Kondycjonery sygnałów firmy Dataforth
Firma Elmark Automatyka została dystrybutorem sprzętu amerykańskiej firmy Dataforth. Producent specjalizuje się w wytwarzaniu przemysłowych systemów pomiarowych, konwerterów interfejsów szeregowych oraz kondycjonerów sygnałów. Tematowi tych ostatnich poświęcony jest artykuł.
Potrzeba mierzenia różnorakich parametrów i kontrolowania procesów jest tak stara jak rewolucja przemysłowa. Automatyzacja w nowoczesnych fabrykach nie byłaby możliwa bez precyzyjnych pomiarów i sterowania.
Przygotowanie sygnałów
Najważniejszym elementem systemu gromadzenia danych jest kondycjonowanie mierzonych sygnałów – bez tego nie można gwarantować dokładności pomiaru. Sygnały wymagają odpowiedniego przygotowania jeszcze zanim system gromadzenia danych (DAQ) mógłby uzyskać wartościowe i dokładne pomiary. Przygotowanie sygnałów, w zależności od mierzonej wartości, może obejmować: wzmocnienie lub tłumienie, uzupełnienie mostka, kompensację zimnego złącza, wzbudzenie, filtrowanie, izolowanie oraz linearyzację.
Wzmocnienie sygnału stosuje się w celu lepszego dopasowania poziomu napięcia do zakresu wejściowego przetwornika analogowo-cyfrowego w przypadku, gdy napięcie wyjściowe czujnika lub przetwornika jest zbyt niskie. W przypadku pomiarów wysokonapięciowych, tj. przekraczających 10 V, mamy odwrotną sytuację – konieczne jest tłumienie sygnału.
Uzupełnienie mostka jest potrzebne, jeżeli stosujemy układ ćwierć- lub półmostka, aby utworzyć czterorezystancyjny układ mostka Wheatstone’a. Rezystory są wykorzystywane do wykrywania małych zmian napięcia w aktywnym czujniku przez tworzenie punktu odniesienia.
Kompensacja zimnego złącza (CJC, ang. cold-junction compensation) jest konieczna do zapewnienia dokładnego pomiaru temperatury za pomocą termopar. W czujniku termoparowym stosowane są dwa przewodniki złączone na końcu w miejscu pomiaru temperatury. Aby zapewnić dużą dokładność, mierzone jest napięcie wyjściowe termopary, a w miejscu pomiaru napięcia (w kondycjonerze) musi być również mierzona temperatura w celu przeprowadzenia odpowiedniej korekcji.
Czujniki tensometryczne, akcelerometry, termistory i czujniki RTD wymagają wzbudzenia napięciowego lub prądowego, aby wygenerować sygnał pomiarowy. Czujniki tensometryczne mają zazwyczaj bardzo niską oporność i są stosowane w konfiguracji mostka Wheatstone z pobudzeniem napięciowym. Wzmacniacze stosowane w akcelerometrach wymagają pobudzenia prądowego. Termistory oraz czujniki RTD również wymagają źródła prądowego, aby przekształcić oporność na mierzalne napięcie.
Na sygnały pomiarowe mogą wpływać zakłócenia. Filtrowanie umożliwia eliminację zakłóceń w pewnym zakresie częstotliwości. Niezwykle istotna w procesie kondycjonowania sygnału jest odpowiednia izolacja. Pozwala ona na eliminację niektórych zakłóceń (np. eliminuje pętlę uziemienia), jak również chroni system akwizycji danych, zabezpieczając go przed zbyt wysokim napięciem.
W przypadku mierzenia wartości fizycznej, która nie zmienia się liniowo, stosuje się linearyzację – może ona być zaimplementowana w kondycjonerze lub w oprogramowaniu pomiarowym.
W panelu lub na szynie DIN
Firma Dataforth ma bardzo bogatą ofertę kondycjonerów sygnałów, na którą składa się ponad 800 modeli. Dostępne są kondycjonery przeznaczone do pomiaru napięcia, prądu, wartości skutecznej prądu lub napięcia, pomiaru temperatury za pomocą czujników RTD lub termopar, pomiarów tensometrycznych oraz częstotliwości. Wyjście może być prądowe lub napięciowe. Dataforth oferuje również moduły z wyjściami napięciowymi lub prądowymi, ze sterowaniem napięciowym lub prądowym. Wyróżnić można dwa formaty mechaniczne – moduły montowane w panelu oraz moduły montowane na szynę DIN.
Pierwszą grupę reprezentują serie 5B, 7B oraz 8B. Moduły te mają hermetyczne obudowy, a sygnały są wyprowadzone na złączach szpilkowych. Moduły montuje się w przeznaczonych do tego celu panelach, zaś panele – w zależności od modelu – umożliwiają zamontowanie od jednego do 16 modułów kondycjonujących.
Druga grupa to moduły montowane na szynie DIN. Należące do tej serii moduły kondycjonujące są samodzielnymi, jednokanałowymi kondycjonerami. W tej grupie dostępne są serie DSCA oraz DSCT. Seria DSCA to kondycjonery gwarantujące bardzo szeroki wybór czujników czy przetworników, które można do nich podłączyć. W skład serii DSCT wchodzą przetworniki pracujące w pętli prądowej i z niej zasilane.
Efektywne mierzenie i kontrola procesów przemysłowych to podstawa przemysłowej akwizycji danych. Szeroki wybór kondycjonerów Dataforth umożliwia przetwarzanie sygnałów mierzonych przez różnego rodzaju czujniki i przetworniki w stabilny sygnał napięciowy lub prądowy, który łatwo zmierzyć i przetworzyć. Rozwiązania zastosowane przez producenta zapewniają dużą dokładność mierzonych parametrów oraz bezpieczeństwo systemu akwizycji danych.
ELMARK AUTOMATYKA Sp. z o.o.
ul. Niemcewicza 76, 05-075 Warszawa-Wesoła
tel. 22 773 79 37, 778 99 25, fax 22 773 79 36
e-mail: elmark@elmark.com.pl
www.elmark.com.pl
source: Automatyka 7-8/2017