Нормирующие преобразователи — назначение, устройство и принцип действия


СОДЕРЖАНИЕ:

Нормирующие измерительные преобразователи сигналов

Нормирующие измерительные преобразователи НПСИ-ТП предназначены для преобразования сигналов термопар (ТП) и напряжения в унифицированный токовый сигнал 0. 5 мА, 0. 20 мА, 4. 20 мА.

Нормирующие измерительные преобразователи НПСИ-ТС предназначены для преобразования сигналов термометров сопротивления (ТС) и потенциометрических датчиков в унифицированный токовый сигнал 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА.

Нормирующие измерительные преобразователи НПСИ-ДНТВ предназначены для преобразования действующих значений напряжения (до 400 В) и тока в цепях переменного тока, а также постоянных напряжений (до 400 В) и тока в унифицированные сигналы тока или напряжения. Нормирующие измерительные преобразователи обеспечивают сигнализацию с выходом на реле при достижении заданного уровня сигнала.

Нормирующие измерительные преобразователи НПСИ-ДНТН предназначены для преобразования действующих значений напряжения (до 50 В) и тока в цепях переменного тока, а также постоянных напряжений (до 50 В) и тока в унифицированные сигналы тока или напряжения. Нормирующие измерительные преобразователи обеспечивают сигнализацию с выходом на реле при достижении заданного уровня сигнала.

Нормирующие измерительные преобразователи НПСИ-УНТ предназначены для преобразования унифицированных сигналов тока или напряжения в унифицированные сигналы тока или напряжения, а также для сигнализации при достижении заданного уровня сигнала.

  • НПСИ-ЧВ — измерение частоты, периода, длительности сигналов
  • НПСИ-ЧС — измерение частоты сети
  • Гальваническая изоляция сигналов на входе и выходе
  • Установка на DIN-рейку по стандарту EN 50 022

Нормирующие измерительные преобразователи мощности, действующих значений напряжения и тока, коэффициента мощности нагрузки промышленной сети НПСИ-МС1.

Нормирующие измерительные преобразователи ПНТ предназначены для преобразования термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей XA (хромель-алюмель, тип К), XK (хромель-копель, тип L), НН (никросил-нисил, тип N) по ГОСТ Р 8.585-2001 в унифицированный сигнал постоянного тока 4..20мА. Осуществляют компенсацию термо-ЭДС холодного спая.

Нормирующие измерительные преобразователи ПСТ-х-х предназначены для преобразования сигналов термопреобразователей сопротивления 100М, 100П по ГОСТ Р 8.625-2006 в унифицированный сигнал постоянного тока 4..20мА. Зависимость тока от температуры линейная.

Нормирующие измерительные преобразователи сигналов напряжение-ток для термопар. Тип и диапазон преобразования программируется пользователем: 12 типов термопар по 3 – 8 диапазонов для каждого типа термопары. Монтаж в стандартную карболитовую соединительную головку с 4-мя крепежными винтами.

Нормирующие измерительные преобразователи сопротивление-ток ПСТ-а-Pro предназначены для преобразования сигналов термосопротивлений 50М, 100М, 50П, 100П, Pt 100, Pt 500, Pt 1000, Ni 100, Ni 500, Ni 1000 по ГОСТ Р 6651-94 в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА.

Нормирующие измерительные преобразователи напряжение-ток ПНТ-b-Pro являются развитием серии ПНТ. Они также реализованы на базе микропроцессорных технологий, что позволяет программировать выбор типов термопар, но теперь они конструктивно размещаются в соединительную головку типа В термопреобразователей (DIN43729).

Нормирующие измерительные преобразователи сопротивление-ток ПСТ-b-Pro предназначены для преобразования сигналов термопреобразователей сопротивления 50М, 100М, 50П, 100П, Pt 100, Pt 500, Pt 1000, 100Н, 500Н, 1000Н по ГОСТ Р 8.625-2006 в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА.

Нормирующие измерительные преобразователи сигналов используются для преобразования в унифицированный полученный датчиками выходной сигнал постоянного тока. В корпусе датчика размещают устройство данного типа. Возможно изготовление автономных модулей, закрепленных на панели вблизи датчика или закрепленных на DIN-рельсы.

Наша компания «Тераинвест» занимается продажей нормирующих измерительных преобразователей сигналов, купить которые предлагаются на выгодных условиях. Опытные менеджеры ознакомят с ассортиментом товара, представленного на сайте инжиниринговой компании в разделе каталог, ознакомят с условиями оплаты и доставки по России. У нас можно заказать нормирующие измерительные преобразователи сигналов по конкурентной цене, сформированной с учетом технических параметров, сферы применения, популярности бренда.

Классификация устройств

В зависимости от назначения и особенностей конструкции операционные усилители делятся на группы:

  • преобразователи переменного в постоянное напряжение;
  • преобразователи величин: сдвиг фаз в число импульсов, тока в напряжение;
  • аналого-цифровые;
  • измерительные усилители;
  • прецезионные делители напряжения и тока.

Слишком большие показатели тока или напряжения уменьшаются в несколько раз с помощью прецезионных делителей. Преобразователи величин из одной в другую используют в случае, когда необходимо передать данные на значительное расстояние. Преобразователи переменного напряжения в постоянное применяют при переменном входном показателе и информативной составляющей в виде напряжения или тока.

Преимущества применения

Использование преобразователей позволяет привести к единому стандарту и унифицировать сигналы контрольно-измерительных приборов. Данный вид оборудования позволяет:

  • усиливать слабые сигналы, передавать удаленно в условиях сильных помех;
  • работать с сигналами разного потенциала за счет применения гальванической изоляции;
  • преобразователи температуры помогают экономить на дорогих компенсационных кабелях, используя изделия из доступной меди;
  • проводить термокомпенсацию: емкостные датчики влажности, термопары.

Мы предлагаем большой ассортимент моделей широкого спектра применения с различными характеристиками. Высокое качество систем измерения, управления технологическими процессами и обработки информации подтверждают наличие международных сертификатов соответствия и долговременная гарантия производителя.

Вы можете купить нормирующие измерительные преобразователи сигналов от компании Тераинвест по доступной цене в городах России:

Екатеринбург: +7 (343) 302-12-11
Новосибирск: +7 (383) 312-02-30
Москва: +7 (499) 685-13-50
Владивосток: +7 (423) 206-00-25
Краснодар: +7(861) 204-05-60
Ростов-на-Дону: +7 (863) 309-04-80

Элементы автоматических систем

Классификация элементов

Элементы автоматических (мехатронных) систем можно классифицировать по функциональному назначению и физическому принципу действия.

При рассмотрении данной темы, можно вновь обратиться к типовой схеме автоматической системы регулирования температуры, рассмотренной в предыдущей лекции (рис. 1).

РУ — регулирующее устройство

ИМ — измерительный мост

ЭУ — электронный усилитель

ИП — измерительный прибор

Rз — задающий потенциометр температурного режима

Rт — внутреннее сопротивление электронного термометра (датчик)

Рис. 1. Типовая схема автоматической системы регулирования (температуры)

Функциональное назначение элементов

Первичные измерительные преобразователи (датчики) —элементы, измеряющие значения регулируемой величины и преобразующие их в эквивалентные значения сигнала, как правило, другой физической природы, более удобной для последующей передачи и использования. Так, первичный измерительный преобразователь температуры, например электронный термометр (в составе термопара, рассмотренная в предыдущей лекции), измеряет значения температуры объекта регулирования и преобразует их в эквивалентные значения термо-ЭДС и в последующем в сопротивление Rт.

Нормирующие преобразователиустройства, преобразующие сигнал одной физической природы в эквивалентный унифицированный сигнал другой физической природы.

Они служит для обеспечения совместной работы в автоматических системах средств регулирования, имеющих различную физическую основу.

Например, электропневматический преобразователь преобразует электрические сигналы в эквивалентные значения пневматического сигнала.

Функциональные преобразователи — это преобразователи, которые при поступлении на вход сигнала формируют на выходе изменение сигнала во времени по определенному закону.

Простейшим примером такого функционального элемента может служить электродвигатель М автоматической системы регулирования. При поступлении на электродвигатель постоянного напряжения (вход элемента) его входной вал (выход -элемента) начинает по линейному закону перемещать движок автотрансформатора AT.

Усилители значения сигнала и (или) его мощности — это устройства, предназначенные для усиления в случае необходимости поступающих сигналов.

Например, напряжение и мощность выходного сигнала измерительного моста ИМ автоматической системы недостаточны для непосредственного управления электродвигателем М. В связи с этим в системе; применен электронный усилитель ЭУ, который усиливает выходное напряжение измерительного моста как по абсолютному значению, так и по мощности до уровней, соответствующих номинальным параметрам электродвигателя.-

Стабилизаторы — элементы, поддерживающие значения того или иного сигнала на определенном уровне и сглаживающие пульсации сигнала.

Коммутирующие элементы (распределители) — приборы, переключающие в определенной последовательности цепи с выхода какого-либо элемента на входы других элементов.

Элементы сравнения — элементы, сравнивающие значения двух (или нескольких) сигналов.

Выходной сигнал этих элементов равен разности поступающих на их вход сигналов.

В автоматической системе (функции элемента сравнения выполняет измерительный мост ИМ).

Задающие элементы — элементы, с помощью которых оператор устанавливает заданное значение регулируемой величины. В автоматической системе задающим элементом служит потенциометр Rз.

Регулирующие органы — устройства, непосредственно воздействующие на объект регулирования для поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону.

В системе функции регулирующего органа выполняет устройство, состоящее из автотрансформатора AT и нагревательного элемента И.

Исполнительные механизмы — устройства, воздействующие на
регулирующий орган и перемещающие его (или изменяющие его состояние) в сторону ликвидации отклонения регулируемой величины от заданного значения или закона ее изменения. В автоматической системе регулирования функции исполнительного механизма выполняет электродвигатель М вместе с кинематической связью от вала электродвигателя до движка автотрансформатора AT

Объект регулирования — объект, являющийся составным элементом (составной частью) автоматической системы вообще и автоматической системы регулирования.

В автоматической системе регулирования, рассмотренной в предыдущей лекции, объектом регулирования в функциональном и физическом смысле является сушильный шкаф.

Если рассмотреть более сложный объект, например котлоагрегат, в котором регулируются температура в топке, разрежение в топке, давление пара в барабане котла, расход пара и т. п., то для каждой локальной автоматической системы регулирования (температуры, разрежения, давления, расхода и т. д.) в функциональном смысле будет свой объект регулирования.

Принцип действия элементов на физическом уровне

По принципу действия элементы можно разделить на:

  • электрические, магнитные и радиоволновые, действующие на ‘принципе использования электромагнитных процессов с частотами ниже 10 в двенадцатой степени Гц;
  • оптические, действующие на принципе использования электромагнитных процессов с частотами выше 10 в двенадцатой степени Гц;
  • механические, использующие механические перемещения твердых тел;
  • акустические, использующие механические волновые процессы и веществе;
  • гидравлические, использующие механические свойства жидкостей;
  • пневматические, использующие механические свойства газов;
  • комбинированные, например электромеханические, электрогид-
    равлические и т. п.

Кроме классификации элементов АСР по функциональному назначению и физическому принципу действия элементы подразделяют на пассивные и активные.

  • Пассивными называются элементы, выполняющие свои функции без использования энергии со стороны.
  • Элементы, выполняющие свои функции с использованием энергии от постороннего источника питания, называются активными.

Примером пассивного элемента может служить термометр сопротивления Rт в АСР.

Примерами активных элементов — измерительный мост ИМ (в диагональ моста подводится напряжение питания , электронный усилитель ЭУ (подается напряжение сети Uc) и автотрансформатор AT (подводится напряжение сети Uc)

Активные элементы в автоматических системах применяются, как правило, в случаях, когда необходимо на выходе получить сигнал большей мощности, чем сигнал, поступающий на вход.

В пассивных элементах мощность выходного сигнала не может быть больше мощности входного сигнала.

НПТ-1 — универсальный нормирующий преобразователь

Нужно коммерческое предложение или счет – добавьте товар в корзину или отправьте заявку на e-mail: sales@souz-pribor.ru

Есть технический вопрос — задавайте по e-mail: support@souz-pribor.ru

  • Производитель: ПО «ОВЕН» (Россия)
  • Гарантия: 24 мес.

Описание НПТ-1

Назначение НПТ1

Нормирующий преобразователь ОВЕН НПТ1, предназначен для преобразования значения температуры измеренной при помощи термопары или термосопротивления, в унифицированный сигнал постоянного тока 0(4) — 20 мА. Может использоваться во вторичных приборах систем автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, в том числе подконтрольных Ростехнадзору, а также в коммунальном хозяйстве, диспетчеризации, телемеханических информационно-измерительных комплексах и т.д.

Каждый электрик должен знать:  Промышленный Ethernet и его роль в автоматизации современных промышленных предприятий

При конфигурировании ОВЕН НПТ-1 подключается к USB порту персонального компьютера при помощи стандартного кабеля miniUSB. В комплект поставки кабель miniUSB не входит. Рекомендуем использовать кабель miniUSB длиной не МЕНЕЕ 1 м, с кабелями меньшей длины возможны сложности при установке соединения с ПО «конфигуратор НПТ-1» если если работа ведется на ноутбуке.

Основные функции универсального нормирующего преобразователя ОВЕН НПТ1

Функциональная схема прибора НПТ1

Схемы подключения НПТ1

Клеммные соединители преобразователя и схема подключения датчиков

Измерительный преобразователь сопротивления в ток

Состав нормирующего преобразователя. Формирователь опорного напряжения. Анализ работы входной цепи. Анализ работы масштабирующего и суммирующего усилителей. Расчёт измерительной цепи нормирующего преобразователя. Формирователь выходных сигналов.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Предмет Электронные устройства автоматики
Вид курсовая работа
Язык русский
Прислал(а) Евгений
Дата добавления 06.02.2020
Размер файла 132,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Описание и принцип работы преобразователя со средней точкой первичной обмотки трансформатора, его схема. Система управления и график её работы. Расчёт количества элементов в батарее и источника опорного напряжения. Параметры усилителя мощности.


курсовая работа [477,9 K], добавлен 26.08.2012

Исследование принципа действия импульсного преобразователя постоянного напряжения понижающего типа. Фазы работы преобразователя. Расчёт силовой части схемы. Определение динамических потерь транзистора, возникающих в момент его включения и выключения.

курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.10.2014

Выбор силовых полупроводниковых приборов по току и напряжению и проверка их по перегрузочной способности. Выбор типов аналоговых и цифровых интегральных микросхем. Формирователь длительности импульсов. Регулировочная характеристика преобразователя.

курсовая работа [2,4 M], добавлен 07.01.2015

Расчет источника опорного напряжения для схемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Выбор компаратора, составление счетчика. Принцип работы АЦП. Получение полосового фильтра. Граничная частота входных сигналов. Перевод сигнала в аналоговую форму.

курсовая работа [925,5 K], добавлен 05.11.2012

Настройка схемы преобразователя. Зависимость частоты от входного напряжения и сопротивления. Время переходного процесса, его характеристика. Зависимость частоты от температуры при фиксированном входном напряжении. Анализ преобразователя частоты.

контрольная работа [637,6 K], добавлен 11.05.2014

Ограничения на конструкцию, параметры и методы преобразования разработанного датчика. Анализ методов преобразования силы в электрический сигнал. Выбор измерительной цепи и типа преобразователя. Расчёт частотного диапазона и коэффициента деформации.

курсовая работа [211,4 K], добавлен 30.05.2014

Аналого-цифровые преобразователи. Проектирование схем электрических принципиальных. Делитель напряжения, интегратор, компаратор, источник опорного напряжения, источник квантующих импульсов. Счетчик импульсов. Формирователь сигнала «Упр.SW1, «Запись».

курсовая работа [600,0 K], добавлен 23.11.2015

Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления. Анализ модели датчика температуры. Выбор источника опорного напряжения. Расчет коэффициента усиления и напряжения смещения дифференциального усилителя.

курсовая работа [883,7 K], добавлен 26.12.2013

Разработка принципиальной схемы измерительного преобразователя, который преобразует входной ток заданной амплитуды в специальный код, рассчитанный для подключения 3.5-декадного ЖКИ индикатора; позволяет измерять величину электрического сопротивления.

курсовая работа [2,5 M], добавлен 10.01.2011

Технико-экономическое обоснование и расчёт структурной схемы приёмника: расчет входной цепи, выбор источника питания, проблемы нестабильности частоты гетеродина, работы на соседних, побочных и зеркальных каналах. Параметры входных и выходных сигналов.

курсовая работа [384,4 K], добавлен 05.03.2011

Устройство, назначение и принцип работы вольтметров

Вольтметр — это прибор, который используется для измерения напряжения до 1000 В в сетях постоянного и переменного тока промышленной частоты и применяется в информационно-измерительных системах. Качественный вольтметр имеет чрезвычайно высокое, бесконечное сопротивление. Благодаря большому сопротивлению прибора достигается оптимальная точность измерения.

Прибор предназначен для логической и математической обработки измерений.

Виды вольтметров

Всего существует два вида вольтметров:

Если цифровые приборы характеризуются точностью показаний, то аналоговые (стрелочные) вольтметры могут реагировать на минимальные отклонения параметров, которые не определяются цифровым тестером.

  1. Портативные (или переносные) вольтметры предназначены для проверки (тестирования) напряжения в сети. В большинстве случаев, этот прибор включается в конструкцию тестера. Бывают стрелочные или цифровые приборы, кроме измерения напряжения они измеряют токи нагрузки, температуры, сопротивление цепи и т. д.
  2. Стационарные вольтметры устанавливаются на приборной панели в электрораспределительных щитах. Они предназначены для контроля работы оборудования. Стационарные вольтметры относятся к электромагнитному типу.

Классификация

Приборы отличаются принципом действия, бывают электронные и электромеханические.

По назначению приборы бывают импульсные, измеряющие сеть переменного и постоянного тока.

Как подключить вольтметр

Вольтметр включается в цепь параллельно источнику напряжения и нагрузке. Это делается, чтобы высокое сопротивление, которое используется в приборе, не оказывало влияния на показания. Ток, протекающий через прибор, должен быть минимальным.

Рис. №1. Схема подключения вольтметра в сеть.

Технические характеристики вольтметра

Вольтметр может нормально функционировать при температуре воздуха, не превышающей 25–30 ºС и относительной влажности до 80 % при атмосферном давлении 630–800 мм ртутного столба. Напряжение 220 В (частота до 400 Гц), частота сети 50 Гц. На измерение значительное влияние оказывает форма кривой напряжения питающей сети — синусоида, имеющая коэффициент гармоник max 5 %.

Возможности прибора оцениваются c помощью следующих показателей:

  1. Сопротивление.
  2. Предельные границы напряжения переменной цепи.
  3. Диапазон измеряемых величин напряжения.
  4. Класс точности измерений.

Принцип действия прибора

Основа работы вольтметра — метод аналогово-цифрового преобразования. Так, преобразователи, установленные в конструкции прибора В7-35, измеряют величину напряжения переменного и постоянного тока (а также сопротивление, силу тока), преобразуя измеряемую величину в нормализованное напряжение, а затем с использованием АЦП в цифровой код.

Функциональная схема цифрового тестера работает с использованием 4 преобразователей:

  1. Масштабирующий преобразователь.
  2. Преобразователь силы переменного и постоянного тока в напряжение.
  3. Низкочастотный прибор, который преобразует напряжение переменного тока в постоянный.
  4. Преобразователь сопротивления в напряжение.

Рис. №2. Схема цифрового вольтметра

Вольтметр переменного тока

Электронные широкополосные вольтметры, которые используются в сетях переменного тока, имеют конструктивные особенности и свойственную лишь им градуировку. Воздействие на измеряемую цепь зависит от входных параметров: входного активного сопротивления (Rв) (при этом оно должно быть наиболее высоким), емкости на входе (Cв) (она должна быть минимальной) и индуктивности (Lпр) (вместе с емкостью создается последовательный колебательный контур, который отличается своей резонансной частотой).

Рис. №3. Схема подключения вольтметра

Измерение сопротивления

Низкоомный вольтметр с сопротивлением max 15 Ом годится для измерения сопротивлений, которое выполняется с помощью формулы:

Rx = Rи * (U1/U2 – 1).

В формуле используется сопротивление Rв (вольтметра), и 1 и 2 показания прибора, точность измерения при этом не обязательно соответствует действительности, потому что замер не учитывает внутреннего сопротивления. Более точного результата можно достичь при использовании формулы:

Rx = (Rв + r ) * (U1/U2 — 1), где r — внутреннее сопротивление.

При замере каждое следующее сопротивление должно быть большим и выполняться с записью каждого замера.

Чтобы узнать, какое напряжение показывает прибор, необходимо руководствоваться шкалой вольтметра и ценой деления. Она определяется по максимальному пределу замеряемого значения, разделенного на количество делений шкалы.

Классификация преобразователей.

Датчики-преобразователи обычно классифицируются по их принципу работы или по их практическому применению.

По назначению измерительные преобразователи делят на первичные преобразователи (датчики), унифицированные и промежуточные.

На первичный преобразователь (датчик), непосредственно воздействует измеряемая неэлектрическая величина (сила, давление, уровень, температура и т.д.). Датчик является первым в измерительной цепи и включает в себя чувствительный элемент (зонд, мембрана и др.) и все другие необходимые элементы для преобразования входной неэлектрической величины в выходную электрическую величину. Датчик может состоять из одного или нескольких измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию.

В унифицированном преобразователе, состоящем из датчика и схемы согласования, измеряемая физическая величина преобразуется с использованием источника энергии в нормированную выходную величину. Нормированные сигналы постоянного тока находятся в диапазоне от 0 до 5 мА или от 0 до 20 мА. Для устройств со смещенным нулем диапазон тока сужен: от 1 до 5 мА или 4 до 20 мА. При необходимости регулирования границы диапазона токовых сигналов лежат в пределах: нижняя от 0 до 5 мА, верхняя от 12 до 25 мА. В устройствах с нормированными токовыми сигналами допускается применение различных измерительных приборов с внутренним сопротивлением не более 1 кОм. Нормированные значения диапазонов сигналов напряжения составляют от 0 до 1В и от 0 до 10В, причем внутреннее сопротивление измерительных приборов не должно быть менее 1 кОм. При использовании в качестве выходной величины частоты рекомендуемый диапазон ее изменения составляет 5–25 Гц. В пневматических системах нормировано давление газа. Оно должно находиться в диапазоне 0,02–0,1 Мпа.

Промежуточный преобразователь получает сигнал измерительной информации от предшествующего преобразователя и передает после преобразования этот сигнал последующему преобразователю.

По характеру преобразования входной величины измерительные преобразователи делят на линейные и нелинейные. Линейный преобразователь реализует линейную функциональную зависимость между входной и выходной величинами. У нелинейных преобразователей эта связь нелинейная.

По принципу действия датчики делятся на параметрические и генераторные. В параметрических датчиках измеряемая величина вызывает пропорциональное ей изменение параметра электрической цепи (R, L, C), например величины сопротивления реостатного датчика. При использовании параметрических преобразователей необходим дополнительный источник питания, энергия которого используется для преобразования выходного сигнала преобразователя. Выходным сигналом генераторных датчиков является ЭДС, напряжение, ток или электрический заряд, функционально связанные с измеряемой величиной, например ЭДС термопары. К генераторным относятся индукционные, пьезоэлектрические, термоэлектрические и некоторые разновидности электрохимических датчиков. Остальные датчики являются параметрическими.

По принципу действия датчики также подразделяются на типы:

а) резистивные – в них измеряемая величина преобразуется в изменение его сопротивления;

б) электромагнитные – в них измеряемая величина преобразуется в изменение индуктивности или взаимоиндуктивности;

в) емкостные – в них измеряемая величина преобразуется в изменение емкости;

г) пьезоэлектрические, в которых динамическое усилие преобразуется в электрический заряд;

д) гальваномагнитные датчики, основанные на эффекте Холла и преобразующие величину действующего магнитного поля в ЭДС;

е) тепловые – в них измеряемая температура преобразуется в ЭДС или в величину термосопротивления;

ж) оптоэлектронные – в них оптические сигналы преобразуются в электрические.

Для датчиков основными характеристиками являются: тип, диапазон измеряемой величины, диапазон рабочих температур и погрешность в этом диапазоне, обобщенное входное и выходное сопротивления, частотная характеристика.

Области применения датчиков чрезвычайно разнообразны. Благодаря внедрению новых технологий изготовления (высоковакуумное напыление, распыление, химическое осаждение из газовой фазы, фотолитография и т.д.) и новых материалов непрерывно расширяются сферы их применения. Рассмотрим лишь некоторые из них:

1) промышленная техника измерения и регулирования;

4) бытовая техника;

5) медицинская техника.

К стандартным применениям в области промышленной техники измерений относятся:

Кроме этих стандартных датчиков все большим спросом пользуются датчики новых типов, например:

· датчики положения, перемещения и изображения,

· оптические и волоконно-оптические датчики,

· многокоординатные датчики (распознование образов).

Для современных производств характерна тенденция применения датчиков в интерактивном режиме, т. е. когда результаты измерений сразу же используются для регулирования процесса. Благодаря этому в любой момент обеспечивается корректировка технологического процесса, что естественно ведет к более рациональному производству. При промышленном применении определяющим фактором является погрешность, которая при регулировании процессов должна быть не более 1…2%, а для задач контроля – 2…3%.

В робототехнике, которая в принципе представляет собою сложную информационную систему, робот обеспечивает получение, обработку и преобразование информации. При получении информации через датчики роботу требуется прежде всего способность «видеть» и «ощупывать», т. е. использование оптических и многокоординатных датчиков.

При изготовлении датчиков для автомобильной электроники все в большей мере применяют современные технологии, обеспечивающие экономичное изготовление датчиков минимальных размеров для отдельных систем автомобиля (рулевое управление, двигатель, тормоза, электроника кузова), для обеспечения безопасности и надежности (система блокировки и противоугонная система), информационная система (расход топлива, температура, маршрут движения и т. д.). С помощью этих датчиков измеряются различные физические параметры как температура, давление, скорость вращения, ускорение, влажность, перемещение или угол, расход и т.д. Требования к этим датчикам в отношении воздействия окружающей среды естественно достаточно высокие.

Каждый электрик должен знать:  Общие методы оценки состояния электрооборудования по результатам измерений и испытаний

В таблице 1 приведены области применения некоторых типов датчиков.

Преобразователи нормирующие

Нормирующие преобразователи – это специальные приборы, которые используются для того, чтобы привести в унифицированный вид сигналы датчиков термосопротивления или других аналогичных устройств.

Необходимость использования преобразователей температуры нормирующего типа обусловлена несколькими факторами. Например, следующими ситуациями.

  1. Сигнал от измерителей температуры должен достигнуть нескольких вторичных устройств.
  2. Термоэлектрический преобразователь находится на значительном расстоянии от принимающего сигнал прибора.

Типы номинирующих преобразователей

Нормирующие преобразователи могут быть нескольких типов. Модификации различаются принципами действиями, габаритами, особенностями эксплуатации. Всего можно выделить несколько вариантов таких преобразователей:

  • Приборы интеллектуального типа предоставляют инженеру возможность настроить такие параметры, как вид датчика температуры, разметку шкалы и градуировку.
  • Щитовые преобразователи удобны в установке и использовании. Среди этих приборов есть модели, в которых предусмотрена возможность следить за состоянием соединения между датчиком и нормирующим преобразователем.
  • «Токовыми таблетками» называют преобразователи, которые подключаются к вторичному устройству с помощью двухпроводной схемы. Такой прибор отличается простой конструкцией, но рассчитан на использование в довольно узком температурном режиме.


Нормирующие преобразователи нужны для стабильной работы систем управления и автоматизации, которые используются во многих отраслях промышленности, жилищно-коммунальном комплексе.

E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

г. Омск: +7 (3812) 63-33-96, 8-962-058-33-96

ул. Учебная, д. 79, 1 этаж

г. Рязань: +7 (4912) 99-57-13 (8°°-17°° мск)
ул. Рязанская, д. 45/3, офис 29б

Нормирующие преобразователи — назначение, устройство и принцип действия

Здесь я сделаю подборку статей по преобразователям.

Современные распределенные и многофункциональные системы контроля и управления при всем их многообразии, условно принято разбивать на уровни, где доминирующим критерием выделения определенного уровня является его функциональность.

К настоящему времени выработана четырёхуровневая структура, которой придерживаются практически все производители систем автоматизации технологических процессов. Пример такой иерархической структуры представлен на рисунке (см. ниже).

4. Расчет и анализ финансово-экономических показателей, сервис, администрирование
3. Оперативный технологический контроль и управление
2. Управление. Контроллеры, в том числе Программируемые логические
1. Технологический процесс. Объект автоматизации. Датчики и исполнительные устройства

Традиционно, такую структуру представляют в виде пирамиды, подчеркивая то обстоятельство, что базисом любой автоматизации является технологический процесс с его многообразием параметров. Собственно измерение технологических параметров и управление ими в соответствии с требованиями технологических регламентов является основной задачей автоматизации.

На первом уровне находятся все первичные датчики и органы управления, необходимые для измерения и для изменения параметров. Состав датчиков и органов управления, их характеристики определяются прежде всего требованиями технологического процесса, поэтому для разных технологических процессов они различны.

На втором уровне выполняются следующие функции:

Измерение и получение данных о параметрах и состояниях процесса и оборудования
Анализ данных
Управление процессом (локальное или координированное или взаимосвязанное), доведение управляющих воздействий до исполнительных устройств
Представление информации о процессе и об оборудовании, включая сигнализацию, в том числе и аварийную, накопление и сохранение информации
Обмен информацией со смежными системами и верхним уровнем

На втором уровне находятся различные контрольно-измерительные приборы, регуляторы, программируемые контроллеры. Несмотря на разнообразие технологических процессов, технические средства на втором уровне в значительной степени унифицированы.

Таким образом, между первым и вторым уровнями происходит интенсивный обмен данными: измеренные данные о параметрах и состояниях процесса и оборудования передаются в одном направлении и сигналы управления — в обратном.

Обобщенно перечисленные выше функции обеспечивают СБОР и ПЕРЕДАЧУ ДАННЫХ о параметрах и состояниях процесса и технологических переменных.

Измерение температуры с помощью термопреобразователей сопротивления (ТС) основано на температурной зависимости электрического сопротивления металлов, из которого сделан чувствительный элемент ТС. Чувствительный элемент (ЧЭ) обычно изготавливается из меди или платины и конструктивно выполняется в виде проволочной катушки или пленочного покрытия.

Чувствительный элемент характеризуется типом Номинальной Статической Характеристики (НСХ) – зависимости сопротивления от температуры. Эта зависимость нелинейная. Для основных типов НСХ зависимости представлены в виде таблиц в ГОСТ 6651-94. Кратко тип НСХ однозначно определяется двумя параметрами: R0 – сопротивлением ЧЭ при 0°С и W100 – отношением сопротивления ЧЭ при 100 °С к его сопротивлению при 0 °С. Основные типы НСХ и соответствующие им параметры R0 и W100 представлены в таблице. Это наиболее часто применяемые в промышленности типы ЧЭ.
см. таблицу
Современные микропроцессорные приборы, выпускаемые НПФ КонтрАвт, обеспечивают линеаризацию НСХ. Перед эксплуатацией при настройке прибора пользователь должен программно установить тип НСХ применяемого датчика.

Несмотря на то, что первичные термопреобразователи часто подключают непосредственно к вторичным приборам, в ряде случаев оказывается целесообразным применение нормирующих преобразователей. Очень удобным является конструктивное исполнение, позволяющее размещать нормирующий преобразователь в головке термопреобразователя.

В таком конструктивном исполнении НПФ КонтрАвт выпускает два типа нормирующих преобразователей:

* преобразователи сопротивление-ток ПСТ, предназначенные для работы с термопреобразователями сопротивления ТСМ и ТСП;
* преобразователи напряжение-ток ПНТ, предназначенные для работы с термопарами типа ХА(K), ХК (L), НН (N).
Оба типа преобразователей
* реализуют метод измерения электрического параметра и усиление слабого сигнала;
* осуществляют линеаризацию нелинейных характеристик термодатчика;
* нормируют сигнал и приводят его к унифицированному виду;
дополнительно преобразователь ПНТ обеспечивает термокомпенсацию влияния «холодного» спая термопары.
Применение нормирующих преобразователей позволяет:
* снизить влияние электромагнитных помех;
* снизить требования к соединительным проводам и сократить расходы на них;
Подключение нормирующих преобразователей ко вторичному измерительному прибору производится по двухпроводной схеме.
При этом сопротивление соединительных проводов не оказывает влияния на результат измерения. При напряжении питания 24 В допускается использовать соединительные провода с сопротивлением от 0 до 300 Ом без увеличения погрешности измерения. Напряжение питания может изменяться в диапазоне от 18В до 36В.

Изображения

tr.JPG (19.2 Кб, 0 просмотров)
Меню пользователя MatilDA!
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для MatilDA!
Посетить домашнюю страницу MatilDA!
Найти ещё сообщения от MatilDA!

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.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ.

20.10.2009, 13:58 #2
Меню пользователя MatilDA!
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для MatilDA!
Посетить домашнюю страницу MatilDA!
Найти ещё сообщения от MatilDA!

Статья, вышедшая в ИСУП 2010, но по-прежнему актуальна Нормирующие преобразователи сигналов
В статье рассматриваются задачи, которые призваны решать нормирующие преобразователи аналоговых сигналов в системах сбора и передачи данных, основные требования к ним, а также рекомендации по их использованию

В структуре как локальных, так и распределенных систем измерения, контроля и управления при всем их многообразии всегда присутствуют два обязательных базисных уровня:

Уровень 1: Технологический процесс. Объект автоматизации. Датчики и исполни-тельные устройства.
Уровень 2: Управление. Контроллеры. Регуляторы. Измерители.
Наличие и состав других уровней в значительной степени зависит от масштаба и назначения систем. В рамках данной статьи эти уровни не рассматриваются.

Итак, базисом любой автоматизации является технологический процесс с его многообразием параметров. Собственно измерение технологических параметров и управление ими в соответствии с требованиями технологических регламентов является основной задачей автоматизации.

На первом уровне находятся все первичные датчики и органы управления, необходимые для измерения и для изменения параметров. Состав датчиков и органов управления, их характеристики определяются, прежде всего, требованиями технологического процесса, поэтому для разных технологических процессов они неодинаковы.

На втором уровне находятся различные контрольно-измерительные при-боры, регуляторы, программируемые контроллеры. Несмотря на разнообразие технологических процессов, технические средства на втором уровне в значительной степени унифицированы.

Таким образом, между первым и вторым уровнями происходит интенсивный обмен данными: измеренные данные о параметрах и состояниях процесса и оборудования передаются в одном направлении и сигналы управления — в обратном. Обобщенно это именуется СБОРОМ и ПЕРЕДАЧЕЙ ДАННЫХ о параметрах и состояниях процесса и технологических переменных.

Самый простой подход к СБОРУ И ПЕРЕДАЧЕ ДАННЫХ заключается в том, чтобы передавать сигналы непосредственно с датчиков на первом уровне к вторичным измерительным и управляющим приборам на втором уровне. Но такой подход часто оказывается не самым лучшим по целому ряду причин. Сформулируем обстоятельства, которые препятствуют применению такого подхода.

Во-первых, как правило, большинство датчиков и исполнительных механизмов, расположенных на технологической установке, удалены на значительные расстояния от вторичных средств контроля и управления. Именно удаленность датчиков от вторичных приборов порождает ряд негативных факторов:

  • в промышленных условиях длинные кабельные линии, как антенны, собирают «весь электромагнитный мусор», в результате электромагнитные помехи искажают слабый передаваемый сигнал;
  • сами длинные кабельные линии вносят искажение в схему измерения первичным датчиком и в передаваемый сигнал, поскольку представляют собой дополнительные неконтролируемые распределенные сопротивления, емкости и индуктивности;
  • удаленные датчики находятся под разными потенциалами даже в том случае, когда считаются заземленными, поэтому объединение сигналов от таких разнопотенциальных датчиков в одной измерительной системе имеет, как правило, негативные последствия;
  • стоимость длинных кабельных линий может составлять значительную долю стоимости всей системы.

Во-вторых, разнообразие типов сигналов от первичных датчиков вступает в противоречие с принципом унификации сигналов на втором уровне средств измерения, контроля и управления. Унификация позволяет использовать более дешевые многоканальные системы измерения (многоканальные АЦП, которые, как правило, имеют только групповую гальваническую изоляцию), а также исключить дополнительную обработку сигналов, которая требуется при работе непосредственно с первичными датчиками. Таким образом, унификация сигналов равнозначна простоте, дешевизне и эффективности решений на втором уровне.

Наконец, в-третьих, несмотря на общее стремление к унификации сигналов на втором уровне, парк контрольно-измерительных и управляющих средств, а также исполнительных устройств использует хоть и унифицированные, но разные сигналы. Например, регулятор имеет токовый выход 4..20 мА, а исполнительное устройство управляется сигналом 0…10 В. Или датчик уровня имеет выходной сигнал 0…5 В, а контроль воспринимает только 4…20 мА. Особенно ярко такое разнообразие унифицированных сигналов проявляется при использовании устаревшего оборудования и оборудования от различных производителей.

Поэтому часто более предпочтительным решением является введение между первичным датчиком и вторичным прибором так называемого нормирующего преобразователя сигнала в унифицированные сигналы.

Если говорить более широко, унифицированные сигналы применяются не только для связи с первичными датчиками, но и для связи между собой других устройств промышленной автоматики: регистраторов, регуляторов, контроллеров и исполнительных устройств. Применение унифицированных сигналов регламентировано ГОСТ 26.011-80.

Стандарт устанавливает допустимые диапазоны унифицированных сигналов, а также вводит ограничения на величину сопротивлений источников и приемников этих сигналов. И хотя в ряду унифицированных сигналов есть сигналы напряжения 0…1, 0…10В и сигналы тока 0…5, 0…20, 4…20 мА, самым распространенным сигналом в современных системах является ток 4…20 мА.

Широкое распространение токового унифицированного сигнала 4…20 мА объясняется следующими причинами:

  • на передачу токовых сигналов не оказывает влияние сопротивление соедини-тельных проводов, поэтому требования к диаметру и длине соединительных проводов (а значит, и к стоимости) снижаются;
  • токовый сигнал работает на низкоомную (по сравнению с сопротивлением источника сигнала) нагрузку, поэтому наведенные электромагнитные помехи в токовых цепях малы по сравнению с аналогичными цепями, в которых используются сигналы напряжения
  • обрыв линии передачи токового сигнала 4…20 мА однозначно и легко определяется измерительными системами по нулевому уровню тока в цепи (в нормальных условиях он должен быть не меньше 4 мА);
  • токовый сигнал 4…20 мА позволяет не только передавать полезный информационный сигнал, но и обеспечивать электропитание самого нормирующего преобразователя – минимально допустимого уровня 4 мА достаточно для питания современных электронных устройств.

Итак, занимая промежуточное положение между указанными ранее двумя базисными уровнями в структуре системы, нормирующие преобразователи сигналов:

  • реализуют метод измерения электрического параметра с первичного датчика;
  •  усиливают слабые сигналы первичных датчиков;
  •  линеаризуют при необходимости нелинейные характеристики первичных датчиков;
  •  осуществляют термокомпенсацию, если первичный датчик подвержен сильному влиянию температуры, как, например, в случае с термопарами (компенсация влияния «холодных» спаев ) и емкостными датчиками влажности;
  •  осуществляют преобразование в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА (или в иные унифицированные сигналы);
  •  ослабляют влияние электромагнитных помех;
  •  ослабляют погрешности, связанные с влиянием сопротивления соединительных линий и с влиянием нестабильности источника питания датчика;
  •  позволяют экономить финансовые ресурсы за счет снижения стоимости соединительных линий, а также за счет применения более дешевых многоканальных измерительных систем на втором уровне;
  •  позволяют унифицировать сигналы, используемые для передачи данных и обрабатываемые вторичными средствами измерения.

Представленный перечень задач нельзя считать полным. Приведем еще две задачи, которые не связаны с применением первичных датчиков, но также предполагают использование нормирующих преобразователей.

Несмотря на общее стремление к унификации сигналов на втором уровне, контрольно-измерительные и управляющие средства, а также исполнительные устройства могут использовать хоть и унифицированные, но разные сигналы.

Например, регулятор имеет токовый выход 4..20 мА, а исполнительное устройство управляется сигналом 0…10 В. Или датчик уровня имеет выходной сигнал 0…5 мА, а регулятор воспринимает только 4…20 мА. Особенно ярко такое разнообразие унифицированных сигналов проявляется при использовании устаревшего оборудования. Таким образом, нормирующие преобразователи призваны еще преобразовывать одни унифицированные сигналы в другие.

До сих пор мы говорили о датчиках со слабыми сигналами. Но есть задачи, когда нужно измерять, напротив, большие сигналы, например, сетевое напряжение или ток нагрузки в силовых цепях. Здесь также применяются нормирующие преобразователи.

Приведенные соображения делают применение нормирующих преобразователей сигналов весьма привлекательным.

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Связь Нормирующие преобразователи

На сегодняшний день одной из базовых задач, решаемых электронными устройствами, является измерение различных физических величин. Основа любого электронного измерительного устройства – первичный преобразователь, датчик, преобразующий измеряемую величину в величину электрической природы: напряжение, электрический ток, фазу или частоту. Но величина напряжения или тока на выходе датчика редко бывает пригодна для прямого включения измерительного механизма в цепь датчика. В этом случае между датчиком и измерительной цепью включаются специальные устройства – нормирующие измерительные преобразователи. Назначение нормирующих измерительных преобразователœей – преобразование сигнала на выходе датчика таким образом, чтобы привести диапазон изменения этого сигнала к полному диапазону входных сигналов измерительного элемента.

Все нормирующие измерительные преобразователи делятся по конструктивному исполнению и функциональному назначению на несколько групп:

— прецизионные делители токов и напряжений

— преобразователи из одной величины в другую: ток в напряжение, напряжение в частоту, сдвиг фаз в число импульсов…

— преобразователи переменного напряжения в постоянное

Наиболее часто для преобразования сигнала с датчика используются нормирующие усилители, т.к. датчики чаще всœего имеют аналоговый выход по напряжению, и напряжение на выходе имеет недостаточно большую величину. В случае если же напряжение или ток слишком велики, то применяют прецизионные делители, уменьшающие эти величины в строго заданное число раз. Преобразователи из одной величины в другую используются, когда информативная составляющая сигнала датчика не совпадает с величиной, воспринимаемой измерительным элементом устройства, или не подходит для передачи на большие расстояния. Преобразователи переменного напряжения в постоянное применяются при переменном входном сигнале, информативной составляющей которого является напряжение или ток.

Наиболее простыми по конструктивному исполнению нормирующими преобразователями являются делители токов и напряжений – масштабные преобразователи, уменьшающие входной сигнал в строго заданное число раз. Применяются делители в тех случаях, когда входной сигнал имеет слишком большую величину для подачи на измерительный элемент или крайне важно дискретно переключать пределы измерения. В качестве переключателя пределов обычно используют аттенюатор – делитель с постоянным входным и выходным сопротивлением. Кроме того входной делитель напряжения часто выступает в роли преобразователя импеданса, если к измерительному устройству предъявляются требования по минимальному входному сопротивлению. В этом случае делитель выполняется высокоомным.

Из–за сложности конструирования многопредельных входных высокоомных делителœей и крайне важности получения требуемого входного сопротивления и точности измерения входной блок измерительного устройства снабжен входным одноступенчатым делителœем, повторителœем и многоступенчатым низкоомным делителœем – аттенюатором.

При работе делителя из активных сопротивлений на переменном токе коэффициент делœения зависит от частоты в результате шунтирования сопротивлений паразитными емкостями. Для устранения этой зависимости крайне важно осуществить частотную коррекцию путем шунтирования сопротивлений делителя емкостями С1 и С2. При этом

Cn – входная емкость повторителя.

Емкость конденсатора С1 в основном будет определять входную емкость измерительной цепи.

Один из конденсаторов (обычно С1 ) выбирается построечным, что облегчает настройку делителя. Иногда во входной делитель последовательно с резисторами включают катушки индуктивности с целью стабилизации коэффициента делœения на больших частотах.

Делители тока и напряжения способны уменьшать подаваемый на них сигнал в заданное число раз, но на практике чаще бывает крайне важно увеличить амплитуду сигнала. Для этого применяется другая группа масштабных преобразователœей – усилители.

Нормирующие усилители электрических сигналов, имеющие точное нормированное значение коэффициента усиления, называют масштабными (масштабирующими). Иногда в их составе выделяют измерительные и электрометрические усилители.

Измерительные усилители относятся к числу прецизионных. Значения их параметров нормированы и в диапазоне рабочих частот и температур не выходят за пределы, оговоренные в технических условиях. Эти усилители применяют для масштабирования измерительных сигналов в системах получения и обработки информации.

На сегодняшний день подавляющее число нормирующих усилителœей выполняется на операционных усилителях в интегральном исполнении. Большое количество различных по своим характеристикам прецизионных операционных усилителœей позволяет подобрать подходящий усилитель для решения подавляющего большинства задач.

Основная задача нормирующих масштабных усилителœей – усиление сигнала без внесения помех и искажений. Искажения при усилении напрямую зависят от амплитудно-частотной характеристики усилителя и глубины его обратной связи. Частотные искажения возникают, если на какой-то частоте заданный коэффициент усиления усилителя превышает максимальный коэффициент усиления, заданный амплитудно-частотной характеристикой этого усилителя. Для минимизации частотных искажений вместо одного усилителя в цепь включают несколько, при этом коэффициент усиления равномерно распределяется между всœеми усилителями, и его достижение становится возможным в более широкой полосœе частот.

Усилители с преобразованием спектра сигнала (МДМ — усилители) состоят из входного и выходного низкочастотных фильтров, модулятора, усилителя переменного напряжения, демодулятора, генератора. Входной сигнал модулируется модулятором, который управляется генератором. Напряжение смещения нуля накладывается на модулированный сигнал, и при демодуляции в одном полупериоде увеличивают выходной сигнал, в другом уменьшают его на одну и ту же величину, в результате чего после сглаживания восстановленного сигнала на ФНЧ изменение сигнала в результате смещения стремится к нулю.

Структурная схема МДМ – усилителя:

Нормирующие преобразователи, преобразующие одну электрическую величину в другую: источники тока, управляемые напряжением, источники напряжения, управляемые током, преобразователи частота – напряжение, генераторы, управляемые напряжением. Выполняются на дискретных элементах или на микросхемах операционных усилителœей с элементами обвязки. Преобразователь частота-напряжение представляет собой управляемый моновибратор, на выходе которого включена интегрирующая цепочка:

U – измеритель, ФПИ – формирователь прямоугольных импульсов. На вход ФПИ поступает напряжение с частотой fy. Длительность импульсов должна быть достаточной для полной зарядки. При появлении импульсов на выходе ФПИ, С заряжается через диод VD1 (через mA тока нет, так как VD2 – закрыт). В течении паузы между импульсами С разряжается через VD2. Среднее значение тока через измеритель: I=C∙U∙f. С1 служит для сглаживания пульсаций и устранения колебаний напряжения.

Нормирующие преобразователи переменного напряжения в постоянное применяются для измерения параметров переменного напряжения:

— преобразователи действующего значения – для измерения действующего значения напряжения

— преобразователи средневыпрямленного значения – для измерения среднего (интегрального) значения напряжения

— преобразователи амплитудного значения – для измерения абсолютного максимального значения напряжения

Преобразователи переменного напряжения в постоянное выполняются на дискретных элементах (пассивные) или на микросхемах операционных усилителœей (активные). Пример схем активного преобразователя (преобразователь амплитудного значения):

Наряду с аналоговыми нормирующими измерительными преобразователями в течение многих лет для нормирования сигналов используются аналого-цифровые преобразователи. Наиболее часто используются АЦП, основывающиеся на двух архитектурах: АЦП последовательного приближения (поразрядного уравновешивания) и ΣΔ АЦП (сигма-дельта-АЦП). Основные параметры современных АЦП:

АЦП последовательного приближения:

— разрешение до 16 разрядов

— время преобразования 30 – 300 нс.

— Разрешение до 24 разрядов

— время преобразования до 20 мкс.

— высокая дифференциальная линœейность.

Следящие АЦП практически используется в основном для датчиков на СКВТ, АЦП считывания непригодны для нормирования сигналов.

АЦП последовательного приближения используют регистр последовательного приближения в качестве устройства хранения кода и управления ЦАП. Структура АЦП последовательного приближения:

В схему АЦП включено устройство выборки – хранения с целью предотвратить изменение сигнала на входе компаратора, что может привести к неадекватному преобразованию сигнала в код. К ЦАП подключается высокостабильный источник опорного напряжения, в результате чего АЦП и становится нормирующим.

Сигма-дельта аналого-цифровые преобразователи (ΣΔ АЦП) – одна из наиболее перспективных разработок в области АЦП. Особенность их работы – сильно избыточная дискретизация с частотой на 1 – 2 порядка большей, чем это крайне важно по Котельникову. Входной сигнал складывается со знакопеременным напряжением, поступающим с модулятора. Интегратор генерирует на выходе пилообразное напряжение переменной полярности, компаратор, стробируемый генератором выборки, выдает на вход знакопеременного модулятора последовательность знаков напряжения на интеграторе( 1- “+”, 0- “– ” ); эта же последовательность попадает на цифровой ФНЧ, в состав которого включена схема пропускания, стробируемая частотой дискретизации, поделœенной на n (обычно n выбирают из ряда 8, 10,12,16,20,32.). Код на выходе блока цифрового фильтра является выходным кодом АЦП.

Структурная схема простейшего ΣΔ АЦП:

На сегодняшний день ΣΔ АЦП является единственной структурой измерительного преобразователя, обеспечивающей погрешность измерения порядка . Точность нормирования сигнала в этом случае зависит в основном от стабильности опорных напряжений и нечувствительности компаратора.

Читайте также

На сегодняшний день одной из основных задач, решаемых электронными устройствами, является измерение различных физических величин. Основа любого электронного измерительного устройства – первичный преобразователь, датчик, преобразующий измеряемую величину в величину. [читать подробенее]

Каждый электрик должен знать:  Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества
Добавить комментарий
26.11.2013, 11:55 #3