Измервателни преобразуватели и устройства
Подобно на аналоговите, вторичните цифрови инструменти могат да бъдат показващи, показващи и записващи. И в двата случая те могат да изпълняват допълнителни функции за сигнализиране на отклонения на измерваната стойност, нейното регулиране, преобразуване в токови или цифрови изходни сигнали. Сред показващите цифрови устройства са многоканалните сигнализатори UMS, които извършват цикличен температурен контрол в 16 точки. Уредите работят с платинени и медни съпротивителни термодвойки. Дисплеят на устройството показва номера на контролираната точка и стойността на измерената температура в цифров вид, резултатите от сравняването на измерените температури с настройките на трипозиционната аларма: "Ниско", "Нормално", "Много". UMS също преобразува стойността на измерената температура в единен токов сигнал от 0,5 mA, линеаризирайки калибровъчните характеристики на термопреобразувателите. Диапазоните на измерване са 0,200 °С и 0,800 °С, като последният диапазон се използва при работа с термодвойки с деления 50P и 100P. Основната намалена грешка за отчитане и преобразуване е ± 0,5%, за сигнализиране ± 0,6%. Времето на цикъла на автоматично запитване не надвишава 60 s, възможно е запитване в неавтоматичен режим.
Блоковата схема на UMS е показана на фиг. 1. Съпротивителните термодвойки TC са свързани към устройството в трипроводна верига и се захранват със стабилизиран ток. Комутаторът последователно свързва термичните преобразуватели към измервателния усилвател на DUT и към аналогово-цифровия преобразувател на ADC. Дисплеят на устройството показва цифровата стойност на температурата CI и технологична информация TI за работата на устройствотосигнализиране USg. Цифрово-аналоговият преобразувател DAC създава унифицирани токови сигнали от 0,5 mA на изхода на устройството, пропорционални на стойностите на всяка от измерените температури.
Ориз. 1. Структурна схема на многоканално температурно алармено устройство
Структурата на микропроцесорните цифрови записващи устройства е много по-сложна от структурата на разглежданото устройство. Това се дължи на тяхната по-широка функционалност. И така, "Metran-900", чиято блок-схема е показана на фиг. 2 се състои от два блока: превключване и цифрова регистрация.
Ориз. 2. Структурна схема на цифрово устройство "Метран-900"
Към комутационния блок могат да бъдат свързани до 12 първични преобразувателя: съпротивителни термодвойки и термоелектрически преобразуватели с унифициран изходен сигнал и сигнал за взаимна индуктивност. На фиг. Фигура 2 показва опции за свързване на съпротивителни термодвойки в четирипроводни и трипроводни вериги. Термодвойките са свързани към превключвателя чрез термоелектродни проводници към клемите, съответстващи на градуирането на термодвойките. Въвеждането на корекция за промяна на температурата на свободните краища се извършва с помощта на специализирана микросхема, която осигурява въвеждането на температурна компенсация в температурния диапазон на свободните краища от -55 до 125 ° C с грешка от +0,3 до ± 2 ° C, в зависимост от вида на термодвойката и температурата на свободните краища. Коригираният сигнал на термодвойка се усилва.
За превключване на входните сигнали се използва мултиплексор (Com), който последователно свързва сигналите на първичните преобразуватели към шестнадесет-битов аналогово-цифров преобразувател. Цифровият сигнал от изхода на АЦП се подава към сигналния процесор с часовникчестота от 16 MHz, създадена от вътрешен импулсен генератор. Към процесора са свързани външен ROM и MRS чип, който осигурява предаването на информация през интерфейса RS-485 към записващото устройство. Превключващият блок има цифров филтър за всеки канал и в него се извършват операции като линеаризация на сигнала, мащабиране, извличане на квадратен корен и др.. Превключващите канали се конфигурират с помощта на преносим контролен панел, свързан към специален конектор. Комутационният блок може да се използва като самостоятелно устройство за преобразуване на аналогови сигнали на първични преобразуватели в цифров код. Записващото устройство може да бъде разположено на разстояние до 1500 m от комутационния блок, разположен в близост до първичните преобразуватели. Това техническо изпълнение на "Metran-900" осигурява значително намаляване на консумацията на проводник, тъй като само една усукана двойка преминава от превключвателя към записващото устройство.
Рекордерът Metran-900 показва информация на дисплея с течни кристали (фиг. 3, а), записва я и я съхранява в енергонезависима памет за 33 дни, показва данни за необходимия интервал от време на дисплея (фиг. 3, б), има изход за печат в интерфейса RS-232 или RS-485, издава алармен сигнал. Честотата на регистрация може да бъде зададена от оператора в диапазона от 5 до 48 s. Границата на намалената грешка на "Метран-900" при измерване на токовия сигнал е ±0,1; ±0,2%, сигнал за взаимна индуктивност ±1%, съпротивление на преобразувател на температура ±0,1%, сигнал на термодвойка в зависимост от диапазона на измерване от ±1°С (-270.400°С) до ±5°С (0.2500°С).?
Ориз. Фиг. 3. Изображения на екрана на рекордера "Metran-900" в режим на индикация на текущи стойности (a) и в режимхронология на промените в величината през часа (b)
В споменатия по-горе "Technographers 160" резултатите от измерванията се представят и записват на диаграма в аналогов или цифров вид. Тези устройства, както и "Метран-900", могат да работят с резистивни термодвойки и термоелектрически преобразуватели с унифицирани сигнали за постоянен ток и напрежение. "Technographer 160" има 12 измервателни канала. Тези устройства осигуряват:
• индикация на измерената стойност на цифров дисплей;
• аналогова и цифрова регистрация на измервания параметър върху диаграмна лента в цикличен режим;
• преобразуване на входния сигнал в цифров код за обмен по интерфейс RS-232;
• сигнализиране за излизане на измерената стойност извън границите на зададените стойности;
• извличане на корен квадратен и сумиране при измерване на дебита чрез спад на налягането през отвора.
Съпротивителният термопреобразувател, през който протича стабилизиран ток до 5 mA, е свързан към вторичното устройство по четирипроводна верига (фиг. 4).
Ориз. 4. Структурна схема на регистратора "Technographer 160"
Термодвойките са свързани с термоелектродни удължителни проводници. Комутаторът на рид релета Kom с честота 1 Hz изпраща сигнали към нормализиращия усилвател UNOR, който осигурява на изхода сигнал от 1 V за диапазон на измерване. След аналогово-цифровия преобразувател на ADC с двойна интеграция, цифровият сигнал се подава към MP микропроцесора. Неговият интерфейс включва блок за цифрова индикация BCI, цифрово-аналогов преобразувател DAC с блок за аналогова и цифрова регистрация BR, RS-232 модем и устройство за сигнализиране на отклонения USg от типа "сух контакт". Управление на работата на всички елементи и тяхната синхронизацияизпълнява импулсен контролен блок, който не е показан на диаграмата. Границата на основната намалена грешка за индикации и цифрова регистрация е ± 0,25%, за аналогова регистрация и сигнализация ± 0,5%. Цикълът на измерване за всички канали не надвишава 12 s, цикълът на регистрация се задава с помощта на клавиатурата от 10 до 600 s.
В микропроцесорните системи за управление на технологични процеси и промишлени съоръжения голямо място заемат разпределените системи за събиране на данни, в които географски разпределени устройства преобразуват аналогова информация за параметрите на технологичните процеси: температура, налягане, дебит, ниво, състав на газове и разтвори в цифров код. Обсъжданият превключвател Metran-300 е сред такива преобразуватели.