Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
Российский производитель и эксклюзивный представитель известных мировых брендов КИПиА
В то время как влияние компьютеров на практику сбора данных практически не ограничено, у них все же есть определенные ограничения. Одно из них состоит в том, что компьютеры «говорят» только на двоичном языке, состоящем из единиц и нулей. Однако производственные процессы и природные явления по своей сути являются аналоговыми.
Во многих промышленных применениях аналоговые измерения, такие как давление, температура, расход, нагрузка, pH/проводимость и положение, необходимо осмысленно регистрировать или обрабатывать с помощью компьютера. Также и события, изначально являющиеся цифровыми, – такие как срабатывание двигателя или импульс, генерируемый объемным расходомером, – должны быть преобразованы в форму, интерпретируемую как изменения уровня напряжения, соответствующие логическим уровням транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Для того чтобы устройство сбора данных работало эффективно и точно, выходной сигнал от этих различных датчиков требует кондиционирования сигнала.
Усиление и обработка сигнала, важнейший процесс, выполняемый в системе сбора данных, заключается в преобразовании аналогового выходного сигнала от датчиков для подготовки к следующему этапу обработки. Кондиционирование сигнала усиливает и преобразует сигналы от различных датчиков и преобразователей в удобные для восприятия и совместимые форматы для систем сбора данных.
Этот процесс «преобразования» сигналов осуществляется с помощью прибора, называемого преобразователем сигнала, – устройства, которое преобразует один тип сигнала в другой, совместимый с устройствами мониторинга и управления технологическими процессами.
В реальных приложениях датчики и преобразователи, подключенные к системам для измерений, часто подвергаются воздействию агрессивных сред, где вероятно возникновение неисправностей. Кроме того, полные выходные сигналы большинства датчиков относительно слабы. Выходной сигнал обычно состоит из малых напряжений, токов или изменений сопротивления. Если система сбора данных получает слабые сигналы, выходной сигнал, скорее всего, будет бессмысленным. Обработчики сигнала обеспечивают необходимую схему между датчиком и системой сбора данных. Эта схема обеспечивает надлежащее преобразование выходного сигнала до того, как может произойти дальнейшая обработка сигнала. Для каждого конкретного датчика преобразователь сигнала служит интерфейсом для возбуждения, масштабирования или буферизации реальных сигналов.
Преобразователь сигнала – это схема, которая выполняет набор операций над сигналом и делает его пригодным для дальнейшей обработки. Он состоит из входа и выхода, где входом обычно является датчик, измеряющий переменные окружающей среды и/или конструкции.
Ниже приведены распространенные типы преобразования сигнала:
Усиление: усиление – это увеличение общей величины сигнала, что повышает как разрешение измерения, так и чувствительность сигнала. Стратегически размещенные внешние кондиционеры сигнала могут усиливать уровень напряжения до того, как на него повлияет окружающий шум. Преобразование сигнала 0-10 мВ в сигнал 0-10 В является примером усиления. Термопары и тензодатчики – это датчики, которые обычно требуют усиления.
Изоляция: входные сигналы, выходящие за пределы диапазона дигитайзера, могут нанести серьезный ущерб чувствительному оборудованию. Изоляция разрывает гальванический путь между входным и выходным сигналом. Разрывая гальванический путь, нежелательные сигналы на входной линии не могут пройти на выход. Изолятор может также отфильтровать любые нежелательные шумы в сигнальном тракте и устранить любые электростатические помехи, вызванные контурами заземления, которые также могут повредить любые устройства, подключенные к датчику. Входной сигнал обычно передается на выход путем преобразования его в оптический или магнитный сигнал, а затем восстанавливается на выходе. Изоляция также используется для предотвращения контуров заземления. Изоляция также может потребоваться, если датчик находится на другой плоскости заземления, чем измерительный датчик, например, термопара, установленная на двигателе.
Линеаризация: линеаризация – это действие по преобразованию нелинейного входного сигнала в линейный выходной сигнал, и она необходима, когда датчики производят сигналы, которые не связаны линейно с физическим измерением. Термопара является примером датчика, который требует линеаризации.
Фильтрация: не весь частотный спектр сигнала содержит достоверные данные. Фактически, некоторые частоты, такие как частоты, встречающиеся в линиях электропередач переменного тока 50-60 Гц, могут вызывать нежелательный шум в сигнале. Именно здесь используется фильтрация для устранения этих нежелательных частот для получения чистого и стабильного сигнала.
Возбуждение: напряжение возбуждения необходимо для работы активного датчика, такого как термистор, термометр сопротивления (RTD) или датчик давления. Стабильность и точность сигнала возбуждения напрямую влияют на стабильность и точность датчика.
Компенсация холодного спая: компенсация холодного спая (CJC) используется для термопар и необходима для обеспечения точных измерений. CJC корректирует сигнал термопары на колебания комнатной температуры и повышает точность измерений.
Кондиционирование сигнала является важным аспектом любой системы сбора данных, и существует множество различных типов вторичных преобразователей сигнала – различающихся как по физической величине, которую они измеряют, так и по конкретным функциям.
Специализированные преобразователи сигналов — это устройства, используемые в промышленных и лабораторных условиях для модификации и улучшения качества входных сигналов перед их обработкой или анализом. Они часто выполняют определенные функции, такие как:
Преобразователи сигналов на DIN-рейку имеют решающее значение для точной записи данных в различных промышленных, коммерческих и лабораторных условиях. Они преобразуют входные сигналы от различных источников в стандартизированный выходной сигнал, обеспечивая точное измерение от таких устройств, как термопары, тензодатчики, RTD-датчики, нагрузочные ячейки и другие.
Преобразователи сигналов с монтажом в головку датчика используются в многочисленных промышленных, коммерческих и лабораторных применениях. Они специально разработаны для преобразования и кондиционирования электрических сигналов от различных датчиков, включая термопары, термометры сопротивления (RTD), омы, потенциометры и милливольтные сигналы.
Универсальные программируемые преобразователи широко используются в промышленных, коммерческих и лабораторных условиях. Они обеспечивают эффективное и точное средство для мониторинга и управления процессами. Они предлагают изолированные входы и выходы и могут быть запрограммированы для измерения или вывода различных технологических сигналов. Эти преобразователи удобны в использовании, просты в установке и оснащены локальным пользовательским интерфейсом с кнопками на передней панели для управления и мониторинга. Они служат эффективным решением для отраслей и лабораторий, нуждающихся в точном измерении и управлении технологическими сигналами.
