Menyambungkan penderia tekanan ke pengawal. Menyambungkan penderia dengan output semasa ke peranti sekunder

Penderia dengan output arus bersatu 4-20, 0-50 atau 0-20 mA, yang paling banyak digunakan dalam bidang automasi industri, boleh mempunyai pelbagai skema sambungan ke peranti sekunder. Penderia moden dengan penggunaan kuasa rendah dan output semasa 4-20 mA paling kerap disambungkan dalam litar dua wayar. Iaitu, hanya satu kabel dengan dua wayar disambungkan ke sensor sedemikian, di mana sensor ini dikuasakan, dan penghantaran dilakukan melalui dua wayar yang sama.

Biasanya, sensor dengan output 4-20 mA dan sambungan dua wayar mempunyai output pasif dan memerlukan bekalan kuasa luaran untuk beroperasi. Bekalan kuasa ini boleh dibina terus ke dalam peranti sekunder (ke dalam inputnya) dan apabila sensor disambungkan ke peranti sedemikian, arus segera muncul dalam litar isyarat. Peranti yang mempunyai bekalan kuasa untuk penderia yang dibina ke dalam input dikatakan sebagai peranti dengan input aktif.

Kebanyakan peranti dan pengawal sekunder moden mempunyai bekalan kuasa terbina dalam untuk berfungsi dengan penderia dengan output pasif.

Sekiranya peranti sekunder mempunyai input pasif - sebenarnya, hanya perintang dari mana litar pengukur peranti "membaca" penurunan voltan berkadar dengan arus yang mengalir dalam litar, maka satu tambahan diperlukan untuk sensor berfungsi. Bekalan kuasa luaran dalam kes ini disambungkan secara bersiri dengan penderia dan peranti sekunder untuk memecahkan gelung semasa.

Instrumen sekunder biasanya direka bentuk dan dihasilkan sedemikian rupa sehingga ia boleh disambungkan kepada kedua-dua penderia dua wayar 4-20 mA dan penderia 0-5, 0-20 atau 4-20 mA yang disambungkan dalam litar tiga wayar. Untuk menyambungkan penderia dua wayar ke input peranti sekunder dengan tiga terminal input (+U, input dan biasa), terminal "+U" dan "input" digunakan, terminal "umum" kekal bebas.

Oleh kerana penderia, seperti yang dinyatakan di atas, boleh mempunyai bukan sahaja output 4-20 mA, tetapi, sebagai contoh, 0-5 atau 0-20 mA, atau mereka tidak boleh disambungkan dalam litar dua wayar kerana mereka sendiri yang besar. penggunaan kuasa (lebih daripada 3 mA), kemudian skema sambungan tiga wayar digunakan. Dalam kes ini, litar bekalan sensor dan litar isyarat keluaran diasingkan. Penderia dengan sambungan tiga wayar biasanya mempunyai keluaran aktif. Iaitu, jika anda menggunakan voltan bekalan pada sensor dengan output aktif dan menyambungkan rintangan beban antara terminal outputnya "output" dan "common", maka arus yang berkadar dengan nilai parameter yang diukur akan berjalan dalam litar output. .

Peranti sekunder biasanya mempunyai bekalan kuasa terbina dalam kuasa yang agak rendah untuk menggerakkan penderia. Arus keluaran maksimum bekalan kuasa terbina dalam biasanya dalam julat 22-50 mA, yang tidak selalunya mencukupi untuk penderia kuasa dengan penggunaan kuasa tinggi: meter aliran elektromagnet, penganalisis gas inframerah, dsb. Dalam kes ini, untuk menggerakkan sensor tiga wayar, anda perlu menggunakan bekalan kuasa luaran yang lebih berkuasa yang menyediakan kuasa yang diperlukan. Bekalan kuasa yang dibina ke dalam peranti sekunder tidak digunakan.

Litar serupa untuk menyambungkan penderia tiga wayar biasanya digunakan apabila voltan sumber kuasa yang dibina ke dalam peranti tidak sepadan dengan voltan bekalan yang boleh dibekalkan kepada sensor ini. Sebagai contoh, bekalan kuasa terbina dalam mempunyai voltan keluaran 24V, dan sensor boleh dikuasakan dari 10 hingga 16V.

Sesetengah peranti sekunder mungkin mempunyai berbilang saluran input dan bekalan kuasa yang cukup kuat untuk menggerakkan penderia luaran. Perlu diingat bahawa jumlah penggunaan kuasa semua penderia yang disambungkan kepada peranti berbilang saluran sedemikian mestilah kurang daripada kuasa sumber kuasa terbina dalam yang direka untuk memberi kuasa kepada mereka. Di samping itu, mengkaji ciri teknikal peranti, adalah perlu untuk membezakan dengan jelas tujuan bekalan kuasa (sumber) yang dibina ke dalamnya. Satu sumber terbina dalam digunakan untuk menghidupkan peranti sekunder itu sendiri - untuk pengendalian paparan dan penunjuk, geganti output, litar elektronik peranti, dsb. Bekalan kuasa ini boleh mempunyai kuasa yang agak banyak. Sumber terbina dalam kedua digunakan untuk kuasa hanya litar input - disambungkan kepada input sensor.

Sebelum menyambungkan sensor ke peranti sekunder, anda perlu mengkaji manual operasi untuk peralatan ini dengan teliti, tentukan jenis input dan output (aktif / pasif), semak korespondensi antara kuasa yang digunakan oleh sensor dan kuasa sumber kuasa. (terbina dalam atau luaran) dan hanya selepas itu buat sambungan. Penamaan sebenar terminal input dan output penderia dan peranti mungkin berbeza daripada yang diberikan di atas. Jadi terminal "In (+)" dan "In (-)" boleh ditetapkan +J dan -J, +4-20 dan -4-20, +In dan -In, dsb. Terminal "+U supply" boleh ditetapkan sebagai +V, Supply, +24V, dsb., terminal "Output" - Out, Sign, Jout, 4-20 mA, dsb., terminal "common" - GND , -24V, 0V, dsb., tetapi ini tidak mengubah maksud.

Penderia dengan output semasa yang mempunyai skema sambungan empat wayar mempunyai skema sambungan yang sama seperti penderia dua wayar, dengan satu-satunya perbezaan ialah penderia empat wayar dikuasakan oleh sepasang wayar yang berasingan. Di samping itu, sensor empat wayar mungkin mempunyai kedua-duanya, yang mesti diambil kira apabila memilih skema sambungan.

Dalam proses automasi proses teknologi untuk mengawal mekanisme dan unit, seseorang perlu berurusan dengan pengukuran pelbagai kuantiti fizikal. Ini boleh menjadi suhu, tekanan dan aliran cecair atau gas, kelajuan putaran, keamatan cahaya, maklumat tentang kedudukan bahagian mekanisme dan banyak lagi. Maklumat ini diperoleh menggunakan sensor. Di sini, pertama, mengenai kedudukan bahagian mekanisme.

Penderia diskret

Sensor yang paling mudah ialah kenalan mekanikal konvensional: pintu dibuka - kenalan dibuka, ditutup - ia ditutup. Sensor mudah seperti itu, serta algoritma kerja di atas, selalunya. Untuk mekanisme dengan pergerakan translasi, yang mempunyai dua kedudukan, sebagai contoh, injap air, anda memerlukan dua kenalan sudah: satu kenalan ditutup - injap ditutup, yang lain ditutup - ditutup.

Algoritma gerakan translasi yang lebih kompleks mempunyai mekanisme untuk menutup acuan mesin pengacuan suntikan. Pada mulanya, acuan terbuka, ini adalah kedudukan permulaan. Dalam kedudukan ini, produk siap dikeluarkan dari acuan. Seterusnya, pekerja menutup pagar pelindung dan acuan mula ditutup, kitaran kerja baru bermula.

Jarak antara bahagian acuan agak besar. Oleh itu, pada mulanya acuan bergerak dengan cepat, dan pada jarak tertentu sebelum separuh ditutup, suis had dicetuskan, kelajuan pergerakan berkurangan dengan ketara dan acuan ditutup dengan lancar.

Algoritma sedemikian mengelakkan kesan apabila acuan ditutup, jika tidak, ia hanya boleh dipecah menjadi kepingan kecil. Perubahan kelajuan yang sama berlaku apabila acuan dibuka. Di sini, dua penderia kenalan sangat diperlukan.

Oleh itu, sensor berasaskan kenalan adalah diskret atau binari, mempunyai dua kedudukan, tertutup - terbuka atau 1 dan 0. Dengan kata lain, anda boleh mengatakan bahawa sesuatu peristiwa telah berlaku atau tidak. Dalam contoh di atas, beberapa titik "ditangkap" oleh kenalan: permulaan pergerakan, titik nyahpecutan, penghujung pergerakan.

Dalam geometri, titik tidak mempunyai dimensi, hanya titik dan itu sahaja. Ia boleh sama ada (pada helaian kertas, dalam trajektori, seperti dalam kes kami) atau ia tidak wujud. Oleh itu, penderia diskret digunakan untuk mengesan titik. Mungkin perbandingan dengan titik tidak begitu sesuai di sini, kerana untuk tujuan praktikal mereka menggunakan ketepatan sensor diskret, dan ketepatan ini jauh lebih besar daripada titik geometri.

Tetapi dengan sendirinya, sentuhan mekanikal adalah perkara yang tidak boleh dipercayai. Oleh itu, di mana mungkin, sesentuh mekanikal digantikan oleh penderia bukan sentuhan. Pilihan paling mudah ialah suis buluh: magnet menghampiri, kenalan ditutup. Ketepatan operasi suis buluh meninggalkan banyak yang diingini; sensor sedemikian digunakan hanya untuk menentukan kedudukan pintu.

Pilihan yang lebih kompleks dan tepat harus dipertimbangkan pelbagai penderia bukan hubungan. Jika bendera logam memasuki slot, maka sensor berfungsi. Penderia BVK (Suis Had Kehampiran) pelbagai siri boleh disebut sebagai contoh penderia tersebut. Ketepatan tindak balas (pembezaan lejang) bagi penderia tersebut ialah 3 milimeter.

Rajah 1. Penderia siri BVK

Voltan bekalan sensor BVK ialah 24V, arus beban ialah 200mA, yang cukup untuk menyambungkan geganti perantaraan untuk penyelarasan selanjutnya dengan litar kawalan. Beginilah cara penderia BVK digunakan dalam pelbagai peralatan.

Sebagai tambahan kepada penderia BVK, penderia jenis BTP, KVP, PIP, KVD, PISCH juga digunakan. Setiap siri mempunyai beberapa jenis sensor, ditunjukkan dengan nombor, contohnya, BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Semua sensor yang disebutkan adalah diskret bukan hubungan, tujuan utamanya adalah untuk menentukan kedudukan bahagian mekanisme dan pemasangan. Sememangnya, terdapat banyak lagi penderia ini; adalah mustahil untuk menulis tentang kesemuanya dalam satu artikel. Lebih biasa dan masih digunakan secara meluas ialah pelbagai sensor sesentuh.

Penggunaan sensor analog

Sebagai tambahan kepada penderia diskret, penderia analog digunakan secara meluas dalam sistem automasi. Tujuan mereka adalah untuk mendapatkan maklumat tentang pelbagai kuantiti fizikal, dan bukan hanya seperti itu secara umum, tetapi dalam masa nyata. Lebih tepat lagi, penukaran kuantiti fizikal (tekanan, suhu, pencahayaan, aliran, voltan, arus) kepada isyarat elektrik yang sesuai untuk penghantaran melalui talian komunikasi kepada pengawal dan pemprosesan selanjutnya.

Penderia analog biasanya terletak agak jauh dari pengawal, itulah sebabnya ia sering dipanggil peranti medan. Istilah ini sering digunakan dalam kesusasteraan teknikal.

Penderia analog biasanya terdiri daripada beberapa bahagian. Bahagian yang paling penting ialah unsur sensitif - penderia. Tujuannya adalah untuk menukar nilai yang diukur kepada isyarat elektrik. Tetapi isyarat yang diterima daripada sensor biasanya kecil. Untuk mendapatkan isyarat yang sesuai untuk penguatan, penderia paling kerap disertakan dalam litar jambatan - Jambatan Wheatstone.

Rajah 2. Jambatan Wheatstone

Tujuan asal litar jambatan adalah untuk mengukur rintangan dengan tepat. Sumber DC disambungkan ke pepenjuru jambatan AD. Galvanometer sensitif dengan titik tengah, dengan sifar di tengah skala, disambungkan ke pepenjuru yang lain. Untuk mengukur rintangan perintang Rx dengan memutar perintang penalaan R2, jambatan harus seimbang, jarum galvanometer hendaklah ditetapkan kepada sifar.

Sisihan anak panah peranti dalam satu arah atau yang lain membolehkan anda menentukan arah putaran perintang R2. Nilai rintangan yang diukur ditentukan oleh skala, digabungkan dengan pemegang perintang R2. Keadaan keseimbangan untuk jambatan ialah kesamaan nisbah R1/R2 dan Rx/R3. Dalam kes ini, beza keupayaan sifar diperoleh antara titik BC, dan tiada arus mengalir melalui galvanometer V.

Rintangan perintang R1 dan R3 dipilih dengan sangat tepat, penyebarannya harus minimum. Hanya dalam kes ini, walaupun ketidakseimbangan kecil jambatan menyebabkan perubahan yang agak ketara dalam voltan pepenjuru BC. Sifat jambatan inilah yang digunakan untuk menyambungkan elemen sensitif (sensor) pelbagai sensor analog. Jadi, semuanya mudah, soal teknologi.

Untuk menggunakan isyarat yang diterima daripada sensor, pemprosesan selanjutnya diperlukan, - penguatan dan penukaran kepada isyarat keluaran yang sesuai untuk penghantaran dan pemprosesan oleh litar kawalan - pengawal. Selalunya, isyarat keluaran penderia analog ialah semasa (gelung arus analog), kurang kerap voltan.

Mengapa semasa? Hakikatnya ialah peringkat keluaran sensor analog adalah berdasarkan sumber semasa. Ini membolehkan anda menyingkirkan pengaruh rintangan talian penyambung pada isyarat keluaran, untuk menggunakan talian penyambung dengan panjang yang besar.

Transformasi selanjutnya agak mudah. Isyarat semasa ditukar kepada voltan, yang mana ia cukup untuk menghantar arus melalui perintang rintangan yang diketahui. Kejatuhan voltan merentasi perintang penyukat diperoleh mengikut hukum Ohm U=I*R.

Sebagai contoh, untuk arus 10 mA merentasi perintang 100 Ohm, voltan akan menjadi 10 * 100 = 1000 mV, sebanyak 1 volt keseluruhan! Dalam kes ini, arus keluaran sensor tidak bergantung pada rintangan wayar penyambung. Dalam had yang munasabah, sudah tentu.

Menyambung sensor analog

Voltan yang diperoleh pada perintang penyukat mudah ditukar kepada bentuk digital yang sesuai untuk dimasukkan ke dalam pengawal. Penukaran dilakukan dengan penukar analog-ke-digital ADC.

Data digital dihantar ke pengawal dalam kod bersiri atau selari. Semuanya bergantung pada skema pensuisan tertentu. Gambar rajah sambungan penderia analog yang dipermudahkan ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3. Menyambung sensor analog (klik pada gambar untuk membesarkan)

Penggerak disambungkan ke pengawal, atau pengawal itu sendiri disambungkan ke komputer yang disertakan dalam sistem automasi.

Sememangnya, sensor analog mempunyai reka bentuk yang lengkap, salah satu elemennya adalah perumahan dengan elemen penghubung. Sebagai contoh, Rajah 4 menunjukkan rupa penderia tekanan lampau jenis Zond-10.

Rajah 4. Sensor tekanan lampau Zond-10

Di bahagian bawah sensor, anda boleh melihat benang penyambung untuk menyambung ke saluran paip, dan di sebelah kanan, di bawah penutup hitam, terdapat penyambung untuk menyambungkan talian komunikasi dengan pengawal.

Sambungan berulir dimeterai dengan mesin basuh tembaga beranil (dibekalkan dengan penderia), dan bukan dengan pita wasap atau linen. Ini dilakukan supaya apabila memasang sensor, elemen sensor yang terletak di dalam tidak cacat.

Output Penderia Analog

Mengikut piawaian, terdapat tiga julat isyarat semasa: 0…5mA, 0…20mA dan 4…20mA. Apakah perbezaan mereka, dan apakah ciri-cirinya?

Selalunya, pergantungan arus keluaran adalah berkadar terus dengan nilai yang diukur, contohnya, semakin tinggi tekanan dalam paip, semakin besar arus pada output sensor. Walaupun kadangkala sambungan songsang digunakan: nilai arus keluaran yang lebih besar sepadan dengan nilai minimum nilai terukur pada output sensor. Semuanya bergantung pada jenis pengawal yang digunakan. Sesetengah penderia juga telah bertukar daripada isyarat langsung ke songsang.

Isyarat keluaran dalam julat 0...5mA adalah sangat kecil dan oleh itu terdedah kepada gangguan. Sekiranya isyarat sensor sedemikian turun naik dengan nilai tetap parameter yang diukur, maka terdapat cadangan untuk memasang kapasitor dengan kapasiti 0.1 ... 1 μF selari dengan output sensor. Lebih stabil ialah isyarat semasa dalam julat 0…20mA.

Tetapi kedua-dua julat ini tidak baik kerana sifar pada permulaan skala tidak membenarkan anda menentukan dengan jelas apa yang berlaku. Atau adakah isyarat yang diukur sebenarnya mengambil tahap sifar, yang mungkin pada dasarnya, atau adakah talian komunikasi hanya putus? Oleh itu, mereka cuba menolak penggunaan julat ini, jika boleh.

Isyarat sensor analog dengan arus keluaran dalam julat 4 ... 20 mA dianggap lebih dipercayai. Kekebalan bunyinya agak tinggi, dan had yang lebih rendah, walaupun isyarat yang diukur mempunyai tahap sifar, akan menjadi 4mA, yang membolehkan kita mengatakan bahawa talian komunikasi tidak putus.

Satu lagi ciri baik bagi julat 4 ... 20mA ialah penderia boleh disambungkan dengan hanya dua wayar, kerana penderia itu sendiri dikuasakan oleh arus ini. Ini adalah arus penggunaannya dan pada masa yang sama isyarat pengukur.

Bekalan kuasa untuk sensor dalam julat 4 ... 20mA dihidupkan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Pada masa yang sama, sensor Zond-10, seperti banyak yang lain, menurut pasport, mempunyai julat voltan bekalan yang luas 10 ... 38V, walaupun ia paling kerap digunakan dengan voltan 24V.

Rajah 5. Menyambungkan sensor analog dengan bekalan kuasa luaran

Rajah ini mengandungi unsur dan simbol berikut. Rsh - mengukur perintang shunt, Rl1 dan Rl2 - rintangan talian komunikasi. Untuk meningkatkan ketepatan pengukuran, perintang pengukur ketepatan harus digunakan sebagai Rsh. Laluan arus dari bekalan kuasa ditunjukkan oleh anak panah.

Adalah mudah untuk melihat bahawa arus keluaran bekalan kuasa melepasi dari terminal +24V, melalui talian Rl1 mencapai terminal sensor +AO2, melalui sensor dan melalui hubungan output sensor - AO2, talian penyambung Rl2, perintang Rsh kembali ke terminal bekalan kuasa -24V. Segala-galanya, litar ditutup, arus mengalir.

Jika pengawal mengandungi bekalan kuasa 24V, maka sambungan penderia atau transduser pengukur boleh dilakukan mengikut skema yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6. Menyambungkan penderia analog kepada pengawal dengan bekalan kuasa dalaman

Rajah ini menunjukkan satu lagi elemen - perintang balast Rb. Tujuannya adalah untuk melindungi perintang pengukur sekiranya berlaku litar pintas dalam talian komunikasi atau kerosakan pada sensor analog. Memasang perintang Rb adalah pilihan, walaupun wajar.

Sebagai tambahan kepada pelbagai sensor, output semasa juga mempunyai transduser pengukur, yang digunakan agak kerap dalam sistem automasi.

Mengukur transduser- peranti untuk menukar paras voltan, contohnya, 220V atau arus beberapa puluh atau ratusan ampere kepada isyarat arus 4 ... 20mA. Di sini, tahap isyarat elektrik hanya ditukar, dan bukan perwakilan beberapa kuantiti fizikal (kelajuan, aliran, tekanan) dalam bentuk elektrik.

Tetapi perkara itu, sebagai peraturan, tidak mencukupi dengan satu sensor. Beberapa ukuran yang paling popular ialah pengukuran suhu dan tekanan. Bilangan mata sedemikian dalam pengeluaran moden boleh mencapai beberapa puluh ribu. Sehubungan itu, bilangan sensor juga besar. Oleh itu, beberapa penderia analog paling kerap disambungkan kepada satu pengawal sekaligus. Sudah tentu, bukan beberapa ribu sekaligus, adalah baik jika sedozen berbeza. Sambungan sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7. Menyambungkan berbilang penderia analog kepada pengawal

Angka ini menunjukkan bagaimana voltan diperoleh daripada isyarat semasa, sesuai untuk ditukar kepada kod digital. Jika terdapat beberapa isyarat sedemikian, maka ia tidak diproses sekaligus, tetapi dipisahkan mengikut masa, dimultiplekskan, jika tidak, ADC yang berasingan perlu dipasang pada setiap saluran.

Untuk tujuan ini, pengawal mempunyai litar pensuisan litar. Gambar rajah kefungsian suis ditunjukkan dalam Rajah 8.

Rajah 8. Suis saluran sensor analog (imej boleh klik)

Isyarat gelung semasa yang ditukar kepada voltan merentasi perintang penyukat (UR1…URn) disalurkan kepada input suis analog. Isyarat kawalan secara bergilir-gilir dihantar ke output salah satu daripada isyarat UR1…URn, yang dikuatkan oleh penguat, dan dimasukkan secara bergilir-gilir ke input ADC. Voltan yang ditukar kepada kod digital dibekalkan kepada pengawal.

Skim ini, tentu saja, sangat mudah, tetapi sangat mungkin untuk mempertimbangkan prinsip pemultipleksan di dalamnya. Kira-kira ini adalah bagaimana modul untuk input isyarat analog pengawal MCTS (sistem mikropemproses cara teknikal) yang dihasilkan oleh PC Smolensk "Prolog" dibina. Kemunculan pengawal MCTS ditunjukkan dalam Rajah 9.

Rajah 9. Pengawal MSTS

Pengeluaran pengawal sedemikian telah lama dihentikan, walaupun di beberapa tempat, jauh dari yang terbaik, pengawal ini masih digunakan. Pameran muzium ini digantikan oleh pengawal model baharu, terutamanya pengeluaran import (Cina).

Jika pengawal dipasang dalam kabinet logam, disyorkan untuk menyambungkan perisai jalinan ke titik bumi kabinet. Panjang talian penghubung boleh mencapai lebih daripada dua kilometer, yang dikira menggunakan formula yang sesuai. Kami tidak akan mengira apa-apa di sini, tetapi percaya bahawa ini benar.

Penderia baharu, pengawal baharu

Dengan kemunculan pengawal baharu, pemancar analog baharu dengan protokol HART(Transduser Jauh Boleh Beralamat Lebuhraya)

Isyarat keluaran sensor (peranti medan) ialah isyarat arus analog dalam julat 4 ... 20 mA, di mana isyarat komunikasi digital termodulat frekuensi (FSK - Frequency Shift Keying) ditindih.

Rajah 10. Output Pemancar Analog HART

Rajah menunjukkan isyarat analog dengan bergelung sinusoid di sekelilingnya seperti ular. Ini ialah isyarat termodulat frekuensi. Tetapi ini bukan isyarat digital sama sekali, ia masih belum diiktiraf. Adalah ketara dalam rajah bahawa kekerapan sinusoid apabila menghantar sifar logik adalah lebih tinggi (2.2 kHz) daripada semasa menghantar unit (1.2 kHz). Penghantaran isyarat ini dijalankan oleh arus dengan amplitud ± 0.5 mA bentuk sinusoidal.

Adalah diketahui bahawa nilai purata isyarat sinusoidal adalah sama dengan sifar, oleh itu, penghantaran maklumat digital tidak menjejaskan arus keluaran sensor 4 ... 20mA. Mod ini digunakan semasa mengkonfigurasi penderia.

Komunikasi HART berlaku dalam dua cara. Dalam kes pertama, yang standard, hanya dua peranti boleh bertukar maklumat melalui talian dua wayar, manakala isyarat analog keluaran 4 ... 20mA bergantung pada nilai yang diukur. Mod ini digunakan semasa mengkonfigurasi peranti medan (sensor).

Dalam kes kedua, sehingga 15 sensor boleh disambungkan ke talian dua wayar, bilangannya ditentukan oleh parameter saluran komunikasi dan kuasa bekalan kuasa. Ini ialah mod berbilang titik. Dalam mod ini, setiap penderia mempunyai alamatnya sendiri dalam julat 1…15, yang mana peranti kawalan mengaksesnya.

Penderia dengan alamat 0 diputuskan daripada talian komunikasi. Pertukaran data antara sensor dan peranti kawalan dalam mod berbilang titik dijalankan hanya dengan isyarat frekuensi. Isyarat semasa sensor ditetapkan pada tahap yang diperlukan dan tidak berubah.

Data dalam kes komunikasi berbilang titik bermakna bukan sahaja hasil pengukuran parameter terkawal, tetapi juga satu set keseluruhan semua jenis maklumat perkhidmatan.

Pertama sekali, ini adalah alamat penderia, arahan kawalan, tetapan. Dan semua maklumat ini dihantar melalui talian komunikasi dua wayar. Adakah mungkin untuk menyingkirkan mereka juga? Benar, ini mesti dilakukan dengan berhati-hati, hanya dalam kes di mana sambungan wayarles tidak boleh menjejaskan keselamatan proses terkawal.

Ternyata anda boleh menghilangkan wayar. Sudah pada tahun 2007, WirelessHART Standard telah diterbitkan, medium penghantaran adalah frekuensi tidak berlesen 2.4 GHz, di mana banyak peranti wayarles komputer beroperasi, termasuk rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar. Oleh itu, peranti WirelessHART juga boleh digunakan tanpa sebarang sekatan. Rajah 11 menunjukkan rangkaian WirelessHART.

Rajah 11. Rangkaian WirelessHART

Ini adalah teknologi yang telah menggantikan gelung semasa analog lama. Tetapi ia tidak melepaskan kedudukannya sama ada, ia digunakan secara meluas di mana mungkin.

Di sini saya secara berasingan mengeluarkan isu praktikal yang penting seperti sambungan penderia induktif dengan output transistor, yang terdapat di mana-mana dalam peralatan perindustrian moden. Di samping itu, terdapat arahan sebenar untuk penderia dan pautan kepada contoh.

Prinsip pengaktifan (operasi) sensor dalam kes ini boleh menjadi apa-apa - induktif (penghampiran), optik (fotoelektrik), dll.

Pada bahagian pertama, kemungkinan pilihan untuk output sensor telah diterangkan. Seharusnya tiada masalah dengan menyambungkan sensor dengan kenalan (output geganti). Dan dengan transistor dan dengan menyambung ke pengawal, tidak semuanya begitu mudah.

Gambar rajah sambungan untuk penderia PNP dan NPN

Perbezaan antara sensor PNP dan NPN ialah ia menukar kutub sumber kuasa yang berbeza. PNP (dari perkataan "Positif") menukar output positif bekalan kuasa, NPN - negatif.

Di bawah, sebagai contoh, adalah gambar rajah sambungan untuk penderia dengan output transistor. Beban - sebagai peraturan, ini adalah input pengawal.

penderia. Beban (Beban) sentiasa disambungkan kepada "tolak" (0V), bekalan diskret "1" (+V) ditukar oleh transistor. NO atau NC sensor - bergantung pada litar kawalan (Litar utama)

penderia. Beban (Beban) sentiasa disambungkan ke "tambah" (+V). Di sini, tahap aktif (diskrit "1") pada output sensor adalah rendah (0V), manakala beban dikuasakan melalui transistor yang dibuka.

Saya menggesa semua orang untuk tidak keliru, kerja-kerja skim ini akan diterangkan secara terperinci kemudian.

Rajah di bawah menunjukkan pada asasnya perkara yang sama. Penekanan adalah pada perbezaan dalam litar keluaran PNP dan NPN.

Gambar rajah sambungan untuk output sensor NPN dan PNP

Di sebelah kiri - sensor dengan transistor keluaran NPN. Wayar biasa dihidupkan, yang dalam kes ini adalah wayar negatif sumber kuasa.

Di sebelah kanan - kes dengan transistor PNP di pintu keluar. Kes ini adalah yang paling kerap, kerana dalam elektronik moden adalah kebiasaan untuk menjadikan wayar negatif sumber kuasa biasa, dan mengaktifkan input pengawal dan peranti rakaman lain dengan potensi positif.

Bagaimana untuk menguji sensor induktif?

Untuk melakukan ini, anda perlu menggunakan kuasa padanya, iaitu, sambungkannya ke litar. Kemudian - aktifkan (mulakan) ia. Apabila diaktifkan, penunjuk akan menyala. Walau bagaimanapun, petunjuk itu tidak menjamin operasi yang betul bagi sensor induktif. Anda perlu menyambungkan beban, dan ukur voltan di atasnya supaya 100% pasti.

Penggantian sensor

Seperti yang telah saya tulis, pada dasarnya terdapat 4 jenis sensor dengan output transistor, yang dibahagikan mengikut struktur dalaman dan litar pensuisan:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN NO
• NPN NC

Semua jenis sensor ini boleh digantikan antara satu sama lain, i.e. mereka boleh ditukar ganti.

Ini dilaksanakan dengan cara berikut:

• Pengubahan peranti permulaan - reka bentuk berubah secara mekanikal.
• Menukar skema sedia ada untuk menghidupkan sensor.
• Menukar jenis output sensor (jika terdapat suis sedemikian pada badan sensor).
• Pengaturcaraan semula program - menukar tahap aktif input ini, menukar algoritma program.

Di bawah ialah contoh bagaimana anda boleh menggantikan penderia PNP dengan penderia NPN dengan menukar gambarajah pendawaian:

Skim kebolehtukaran PNP-NPN. Di sebelah kiri ialah gambarajah asal, di sebelah kanan ialah gambarajah yang diubah suai.

Memahami pengendalian litar ini akan membantu merealisasikan fakta bahawa transistor adalah elemen utama yang boleh diwakili oleh kenalan geganti biasa (contoh di bawah, dalam notasi).

Jadi rajah di sebelah kiri. Mari kita anggap bahawa jenis sensor ialah NO. Kemudian (tanpa mengira jenis transistor pada output), apabila sensor tidak aktif, "kenalan" outputnya terbuka, dan tiada arus mengalir melaluinya. Apabila sensor aktif, kenalan ditutup, dengan semua akibat yang berikutnya. Lebih tepat lagi, dengan arus mengalir melalui kenalan ini)). Arus yang mengalir menghasilkan penurunan voltan merentasi beban.

Beban dalaman ditunjukkan oleh garis putus-putus atas sebab tertentu. Perintang ini wujud, tetapi kehadirannya tidak menjamin operasi sensor yang stabil, sensor mesti disambungkan ke input pengawal atau beban lain. Rintangan input ini adalah beban utama.

Sekiranya tiada beban dalaman dalam sensor, dan pengumpul "tergantung di udara", maka ini dipanggil "litar pengumpul terbuka". Litar ini HANYA berfungsi dengan beban yang disambungkan.

Jadi, dalam litar dengan output PNP, apabila diaktifkan, voltan (+V) melalui transistor terbuka memasuki input pengawal, dan ia diaktifkan. Bagaimana untuk mencapai perkara yang sama dengan pelepasan NPN?

Terdapat situasi apabila sensor yang diperlukan tidak ada, dan mesin harus berfungsi "sekarang".

Kami melihat perubahan dalam skema di sebelah kanan. Pertama sekali, mod operasi transistor output sensor disediakan. Untuk ini, perintang tambahan ditambahkan pada litar, rintangannya biasanya dalam urutan 5.1 - 10 kOhm. Sekarang, apabila sensor tidak aktif, voltan (+V) dibekalkan kepada input pengawal melalui perintang tambahan, dan input pengawal diaktifkan. Apabila sensor aktif, terdapat "0" diskret pada input pengawal, kerana input pengawal dihalang oleh transistor NPN terbuka, dan hampir semua arus perintang tambahan melalui transistor ini.

Dalam kes ini, terdapat fasa semula operasi sensor. Tetapi sensor berfungsi dalam mod, dan pengawal menerima maklumat. Dalam kebanyakan kes, ini sudah mencukupi. Sebagai contoh, dalam mod pengiraan nadi - takometer, atau bilangan kosong.

Ya, bukan seperti yang kami mahukan, dan skim kebolehtukaran untuk penderia npn dan pnp tidak selalu boleh diterima.

Bagaimana untuk mencapai kefungsian penuh? Kaedah 1 - secara mekanikal memindahkan atau membuat semula plat logam (pengaktif). Atau jurang cahaya, jika kita bercakap tentang sensor optik. Kaedah 2 - program semula input pengawal supaya "0" diskret adalah keadaan aktif pengawal, dan "1" adalah pasif. Jika anda mempunyai komputer riba di tangan, maka kaedah kedua adalah lebih cepat dan lebih mudah.

Simbol sensor jarak

Pada rajah litar, penderia induktif (penderia jarak) ditetapkan secara berbeza. Tetapi perkara utama ialah terdapat persegi yang diputar sebanyak 45 ° dan dua garis menegak di dalamnya. Seperti dalam rajah di bawah.

TIADA penderia NC. Skim utama.

Pada rajah atas terdapat sesentuh biasa terbuka (NO) (ditandakan secara bersyarat sebagai transistor PNP). Litar kedua biasanya ditutup, dan litar ketiga ialah kedua-dua sesentuh dalam satu perumah.

Pengekodan warna output sensor

Terdapat sistem penandaan sensor standard. Semua pengeluar pada masa ini mematuhinya.

Walau bagaimanapun, adalah berguna untuk memastikan sambungan adalah betul sebelum pemasangan dengan merujuk kepada manual sambungan (arahan). Di samping itu, sebagai peraturan, warna wayar ditunjukkan pada sensor itu sendiri, jika saiznya membenarkan.

Berikut adalah penandaan.

• Biru (Biru) - Tolak kuasa
• Coklat (Brown) - Tambahan
• Hitam (Hitam) - Keluar
• Putih (Putih) - output kedua, atau input kawalan, anda perlu melihat arahan.

Sistem penetapan untuk penderia induktif

Jenis sensor ditunjukkan oleh kod alfanumerik yang mengekod parameter utama sensor. Di bawah ialah sistem pelabelan untuk tolok Autonics yang popular.

Muat turun arahan dan manual untuk beberapa jenis penderia induktif: Saya bertemu dalam kerja saya.

Terima kasih semua atas perhatian anda, saya sedang menunggu soalan mengenai penyambungan penderia dalam ulasan!

Menyambungkan sensor semasa ke mikropengawal

Setelah membiasakan diri dengan asas-asas teori, kita boleh beralih kepada isu membaca, mengubah dan menggambarkan data. Dengan kata lain, kami akan mereka bentuk meter arus DC yang mudah.

Output analog sensor disambungkan ke salah satu saluran ADC mikropengawal. Semua transformasi dan pengiraan yang diperlukan dilaksanakan dalam program mikropengawal. Penunjuk LCD aksara 2 baris digunakan untuk memaparkan data.

Skim eksperimen

Untuk eksperimen dengan sensor semasa, adalah perlu untuk memasang struktur mengikut rajah yang ditunjukkan dalam Rajah 8. Untuk ini, penulis menggunakan papan roti dan modul berdasarkan mikropengawal (Rajah 9).

Modul sensor semasa ACS712-05B boleh dibeli siap pakai (ia dijual dengan sangat murah di eBay), atau anda boleh membuatnya sendiri. Kapasiti kapasitor penapis dipilih sama dengan 1 nF, kapasitor penyekat 0.1 μF dipasang pada bekalan kuasa. Untuk menunjukkan kuasa hidup, LED dengan perintang pelindapkejutan dipateri. Bekalan kuasa dan isyarat keluaran sensor disambungkan ke penyambung pada satu sisi papan modul, penyambung 2-pin untuk mengukur arus yang mengalir terletak di sebelah bertentangan.

Untuk eksperimen mengukur arus, kami menyambungkan sumber voltan malar boleh laras ke terminal pengukur arus sensor melalui perintang siri 2.7 Ohm / 2 W. Output sensor disambungkan ke port RA0/AN0 (pin 17) mikropengawal. Penunjuk LCD aksara dua baris disambungkan ke port B mikropengawal dan beroperasi dalam mod 4-bit.

Pengawal mikro dikuasakan oleh +5 V, voltan yang sama digunakan sebagai rujukan untuk ADC. Pengiraan dan transformasi yang diperlukan dilaksanakan dalam program mikropengawal.

Ungkapan matematik yang digunakan dalam proses penukaran ditunjukkan di bawah.

Kepekaan sensor semasa Sens = 0.185 V/A. Dengan bekalan Vcc = 5 V dan voltan rujukan Vref = 5 V, nisbah yang dikira adalah seperti berikut:

Kod keluaran ADC

Akibatnya

Akibatnya, formula untuk mengira arus adalah seperti berikut:

Nota PENTING. Hubungan di atas adalah berdasarkan andaian bahawa voltan bekalan dan voltan rujukan untuk ADC ialah 5 V. Walau bagaimanapun, ungkapan terakhir yang mengaitkan arus I dan Kiraan kod keluaran ADC kekal sah walaupun dengan turun naik voltan bekalan kuasa. Ini telah dibincangkan dalam bahagian teori huraian.

Ia boleh dilihat daripada ungkapan terakhir bahawa resolusi semasa sensor ialah 26.4 mA, yang sepadan dengan 513 sampel ADC, yang melebihi hasil yang dijangkakan oleh satu sampel. Oleh itu, kita boleh membuat kesimpulan bahawa pelaksanaan ini tidak membenarkan mengukur arus kecil. Untuk meningkatkan resolusi dan meningkatkan kepekaan apabila mengukur arus rendah, anda perlu menggunakan penguat operasi. Contoh litar sedemikian ditunjukkan dalam Rajah 10.

program mikropengawal

Program mikropengawal PIC16F1847 ditulis dalam C dan disusun dalam persekitaran mikroC Pro (mikroElektronika). Keputusan pengukuran dipaparkan pada paparan LCD dua baris dengan ketepatan dua tempat perpuluhan.

Keluar

Dengan arus input sifar, voltan keluaran ACS712 sepatutnya betul-betul Vcc/2, i.e. nombor 512 hendaklah dibaca daripada ADC. Hanyutan voltan keluaran penderia sebanyak 4.9 mV menyebabkan anjakan dalam hasil penukaran sebanyak 1 LSB ADC (Rajah 11). (Untuk Vref = 5.0V, resolusi ADC 10-bit ialah 5/1024=4.9mV), yang sepadan dengan 26mA arus input. Ambil perhatian bahawa untuk mengurangkan kesan turun naik, adalah wajar untuk membuat beberapa ukuran dan kemudian purata keputusannya.

Jika voltan keluaran bekalan kuasa terkawal ditetapkan kepada 1 V, melalui
Perintang mesti membawa arus kira-kira 370 mA. Nilai semasa yang diukur dalam eksperimen ialah 390 mA, yang melebihi keputusan yang betul oleh satu unit LSB ADC (Rajah 12).

Pada voltan 2 V, penunjuk akan menunjukkan 760 mA.

Ini menyimpulkan perbincangan kami tentang sensor semasa ACS712. Namun, kami tidak menyentuh satu isu lagi. Bagaimana untuk menggunakan sensor ini untuk mengukur arus ulang alik? Harap maklum bahawa sensor memberikan tindak balas serta-merta sepadan dengan arus yang mengalir melalui petunjuk ujian. Jika arus mengalir ke arah positif (dari pin 1 dan 2 ke pin 3 dan 4), kepekaan sensor adalah positif dan voltan keluaran lebih besar daripada Vcc/2. Jika arus terbalik, kepekaan akan menjadi negatif dan voltan keluaran sensor akan turun di bawah Vcc/2. Ini bermakna apabila mengukur isyarat AC, ADC mikropengawal mesti sampel cukup pantas untuk dapat mengira arus RMS.

Muat turun

Kod sumber program mikropengawal dan fail untuk perisian tegar -