Аналогові датчики: огляд, принцип роботи, сфери застосування

Аналогові датчики: огляд, принцип роботи, сфери застосування

Під час автоматизації різних робочих процесів для якісного управління складними механізмами та агрегатами користувачам доводиться регулярно стикатися з фіксацією важливих параметрів. Найчастіше це температурні коливання, частота обертання механізму, витрата газу або іншої рідини, тиск, сила струму. У деяких галузях експертам необхідно точно знати інформацію про положення частин різних деталей. У цьому випадку на допомогу приходить аналоговий датчик, який відрізняється від усіх інших численними перевагами.

Опис

Багатофункціональні аналогові датчики широко поширені у великих системах безперервного вимірювання і регулювання різних показників. Основний принцип дії таких агрегатів полягає в тому, щоб при зміні важливих параметрів відбувалася відповідна зміна вихідного сигналу.

Аналоговий датчик - це універсальний елемент вимірювального, регулюючого, перетворюючого, а також керуючого оснащення. Принцип використання цього пристрою відрізняється своєю доступністю і простотою. Поступаючі аналогові сигнали в обов 'язковому порядку перетворюються перш, ніж потрапити в комп' ютер.

Для якісної передачі даних користувачеві необхідно усунути специфічні проблеми, які обумовлені електричним опором. Сигнал з різних причин може піддаватися зашумінню через небажані зв 'язки резистивного, ємнісного або індуктивного характеру.

Характеристика

Аналоговий датчик створює спеціальний сигнал, який подається на вхід обробного пристрою. Найчастіше це порт комп 'ютера. Більшість датчиків з перетворювачем, які використовуються в класичних системах управління, генерують аналоговий сигнал. Найчастіше фахівці використовують пристрій для вирішення наступних завдань:

  • Параметри руху.
  • Магнітні та електричні характеристики.
  • Момент, сила, тиск.
  • Витрата.
  • Температура.
  • Активність хімічного та біохімічного типу.
  • Рівень заповнення ємності.
  • Концентрація (рідини, газу, зважених і розчинених речовин).

Спосіб з "єднання

Отримана за допомогою аналогового датчика напруга легко перетворюється на необхідний цифровий вигляд, який ідеально підходить для введення в контролер. Для цих цілей виробники передбачили наявність спеціальних агрегатів АЦП. Актуальні цифрові дані в універсальному контролері передаються паралельним або послідовним способом. Все залежить від конкретної схеми включення.

До контролера аналогового датчика тиску підключаються універсальні виконавчі механізми або сам комп 'ютер. У нижній частині пристрою можна побачити класичну приєднувальну різьбу, яка підходить для трубопроводу. Під невеликою чорною кришкою захований роз 'єм для підключення лінії зв' язку з контролером. Для герметизації необхідно використовувати довговічні шайби зі стеженої міді.

Застосування

Затребуваний сьогодні аналоговий датчик температури активно застосовується в системах автоматизації. Основне призначення такого агрегату - отримати інформацію про різні фізичні величини. Всі дані надходять в реальному масштабі часу. Використовується якісне перетворення фізичної величини на потужний електричний сигнал, який ідеально підходить для передачі по існуючих лініях зв 'язку в попередньо встановлений контролер. Вся отримана інформація підлягає обробці.

Найчастіше аналогові датчики встановлюють на великій відстані від комп 'ютера, через що такі агрегати часто називають польовими пристроями. Цей термін можна побачити в технічній літературі. Щоб правильно виконати з 'єднання аналогового датчика, користувач повинен знати, що агрегат складається з декількох основних частин. Базовим елементом є сенсор. Саме цей виріб відповідає за переведення вимірюваної величини в електричний сигнал. Всі подальші дії виконує схема Вітстона.

Нові моделі

Сьогодні у продажу представлені абсолютно нові вироби, які працюють на основі протоколу HART. Використовуваний аналоговий вхід агрегату користується величезним попитом. Сигнал знаходиться в діапазоні від 4 до 20 А.

Швидкісний зв 'язок за протоколом забезпечується двома основними способами. Перший варіант вважається класичним, оскільки по надійній двопровідній лінії можуть обмінюватися інформацією виключно два агрегати. Цей варіант особливо актуальний, коли виконується первинне налаштування датчиків.

У другому випадку до двопровідної лінії можна під 'єднати відразу 14 девайсів. Підсумкова кількість завжди залежить від параметрів лінії та потужності встановленого блоку живлення.

Параметри виводу

Цей параметр завжди ретельно вивчається фахівцями. Найчастіше залежність вихідного напруження прямо пропорційна тестованій користувачем величині. Наприклад, чим вище буде тиск у трубі, тим більше струм на виході датчика. У деяких випадках застосовується інверсне приєднання. Значною величиною вихідної напруги обов 'язково відповідає мінімальний показник вимірюваних параметрів на виході датчика. Підсумковий результат багато в чому залежить від застосовуваного контролера.

Варто зазначити, що деякі датчики вигідно відрізняються наявністю перемикання з прямого на інверсний сигнал. Найнадійнішим вважається той варіант, коли вихідний діапазон знаходиться в межах від 4 до 20 мА. Підсумкова перешкода досить висока. Якщо нижня межа показує 4 мА, то лінія зв 'язку не обірвана. Експерти активно використовують вимірювальний перетворювач, який призначений для роботи з рівнями напруги.

Звичайно, одним тільки датчиком не обійтися. Найчастіше користувачам необхідно знати показники тиску і температури. Кількість важливих точок на великому підприємстві може досягати декількох десятків. Саме тому датчиків теж потрібно багато.

Якщо контролер був встановлений в металеву шафу, то екрануючі оплетки бажано підключати до точки заземлення шафи. Довжина сполучних ліній може сягати декількох кілометрів. Для розрахунку краще використовувати спеціалізовані формули.