Уніфіковані сигнали струму і напруги, нпф контравт

У промисловості застосовують велику різноманітність первинних датчиків фізичних величин, кожен з яких має свій вихідний сигнал. Щоб уникнути такого ж розмаїття вторинних вимірювальних і регулюючих приладів, датчики оснащуються нормуючий перетворювач. Завдання нормують перетворювачів полягає в тому, щоб перетворити різні сигнали первинних перетворювачів (термопар, термоперетворювачів опору, вологості, тиску, ваги, рН та ін.) В уніфіковані сигнали постійного струму або напруги. В цілому уніфіковані сигнали застосовуються для зв'язку не тільки датчиків, але і будь-яких інших пристроїв промислової автоматики.

сигнал
напруги, В

навантажувальний
опір,
Ом, не більше

вхідний
опір приймача
Oм, не менше

Від 0 до 0, 01 включить

Від 0 до 1 включить.

вихідна
опір джерела,
Ом, не менше

вхідний
опір приймача
Oм, не більше

Від 0 до 5 включить

Від 0 до 20 включить.

Від 4 до 20 включить.

Серед стандартних сигналів найбільш зручним і популярним є струмовий сигнал 4-20 мА. Причини цього в наступному.

Сигнали первинних перетворювачів, як правило, дуже малі. Наприклад, сигнали термопар зазвичай менше 50 мВ. У промислових умовах сильні електромагнітні перешкоди можуть створювати паразитні сигнали, в сотні і тисячі разів перевищують корисні. Сильні струмові сигнали рівня 4-20 мА працюють в низькоомних ланцюгах, які менше схильні до такого впливу. Для передачі струмових сигналів можна використовувати з'єднувальні дроти, дешевші в порівнянні, наприклад, з компенсаційними. Вимоги до величини їх опору також можуть бути знижені. При роботі з струмовим сигналом 4-20 мА легко виявити обрив лінії зв'язку - струм буде дорівнює нулю (тобто виходити за межі діапазону).

Обрив в ланцюзі з сигналом 0 5 мА виявити не можна, так як струм, рівний нулю, вважається допустимим. Для виявлення обриву в ланцюгах з уніфікованими сигналами напруги (0 1В або 0 10В) доводиться застосовувати спеціальні схемотехнічні рішення, на приклад, «підтяжку» більш високою напругою через
високоомний резистор.

Пояснимо сказане. Нормуючий перетворювач, який формує струмовий сигнал 4 20 мА, є так званим генератором струму - джерелом стабільного струму з дуже великим вихідним опором: r >> Rш. Rпр. де r - диференціальне вихідний опору нормує перетворювача, Rш. Rпр - відповідно опору шунта в вимірювальному приладі і сполучних проводів.

НПФ КонтрАвт випускає ряд модифікацій вимірювальних регуляторів, розрахованих на роботу зі стандартизованими сигналами струму і напруги. Слід враховувати, що в цих приладах вимірюваний струм повинен втікати в прилад, а вимірювана напруга має бути позитивним щодо загальної точки. У багатоканальних приладах всі входи мають одну спільну точку, тому неізольовані один від одного. В регуляторах Т-424 при роботі з струмовими сигналами використовуються зовнішні шунти, в регуляторах МЕТАКОН шунти вбудовані.

Оскільки величина струму I не залежить від опору навантаження, а Vізм = I • Rш. то опір проводів не впливає на результат вимірювання. Для оцінки можна прийняти, що додаткова відносна похибка, пов'язана з впливом опору навантаження (Rпр + Rш), дорівнює

# 948; = (Rпр + Rш) / (r + R пр + Rш) (Rпр + Rш) / r.

Для характерних значень r = 1МОм, Rпр = 500 Ом, Rш = 50 Ом, маємо # 948;<0,06%.

З іншого боку, в такий високоомній ланцюга джерело електромагнітних завад Eем не в змозі створити скільки-небудь помітне в порівнянні з корисним сигналом Vізм напруга на низькоомних шунт Rш. Напруга перешкоди, виміряний приладом, дорівнюватиме:

При Eем = 1 В, напруга перешкоди становитиме Vп = 50мкВ. Корисний сигнал при I = 20 мА має величину 1В. Таким чином, ставлення перешкоди до корисного сигналу має порядок 10 4, а величина (r / Rш) показує ступінь придушення електромагнітних перешкод.

Неважко показати, що при роботі з сигналами напруги сигнал перешкоди Vп практично дорівнює Eем. Це демонструє перевагу струмових сигналів при роботі в умовах сильних електромагнітних перешкод в порівнянні з сигналами напруги.