Автоматтандыру жүйелеріндегі бірыңғай аналогтық сигналдар. Сигналдар мен стандарттар 4,20 мА шығыс сигналын алыңыз

Ток контуры - электр тогының өлшенген мәндерін пайдаланып ақпаратты беру әдісі. Әдетте, ток контуры жүйесі датчикті (қысым, температура, газдар және т.б.), таратқышты, қабылдағышты және аналогты-цифрлық түрлендіргішті (ADC) немесе микроконтроллерді қамтиды (1-сурет).

Күріш. 1.

Өлшенген параметрге пропорционалды кернеу сенсор шығысында пайда болады. Таратқыш (кернеумен басқарылатын ток күшейткіші) сенсордан кернеуді 4-тен 20 мА-ға дейінгі сәйкес токқа түрлендіреді. Желінің екінші жағында қабылдағыш (токпен басқарылатын кернеу күшейткіші) 4...20 мА токты қайтадан кернеуге түрлендіреді. Аналогты-цифрлық түрлендіргіш процессор немесе микроконтроллер арқылы кейінгі өңдеу үшін қабылдағыштың шығыс кернеуін цифрлайды.

Ағымдық контур интерфейсі бар жүйелерде ақпарат сигналмен модуляцияланған ток арқылы беріледі. 4...20 мА ток контурында сигналдың ең кіші мәні 4 мА токқа сәйкес келеді, ал ең үлкені - 20 мА. Осылайша, рұқсат етілген мәндердің барлық диапазоны 16 мА құрайды. Контурлық ток барлық уақытта 4 мА деңгейінде сақталады, сондықтан төменгі ток деңгейлері ашық сызықты анықтайды және бұл жағдайды диагностикалауды жеңілдетеді.

Әдетте, өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінде сенсорлар орталық басқару блогынан үлкен қашықтықта орналасқан, сондықтан ток контуры әлі де өзектілігін жоғалтқан жоқ, өйткені ол ең шуға төзімді аналогтық интерфейс, әсіресе кернеуді деректерді беру әдістерімен салыстырғанда . Толық жүйе, соның ішінде екінші ток контуры (мысалы, дискіні басқару үшін) 2-суретте көрсетілген.

Күріш. 2.

Осы схемаға сүйене отырып, Максим оны жүзеге асыру үшін ұсынатын шешімдерді қарастырамыз.

Операциялық күшейткіш
кернеу-ток түрлендіргіші ретінде

3-суретте операциялық күшейткішті (op-amp) пайдалана отырып, кернеу-ток түрлендіргішінің қарапайым орындалуы көрсетілген. MAX9943.Бұл операциялық күшейткіш ±15 В қоректену кернеуімен ±20 мА-ден астам шығыс тогын қамтамасыз етеді, сонымен қатар 1 нФ дейінгі сыйымдылық жүктемесінде тұрақты, бұл оны ұзын электр беру желілерінде пайдалану үшін өте қолайлы етеді. 0...20 мА шығыс тогы диапазонында жұмыс істеу үшін бір қоректендіргіш күшейткіш қуаты мүмкін, өйткені MAX9943 қоректендіру кернеуіне тең шығыс кернеуінің ауытқуын қамтамасыз етеді ( рельстен рельске шығу).

Күріш. 3.

Бұл схемада кіріс кернеуі мен жүктеме тогы арасындағы байланыс мына өрнекпен сипатталады: V IN = (R2/R1) ґ R SENSE ґ I LOAD + V REF. Әдеттегі жүктеме кедергісінің мәні бірнеше кОм болуы мүмкін: R1 = 1 кОм; R2 = 10 кОм; R SENSE = 12,5 Ом; R ЖҮКТЕГІ = 600 Ом.

±2,5 В кіріс кернеуін ±20 мА токқа түрлендіру үшін V REF эталондық кернеуін 0 В мәніне орнату керек. 0...2,5 В кіріс кернеуінен 4...20 мА ток шығысын алу үшін ығысу желідегі ток 4 мА тұрақты болатындай етіп орнату керек. V REF = -0,25 В болғанда кіріс кернеуі 0...2,5 В 2...22 мА шығыс токқа айналады. Әдетте, әзірлеушілер бағдарламалық құралды кейінірек калибрлеуге мүмкіндік беру үшін сәл кеңірек динамикалық диапазонды таңдайды. Кіріс кернеуі мен шығыс токтың тәуелділіктері 4 және 5-суреттерде көрсетілген.

Күріш. 4. ±20 мА шығыс үшін I LOAD V IN-ге тәуелділігі

Күріш. 5. 4-20мА шығыс үшін I LOAD V IN-ге тәуелділігі

MAX15500 және MAX15501 - Ағымдағы цикл кондиционерлері

3-суреттегі операциялық күшейткіштерді пайдаланатын схема калибрлеуде қиындықтарды, сондай-ақ нақты әлемдегі қолданбаларда үлкен сигналды жіберу қателерін енгізетін қарапайым ток циклінің орындалуы болып табылады. Іс жүзінде кернеуді ток түрлендіргішті жүзеге асыру үшін техникалық параметрлері құжаттамада қатаң сипатталған бір чипті шешімдерді қолданған жөн.

Күріш. 6.

Мұндай шешімнің мысалы болып табылады MAX15500/15501, SPI интерфейсі арқылы бағдарламаланатын аналогтық ток шығысының генераторлары немесе кернеу шығысы. Бұл түрлендіргіштердің кіріс кернеуі әдетте сыртқы DAC шығысынан алынады. MAX15500 үшін кіріс кернеуінің диапазоны 0...4,096 В, ал MAX15501 үшін - 0...2,5 В. Бағдарламалық қамтамасыз етуде шығыс кезеңінің алты жұмыс режимі бар: ±10 В; 0…5 В; 0…10 В; ±20 мА; 0…20 мА; 4…20 мА. Микросұлбалар қысқа тұйықталудан қорғауды қамтамасыз етеді; электр беру желісінің үзілуін анықтау; қызып кетуден қорғау және қоректендіру кернеуінің шекті мәннен төмен түсуін анықтау.

MAX5661 - ағымдағы шығыс DAC

Ағымдағы шығыс түрлендіргішінің ең біріктірілген нұсқасы болып табылады MAX5661.Бұл процессордан цифрлық сигналды бағдарламаланатын ток шығысына (0...20 мА немесе 4...20 мА) түрлендірудің толық шешімін қамтамасыз ететін дәлдігі жоғары вольтты күшейткіші бар бір арналы 16 биттік DAC. немесе салалық стандартты кернеу ±10 В.

Күріш. 7.

Басқару және DAC-ға деректерді беру төрт сымды SPI интерфейсі арқылы жүзеге асырылады. Микросұлбада #FAULT шығысы бар, оны ток контурындағы ашық тізбекті немесе кернеу шығысындағы қысқа тұйықталуды диагностикалау үшін пайдалануға болады. Айта кету керек, MAX5661 сыртқы 4,096 В эталондық кернеуді пайдалануды талап етеді. Құжаттамада ұсынылған өте дәлдіктегі сілтемелердің тізімі берілген, мысалы. MAX6341, MAX6133немесе MAX6033. MAX5661 барлық функционалдығын жылдам меңгеру үшін әзірлеу жинағы ұсынылады MAX5661EVCMAXQU+графикалық интерфейс (GUI) арқылы DAC басқаруға арналған ДК интерфейсі бар.

MAX1452 - сенсорлық сигнал түрлендіргіші
ағымдағы циклге

Осы уақытқа дейін біз микроконтроллерден немесе DAC сигналын түрлендіру үшін қолайлы шешімдерді қарастырдық, яғни. басқару сигналдарын беруге арналған. Датчиктен ток сигналын алу үшін Максим микросхеманы ұсынады MAX1452,аналогты бөлікті ақпараттық сигналды генерациялауға арналған оп-ампермен және температура ауытқуының орнын толтыруды, нөлдік ауытқуды реттеуді және PGA көмегімен бағдарламаланатын беру коэффициентін қамтамасыз ететін цифрлық схемамен біріктіру. Барлық реттеу коэффициенттері 768 байт сыйымдылығы бар кірістірілген EEPROM жадында сақталады.

8-суретте 4...20 мА ток шығысы және контур қуаты бар MAX1452 схемасы көрсетілген. Транзистор контурдағы токты генерациялау үшін қолданылады 2N2222A.

Күріш. 8.

HART модем DS8500

HART ( Автомагистральдық мекенжайлық қашықтағы түрлендіргіш протоколы) - бұл, әдетте, датчикті конфигурациялауға немесе аналогтық ток контуры ұйымдастырылған сызықты пайдаланып оның жағдайы туралы ақпаратты алуға мүмкіндік беретін цифрлық өнеркәсіптік деректерді беру протоколы. Цифрлық деректерді беру үшін 4...20 мА ток контуры бойынша FSK модуляцияланған сигнал (жиіліктік коммутация модуляциясы) қолданылады (9-сурет). Бұл іске асыру әдісі HART протоколын аналогтық ток циклі бар қолданыстағы жүйелерде пайдалануға мүмкіндік береді.

Күріш. 9.

HART физикалық деңгейін (модуляция және демодуляция) ұйымдастыру үшін Максим HART модем чипін ұсынады DS8500,ол 1,2 кГц, «0» - 2,2 кГц жиілікте модуляцияланған «1» жартылай дуплексті қабылдау мен жіберуге мүмкіндік береді. Функционалды түрде DS8500 демодулятордан, сандық сүзгіден, ADC, модулятордан және DAC тұрады (10-сурет).

Күріш. 10.

Бұл архитектура (цифрлық сүзгілеу және жиіліктер арасында фазалық үздіксіз ауысумен таза синусоидалы сигналды тудыратын DAC бар) шулы ортада сенімді сигнал қабылдауды қамтамасыз етеді.

Қорытынды

Максим сенсорлардан орталық басқару блогына дейін де, осы блоктан атқарушы бөлімшелерге де ағымдағы цикл арқылы деректерді беруді ұйымдастыруға арналған шешімдердің толық спектрін ұсынады. Сонымен қатар, мұндай өнеркәсіптік жүйенің функционалдығын кеңейту үшін Максим желісінде 300-ден астам әртүрлі интерфейс микросхемалары бар. RS-485/RS-232, CAN, LIN.

Әдебиет

1. «4-20 мА ток контурлық жүйелерінде жоғары вольтты және жоғары ток жетекті опамптарды қалай пайдалану керек», Маурицио Гавардони, Maxim Engineering журналы No68

2. «Аналогтық ток контуры - Максимнен шешімдер», Анатолий Андрусевич, «Компоненттер мен технологиялар» No8 2009 ж

Нижний Новгород

Бұл мақала ISUP журналындағы *, **, *** **** стандарттауға арналған жарияланымдар сериясының жалғасы болып табылады. «Өлшеу және басқару жүйелеріндегі ұқсасты түрлендіру» мақаласы (ISUP. 2012. № 1) бірыңғай кіріс сигналдарын біртұтас шығыс сигналдарына түрлендіретін стандарттауға арналған.

Неліктен дәл 4...20 мА сигнал?

4...20 мА токтың унификацияланған сигналының кең таралуы келесі себептермен түсіндіріледі:
- ток сигналдарының берілуіне қосылатын сымдардың кедергісі әсер етпейді, сондықтан қосылатын сымдардың диаметрі мен ұзындығына қойылатын талаптар, демек, құны төмендейді;
- ток сигналы кедергісі төмен (сигнал көзінің кедергісімен салыстырғанда) жүктемеде жұмыс істейді, сондықтан ток тізбектеріндегі индукцияланған электромагниттік кедергі кернеу сигналдарын пайдаланатын ұқсас тізбектермен салыстырғанда аз;
- 4...20 мА ток сигналының беру желісіндегі үзіліс тізбектегі токтың нөлдік деңгейі бойынша өлшеу жүйелері арқылы анық және оңай анықталады (қалыпты жағдайда ол кемінде 4 мА болуы керек);
- 4...20 мА ток сигналы пайдалы ақпараттық сигналды беруге ғана емес, сонымен қатар стандарттау түрлендіргішінің өзін қоректендірумен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді: 4 мА ең аз рұқсат етілген деңгейі қазіргі заманғы электрондық құрылғыларды қуаттандыру үшін жеткілікті.

4…20 мА ток контурының түрлендіргіштерінің сипаттамалары

Таңдау кезінде ескеру қажет негізгі сипаттамалар мен мүмкіндіктерді қарастырайық. Мысал ретінде «KontrAvt» ғылыми-өндірістік компаниясы шығарған NSSI-GRTP стандарттау түрлендіргіштерін алайық (2-сурет).

Күріш. 2. NPSI-GRTP пайда болуы - ток контурының 1, 2, 4 арналарының гальваникалық бөлінуімен NPF «KontrAvt» өндіретін түрлендіргіштер

Тек екі негізгі функцияны орындауға арналған:
- 4...20 мА белсенді ток сигналын өлшеу және оны түрлендіру коэффициенті 1 және жоғары жылдамдықпен 4...20 мА бірдей белсенді ток сигналына түрлендіру;
- ток контурының кіріс және шығыс сигналдарының гальваникалық бөлінуі.

NPSI-GRTP түрлендірудің негізгі қатесі 0,1%, температураның тұрақтылығы 0,005% / °C. Жұмыс температурасының диапазоны - -40-тан +70 ° C-қа дейін. Оқшаулау кернеуі - 1500 В. Өнімділік - 5 мс.

Белсенді және пассивті сигналдардың көздеріне қосылу опциялары суретте көрсетілген. 3 және 4. Соңғы жағдайда қосымша қуат көзі қажет.

Күріш. 3. NSSI-GRTP түрлендіргіштерін белсенді көзге қосу

Күріш. 4. NSSI-GRTP түрлендіргіштерін BP қосымша қуат блогының көмегімен пассивті көзге қосу

Кіріс сигналдарын бөлу қажет болатын өлшеу жүйелерінде кіріс сигналының көзі әдетте өлшеу датчиктері (ӨС) болып табылады, ал қабылдағыштар екінші реттік өлшеуіш құрылғылар (МИ) (регуляторлар, контроллерлер, тіркеуіштер және т.б.) болып табылады. .

Шығу сигналдарын бөлу қажет болатын басқару жүйелерінде көздер басқару құрылғылары (СД) (регуляторлар, контроллерлер, жазу құрылғылары және т.б.), ал қабылдағыштар ағымды басқаратын жетектер (CD) (мембраналық жетектер (МИМ), тиристорлық реттегіштер) болып табылады. , жиілікті түрлендіргіштер және т.б.).

Бір қызығы, шығарған NPSI-GRTP түрлендіргіші бөлек қуатты қажет етпейді. Ол белсенді 4…20 мА кіріс ток көзінен қуат алады. Бұл жағдайда шығыста да белсенді 4...20 мА сигнал пайда болады және шығыс тізбектерінде қосымша көз қажет емес. Сондықтан, NPSI-GRTP-де қолданылатын ток контурының сепараторларына негізделген шешім өте үнемді.

Түрлендіргіштің үш модификациясы бар: . Олар арналар саны бойынша (тиісінше 1, 2, 4) және дизайнымен ерекшеленеді (2-сурет). Бір арналы түрлендіргіш ені небәрі 8,5 мм (өлшемдері 91,5 × 62,5 × 8,5 мм), екі арналы және төрт арналы ені 22,5 мм (өлшемдері 115 ×) шағын, тар корпуста орналасқан. 105 × 22,5 мм). Гальваникалық оқшаулауы бар түрлендіргіштер бұл жүйелер үшін ондаған және жүздеген сигналдары бар жүйелерде қолданылады, мұндай түрлендіргіштерді құрылымдық қабықтарға (шкафтарға) орналастыру үлкен мәселеге айналады; Мұнда негізгі фактор DIN рельсіндегі бір конверсиялық арнаның ені болып табылады. 1-, 2- және 4-арна нұсқаларында олардың өте кішкентай «арна ені» бар: тиісінше 8,5, 11,25 және 5,63 мм.

Айта кету керек, NSSI-GRPT2 және NSSI-GRTP4 көп арналы модификацияларында барлық арналар толығымен қосылмаған. Осы тұрғыдан алғанда, бір арнаның өнімділігі басқа арналардың жұмысына ешқандай әсер етпейді. Сондықтан көп арналы түрлендіргіштерге қарсы дәлелдердің бірі - «бір арна өртеніп, бүкіл көп арналы құрылғы жұмысын тоқтатады, бұл жүйенің қауіпсіздігі мен тұрақтылығын күрт төмендетеді» - жұмыс істемейді. Бірақ «арна бағасының» төмендеуі сияқты көп арналы жүйелердің маңызды оң қасиеті толығымен көрінеді. Түрлендіргіштердің екі және төрт арналы модификациялары бұрандалы ажыратылатын қосқыштармен жабдықталған, бұл оларды орнатуды, техникалық қызмет көрсетуді және жөндеуді (ауыстыруды) жеңілдетеді.

Бірқатар тапсырмаларда бірнеше гальваникалық оқшауланған қабылдағыштарға 4...20 мА сигнал беру қажет. Ол үшін NSSI-GRTP1 бір арналы түрлендіргіштерін де, NSSI-GRTP2 және NPSI-GRTP4 көп арналы түрлендіргіштерін де пайдалануға болады. Қосылу схемалары суретте көрсетілген. 5.

Күріш. 5.«1-ден 2-ге дейін» сигналды көбейту үшін бір арналы және екі арналы түрлендіргіштерді пайдалану

Орнату және техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығы үшін бір арналы нұсқада сыртқы қосылымдарды қосу серіппелі терминал қосқыштарымен, ал екі және төрт арналы нұсқаларда - алынбалы бұрандалы қосқыштармен жүзеге асырылады.

Күріш. 6.Алынатын терминал қосқыштары арқылы сыртқы желілерді қосу

Осылайша, NPF «KontrAvt» ұсынған 4...20 мА ток контурын бөлуге арналған түрлендіргіштердің жаңа желісін сәйкес импорттық аналогтармен сипаттамалар бойынша бәсекелесуге қабілетті ықшам және үнемді шешім деп атауға болады. Түрлендіргіштер сынақ жұмысы үшін ұсынылған, сондықтан пайдаланушы жұмыс істеп тұрған құрылғыларды сынауға, олардың сипаттамаларын бағалауға және оларды пайдаланудың орындылығы туралы негізделген шешім қабылдауға мүмкіндігі бар.
____________________________

]; кейінірек, 1962 жылдан бастап, 20 мА тогы бар интерфейс, негізінен телетайп машиналарында кең таралған. 1980 жылдары 4...20 мА «ток контуры» әр түрлі технологиялық жабдықтарда, автоматтандыру құралдарының датчиктерінде және жетектерінде кеңінен қолданыла бастады. «Ағымдағы циклдің» танымалдығы RS-485 интерфейсі үшін стандарт пайда болғаннан кейін (1983) төмендей бастады және қазіргі уақытта ол жаңа жабдықта іс жүзінде қолданылмайды.

Ток контурының таратқышы RS-485 интерфейсіндегідей кернеу көзін емес, ток көзін пайдаланады. Анықтау бойынша, ток көзінен ағып жатқан ток жүктеме параметрлеріне тәуелсіз. Сондықтан кабель кедергісіне, жүктеме кедергісіне және т.б. тәуелсіз ток «ток контурында» өтеді. д.с. индуктивті кедергі (2.10-сурет), сондай-ақ ток көзінің қоректену кернеуінен (2.11-суретті қараңыз). Контурдағы ток тек кабельдің ағып кетуіне байланысты өзгеруі мүмкін, бұл өте аз.

Ағымдағы циклдің бұл қасиеті іргелі болып табылады және оны қолданудың барлық нұсқаларын анықтайды. Сыйымдылықты біріктіру, е. д.с. ол ток көзімен қатар емес, бірақ оған параллель қолданылады, «ток контурында» әлсіреу мүмкін емес және оны басу үшін экрандауды қолдану керек (кедергілермен күресу туралы қосымша ақпаратты 3-бөлімді қараңыз).

Тасымалдау желісі әдетте дифференциалды қабылдағышпен бірге индуктивті және жалпы режимдегі кедергілерді азайтуға көмектесетін экрандалған бұралған жұп кабель болып табылады.

Қабылдау ұшында контурлық ток калибрленген қарсылық көмегімен кернеуге түрленеді. 20 мА ток кезінде 2,5 В, 5 В немесе 10 В стандартты кернеуді алу үшін сәйкесінше 125 Ом, 250 Ом немесе 500 Ом кедергісі бар резисторды қолданыңыз.

«Ток контурының» негізгі кемшілігі оның іргелі төмен өнімділігі болып табылады, ол кабель сыйымдылығын ток көзінен зарядтау жылдамдығымен шектеледі. Мысалы, әдеттегі желілік кабель сыйымдылығы 75 пФ/м және ұзындығы 1 км болса, кабель сыйымдылығы 75 нФ болады. Мұндай сыйымдылықты 20 мА ток көзінен 5 В кернеуге дейін зарядтау үшін шамамен 9 кбит/с тарату жылдамдығына сәйкес келетін 19 мкс уақыт қажет. Суретте. 2.12-суретте RS-485 интерфейсі үшін [Оптикалық] сияқты бағаланған бұрмаланудың әртүрлі деңгейлеріндегі (життер) кабель ұзындығының максималды беру жылдамдығының тәуелділігі көрсетілген.

Іс жүзінде ток сигналдарының диапазондары 0...20 мА және 4... болғанымен, оның практикалық қолданылуын шектейтін «ток контурының» екінші кемшілігі коннекторларды және электрлік параметрлерді жобалау стандартының жоқтығы болып табылады. 20 мА жалпы қабылданған; 0...60 мА әлдеқайда аз пайдаланылады. Болашақ әзірлемелерде тек 4...20 мА диапазонын пайдалану ұсынылады, себебі ол сызық үзілуін диагностикалау мүмкіндігін береді (бөлімді қараңыз).

Нижний Новгород

Неліктен дәл 4...20 мА сигнал?

4…20 мА ток контурының түрлендіргіштерінің сипаттамалары

Күріш. 3. NSSI-GRTP түрлендіргіштерін белсенді көзге қосу

Күріш. 4. NSSI-GRTP түрлендіргіштерін BP қосымша қуат блогының көмегімен пассивті көзге қосу

Күріш. 5.«1-ден 2-ге дейін» сигналды көбейту үшін бір арналы және екі арналы түрлендіргіштерді пайдалану

Күріш. 6.Алынатын терминал қосқыштары арқылы сыртқы желілерді қосу

Технологиялық процестерді автоматтандыру кезінде әртүрлі датчиктер мен жетектер қолданылады. Олардың екеуі де датчиктер мен басқару жетектерінен физикалық параметрлердің өлшенген мәндерін алатын контроллерлерге немесе кіріс/шығыс модульдеріне қандай да бір жолмен қосылған.

Контроллерге қосылған барлық құрылғылардың әртүрлі интерфейстері бар екенін елестетіп көріңіз - онда өндірушілер кіріс/шығыс модульдерінің үлкен санын шығаруы керек еді, ал мысалы, ақаулы сенсорды ауыстыру үшін олар дәл сол модульді іздеуі керек еді. .

Сондықтан өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінде әртүрлі құрылғылардың интерфейстерін біріктіру әдеттегідей.

Бұл мақалада біз бірыңғай аналогтық сигналдар туралы айтатын боламыз. Бар!

Бірыңғай аналогтық сигналдар

Кез келген физикалық шамаларды (температураны, ылғалдылықты, қысымды және т.б.) өлшеу кезінде, сондай-ақ жетектерді үздіксіз басқару кезінде (жиілік түрлендіргіштің көмегімен қозғалтқыштың айналу жиілігін басқару; қыздырғыш көмегімен температураны бақылау және т.б.) аналогтық сигналдармен жұмыс істейміз .).

Жоғарыда аталған және ұқсас жағдайлардың барлығында аналогты (үздіксіз) сигналдар қолданылады.

Контроллер жабдығында көп жағдайда аналогтық сигналдардың екі түрі қолданылады: ток 4-20 мА және кернеу сигналы 0-10 В.

Бірыңғай кернеу сигналы 0-10 В

Датчиктен ақпаратты алу үшін сигналдың бұл түрін пайдаланған кезде оның бүкіл (датчик) диапазоны 0-10 В кернеу диапазонына бөлінеді. Мысалы, температура сенсорында -10...+70 °C диапазондары бар. Содан кейін -10 °C температурада датчик шығысы 0 В, ал +70 °C - 10 В болады. Барлық аралық мәндер пропорциядан табылады.

Бұл кез келген басқа құрылғыға қатысты. Мысалы, егер жиілік түрлендіргішінің аналогтық шығысы ағымдағы қозғалтқыштың айналу жылдамдығын беру үшін конфигурацияланса, оның шығысындағы 0 В қозғалтқыштың тоқтағанын білдіреді, ал 10 В қозғалтқыштың максималды жиілікте айналуын білдіреді.

0-10В сигналды басқару

Бірыңғай кернеу сигналын пайдалану арқылы сіз физикалық шамалар туралы деректерді ғана емес, сонымен қатар басқару құрылғыларын да ала аласыз. Мысалы, оны қажетті күйге келтіруге, жиілік түрлендіргіші арқылы электр қозғалтқышының айналу жылдамдығын немесе қыздырғыштың қуатын өзгертуге болады.

Мысалы, айналу жылдамдығы жиілік түрлендіргішімен басқарылатын электр қозғалтқышын алайық.

Қозғалтқыштың айналу жылдамдығы жиілік түрлендіргішінің аналогтық кірісіне келетін 0-10 В сигналымен реттеледі. Қозғалтқыш айналу жиілігі 0-ден 50 Гц-ке дейін болуы мүмкін. Содан кейін, алгоритмге сәйкес контроллер қозғалтқышты 25 Гц жиілікте айналдыратын болса, ол жиілік түрлендіргішінің кірісіне 5 В беруі керек.

«Ток циклі»: бірыңғай аналогтық сигнал 4-20 мА

4-20 мА аналогтық сигнал («ток контуры» деп те аталады), сондай-ақ 0-10 В кернеу сигналы датчиктерден ақпаратты қабылдау және әртүрлі құрылғыларды басқару үшін автоматтандыруда қолданылады.

0-10 В сигналымен салыстырғанда 4-20 мА сигнал бірнеше артықшылықтарға ие:

Біріншіден, ток сигналы 0-10 В сигналымен салыстырғанда ұзағырақ қашықтыққа берілуі мүмкін, ол өткізгіштердің кедергісіне байланысты ұзын желіде кернеудің төмендеуін бастан кешіреді.
Екіншіден, үзілген сызықты диагностикалау оңай, өйткені сигналдың жұмыс диапазоны 4 мА-дан басталады. Сондықтан, егер кіріс 0 мА болса, бұл желіде үзіліс бар дегенді білдіреді.

4-20 мА сигналды басқару

Ток сигналының көмегімен әртүрлі құрылғыларды басқару оларды кернеу сигналы арқылы басқарудан айырмашылығы жоқ. Тек осы жағдайда сізге кернеу емес, ток көзі қажет.

Егер құрылғыда 4-20 мА басқару кірісі болса, онда мұндай құрылғыны контроллер немесе тиісті шығысы бар басқа интеллектуалды құрылғы арқылы басқаруға болады.

Мысалы, біз 4-20 мА кірісі бар электр жетегі бар клапанды тегіс ашқымыз келеді. Егер сіз кіріске 4 мА ток сигналын қолдансаңыз, онда клапан толығымен жабылады, ал 20 мА қолдансаңыз, ол толығымен ашылады.

Белсенді және пассивті аналогтық шығыс 4-20 мА

Көбінесе сенсордың, контроллердің немесе басқа құрылғының аналогтық шығысы пассивті болып табылады, яғни сыртқы қуатсыз ток көзі бола алмайды. Сондықтан автоматтандыру тізбегін құрастырған кезде қолданылатын құрылғылардың аналогтық шығыстарының сипаттамаларын мұқият зерделеу керек, ал егер олар пассивті болса, ток контурын сіңдіру үшін схемаға сыртқы қуат көзін қосыңыз.

Суретте 4-20 мА шығысы бар сенсорды сәйкес кірісі бар есептегіш реттегішке қосу схемасы көрсетілген. Датчик шығысы пассивті болғандықтан, ол сыртқы қуат көзімен сіңдіруді қажет етеді.

Физикалық шаманы өлшеу кезінде (температура, ылғалдылық, газдың ластануы, рН және т.б.) датчиктер оның мәнін токқа, кернеуге, кедергіге, сыйымдылыққа және т.б. (датчиктің жұмыс принципіне байланысты). Датчиктің шығыс сигналын біртұтас сигналға келтіру үшін нормалау түрлендіргіштері қолданылады.

Нормалдаушы түрлендіргіш – бастапқы түрлендіргіштің сигналын біртұтас ток немесе кернеу сигналына түрлендіретін құрылғы.

Қалыпты түрлендіргіші бар температура сенсоры келесідей көрінеді: