertės turės griežtai apibrėžtas nurodyto diapazono įtampos vertes. Čia ryšys nebūtinai yra linijinis.

Tokiu būdu galima valdyti įvairius įrenginius bei gauti stebėjimo informaciją. Pavyzdžiui, radiatorius su šiluminiu jutikliu turi analoginį išėjimą esamai temperatūrai rodyti: 0 V — radiatoriaus paviršiaus temperatūra yra + 25 °C arba žemesnė, 10 V — temperatūra pasiekė + 125 °C — didžiausias leistinas.

Arba nuo 0 iki 10 V įtampą iš valdiklio į analoginį siurblio įėjimą reguliuojame dujų slėgį inde: 0 V — slėgis lygus atmosferiniam, 5 V — slėgis 2 atm, 10 V — 4 atm., taip pat galite valdyti šildymo įrenginius, metalo pjovimo stakles, vožtuvus ir kitus įvairios paskirties jungiamąsias detales ir pavaras.

Srovės valdymas (nuo 4 iki 20 mA srovės kilpa)

Antrasis vieningo analoginio signalo tipas automatikos valdymui yra 4-20 mA srovės signalas, vadinamas „srovės kilpa“. Šis signalas taip pat naudojamas signalams iš įvairių jutiklių priimti, kad būtų galima valdyti pavaras.

Skirtingai nuo įtampos signalo, dabartinis signalo pobūdis leidžia jį be iškraipymų perduoti daug didesniais atstumais, nes linijos įtampos kritimai ir varžos yra automatiškai kompensuojamos. Be to, labai lengva diagnozuoti perdavimo grandinių vientisumą – jei yra srovė, vadinasi, linija nepažeista, jei nėra srovės – atvira grandinė. Dėl šios priežasties mažiausia vertė yra 4 mA, o ne 0 mA.

Taigi čia srovės šaltinis naudojamas kaip valdymo signalo maitinimo šaltinis, o ne įtampos šaltinis. Atitinkamai, pavaros valdiklis turi turėti 4-20 mA srovės įvestį, o jutiklio keitiklis turi turėti srovės išėjimą.Tarkime, kad dažnio keitiklio valdymo srovės įvestis yra 4-20 mA, tada, kai į įvestį paduodamas 4 mA ar mažesnis signalas, valdoma pavara sustos, o paspaudus 20 mA srovę, ji pagreitės iki Pilnas greitis.

Tuo tarpu srovės jutiklio išėjimai gali būti aktyvūs ir pasyvūs. Dažniausiai išėjimai yra pasyvūs, vadinasi, reikalingas papildomas maitinimo šaltinis, kuris nuosekliai jungiamas su jutikliu ir pavaros valdikliu. Jutikliui ar valdikliui su aktyvia išvestimi nereikia maitinimo šaltinio, nes jis yra įmontuotas.

Analoginė srovės kilpa šiandien inžinerijoje dažniau naudojama nei įtampos signalai. Jis gali būti naudojamas iki kelių kilometrų atstumu. Siekiant apsaugoti įrangą, naudojama optoelektroninių prietaisų, tokių kaip optronai, galvaninė izoliacija. Dėl srovės šaltinio netobulumo didžiausias leistinas linijos ilgis (ir didžiausia linijos varža) priklauso nuo įtampos, iš kurios tiekiamas srovės šaltinis.

Pavyzdžiui, esant įprastai 12 voltų maitinimo įtampai, varža neturėtų viršyti 600 omų. Srovių ir įtampų diapazonai aprašyti GOST 26.011-80 „Matavimai ir automatika. Nuolatinės elektros srovės ir įtampos įėjimas ir išėjimas».

Pagrindinis signalų suvienodinimo įrankis – normalizavimo keitiklis

Suvienodinti pirminį jutiklio signalą — paversti jį įtampa nuo 0 iki 10 V arba į srovę nuo 4 iki 20 mA, vadinamasis. normalizuojantys keitikliai... Šie standartizuojantys keitikliai yra temperatūros, drėgmės, slėgio, svorio ir kt.

Jutiklio veikimo principas gali būti skirtingas: talpinis, indukcinis, varžinis, termoporos ir kt. Tačiau tolesnio signalo apdorojimo patogumui išvestis turi atitikti suvienodinimo reikalavimus. Štai kodėl jutikliuose dažnai yra standartiniai išmatuotos vertės keitikliai į srovę arba įtampą.