Сигнали и стандарти. Обединяване на аналогови сигнали в системите за автоматизация Как да организираме сигнал 4 20 mA

Калибраторът RZU-420 е предназначен за настройване на обединяването на 4...20 mA сигнали в процеса на тестване на системи за автоматизация, както и за управление на шума и напрежението. Животът на веригата на дрънка може да бъде монтиран както в системата, така и във фитинга.

Vikonannya priladu - преносима, с автономно живеене от батерии. Възможно е също да се прикрепи закопчаване към мрежата 220 за фиксиране на същия адаптер за дантела.

Уредът може да бъде интуитивно разбираем интерфейс и прост във vikoristanni. Широката функционалност на RZU-420, ергономичността и ниската гъвкавост го правят незаменим за регулатора на автоматизираната система за управление на процеса за часа на пускане и настройка. Vikoristannya RZU-420 ви позволява да ускорите времето за стартиране.

Калибраторът RZU-420 е универсално тестван в умовете на истински роботи, като е получил положителни оценки от всички технически ревизии и тестове.

Възможност RZU-420

• Един час на дисплея на управляващия поток с точност до хилядна част от mA и дисплея на изходното управление при честота 4...20 mA с точност до една десета от честотата от сто
• Диапазон на управление на Strum: 0 ... 25 mA (зад скалата с линеен депозит).
• RZU-420 може да променя такива параметри на бримката на бримката като струна I и напрежение U.
• Приладът може да се направи от стария джерел на живота, а така и от стария. Превключването на режими се активира чрез натискане на бутоните на контролния панел с постоянно изобразяване на избрания режим на дисплея.
• Приставката ви позволява да регулирате плавно потока с дискретност от 0,1% от скалата, така че плавното регулиране на потока на кожата е 1 mA. RZU-420 също така позволява генериране на сигнал от 4...20 mA функционални режими на задачи: меандър, трион, трикутник, синусоида. Превключването в режим на настройка се настройва с бутона на предния панел на аксесоара с постоянно показване на избрания режим на дисплея.
• Прикрепването може да показва подрязването на бримката за бримка. При бръснене на бримката се показва „бръсненето“ на PK-индикатора.
• Приставката може да бъде индикация за живота на батериите, която постоянно се показва на дисплея, което ви позволява да разложите един час работа за този комплект батерии.
• Дисплеят е оборудван с осветителни тела за възможност за работа при недостатъчно осветление.
• Максималната основна загуба на контрол/възстановяване става по-малка от ± 0,1%.
• Корпусът е снабден с удароустойчива пластмаса, равна на защита срещу трион IP20.
• Є сертификат заради вимир.

От 50-те години на миналия век цикълът strum е победител за прехвърлянето на данни от vimiruvalnykh retvoryuvachiv в процеса на наблюдение и контрол. Поради ниската цена на внедряване, високата арогантност и възможността за предаване на сигнали по големи пътища, бримката за бръмчене изглеждаше особено удобна за роботи в индустриалните умове. Този материал е посветен на описанието на основните принципи на роботизираната бримка, основите на дизайна, настройката.

Vykoristannya strumu предаване на данни от peretvoryuvach

Сензорите на индустриалната сигнализация често променят предавателния сигнал на предаването на данни към контролния панел, в случая на повечето други устройства за преобразуване, като например термодвойки или тензорезистивни сензори, като промяна в сигнала за напрежение. Независимо от тези, които се променят, които победоносно работят като параметър за предаване на информация, той е ефективно ефективен при богати селекции, използвайки редица добавки и по-бързо разкриване на характеристиките на потока. Най-малкият недостатък в случай на различно напрежение на предаване на сигнали в индустриалните умове е отслабването на сигнала по време на първото предаване на базата на очевидността на поддръжката на кабелните линии. Очевидно е възможно да се увеличи високият входен импеданс на стопанските постройки, за да се загуби сигналът. Такива разширения обаче ще бъдат по-чувствителни към шум, сякаш индуцират двигатели, които са наблизо, задвижващи ремъци или радио предавания.

Zgіdno с първия закон на Кирхоф, количеството струни, които влизат във vuzol, толкова повече суми от strms, които vplyvayut от vuzla.
Теоретично дрънченето, което се влива върху кочана на контура, е виновно за достигането на края на света
както е показано на фиг.1. един.

Фиг. 1. Видповидно към първия закон на Кирхоф дрънка върху кочана до контура на дрънка в йога.

Това е основният принцип, на който се практикува контурът на вимируването. Vimiryuvannya бръмча във всяка мъгла на бримката на бримката (vimiryuvalny контур) дава същия резултат. Vikoristovuyuchi strumovі сигнали и priymalnі pristroї за събиране на данни с ниска поддръжка на вход, в случай на промишлени добавки можете да спечелите значителна печалба по отношение на намаляване на zavodstіykosti и zbіlshennya dozhina linії vyazku.

Компоненти на Strum loop
Преди хранилището на основните компоненти на бримката за дрънкане има ерело на бързото дрънчене, първият преработвател, прикачен файл към събирането на данни и онази стрела, която се връща обратно към реда, както е показано в малко 2.

Фиг.2. Функционална диаграма на бримката strm.

Джерело постийного струму осигурява живота на системата. Превключвателят регулира шума при проводниците в диапазона от 4 до 20 mA, където 4 mA е „жива“ нула, а 20 mA представлява максималния сигнал.
0 mA (обем на струята) означава отваряне на копие. Привързаността към събирането на данни зависи от размера на струмата, която се регулира. Ефективен и точен метод за вибриране на струмата е да се монтира прецизен резисторен шунт на входа на вибрационния превключвател, ще добавя събиране на данни (на фиг. 2) за преобразуване на струмата във вибриращо напрежение, за да се вземе резултат, който недвусмислено показва сигнала на изхода на превключвателя.

За да ви помогнем да разберете по-добре принципа на работа на взривния контур, нека разгледаме задната част на дизайна на системата с превключване, която може да има следните технически характеристики:

Реконструкция vikoristovuetsya за vimiryuvannya вице
2000 фута
Strum, който е съвместим със събирането на данни, предоставя на оператора информация за количеството на приложеното налягане преди преобразуването

Ще разгледам дупето, за да избера подходящ преработвател.

Проектиране на ходова система

Vibir peretvoryuvacha

Първата стъпка в проектирането на системата за струни е изборът на трансформация. Независимо от вида на променливата стойност (витрат, налягане, температура и т.н.) е важен фактор при избора на правилното работно напрежение. Само свързването на dzherel zhivlennya преди смяната ви позволява да регулирате размера на линията на struma на връзката. Стойността на напрежението на спасителната линия може да бъде в приемливи граници: повече, по-ниско, минимално необходимо, по-малко, по-ниско, максималната стойност, която може да бъде доведена до точката на промяна.

За системата на ръчката, както се вижда в приклада, вибрациите се променят, за да вибрират менгемето и могат да работят с напрежение от 12 до 30 V.

Vibir ще добавя към събирането на данни за vimiryuvannya strumu

Важен аспект, поради някаква причина, трябва да се вземе предвид, когато системата за дрънчене се стимулира, това е да се избегне появата на верига за дрънчене в заземителния контур. Топлото посрещане понякога е изолация. Vykoristuyuchi изолация, е възможно да се погребе заземяващата линия, което е обяснено на фиг.3.

Фиг.3. Заземителен контур

Контурите на заземяване се установяват с две свързани клеми на копията в различни потенциални зони. Tsya raznitsa да се произведе преди появата на допълнителна struma от линията zvyazka, която може да бъде произведена преди появата на помилвания при смърт.
Под изолацията на пристройката събирането на данни се разбира от електрическото свързване на земята, сигнала от земята на входната подстанция на вимирувалната пристройка, както е показано на фигура 4.

Осцилките не могат да преминат през изолационната бариера, точките на заземяване поддържат сигнала и може да имат същия потенциал. По този начин се изключва възможността за неволно създаване на заземяващ контур.

Фиг.4. Синфазно напрежение и сигнално напрежение за изолационната верига

Изолацията също спестява време и ще допринесе за събирането на данни за наличието на голямо напрежение в общ режим. Синфаза е името на напрежението със същия полярност, тъй като е на двата входа на инструменталния ключ. Например на фиг.4. і положителен (+), і отрицателен (-) влизат в захранването до +14 V напрежение в общ режим. Твърде много прикачени файлове може да имат максимален входен обхват от ±10 V. Въпреки това, връзката със събирането на данни не може да бъде изолирана и напрежението в общ режим надхвърля максималния входен диапазон, можете да повредите приставките. Ако искате нормално (сигнално) напрежение на входа на захранването на фиг. 4, то става по-малко от +2 V, добавянето на +14 може да доведе до напрежение от +16 V
(Сигналното напрежение е напрежението между “+” и “-” subsiluvach, работното напрежение е сумата от нормалното и синфазното напрежение), което представлява опасно ниво на напрежение за прикачен модул с по-ниско работно напрежение.

При изолация горещата точка на захранването е електрически подсилена с вода до нула. Във веригата за малка 4 потенциалът в горната точка на усилвателя се „повдига“ с +14 V. Такава техника може да се направи, докато стойността на входното напрежение падне от 16 на 2 V. Сега събирането на данни, не добавяйте повече към риска от пренапрежение на бъркалката. (Внимавайте изолаторите да могат да измерят максималното напрежение в общ режим, което могат да смърдят.)

Освен това, като предпоставка за избора на тези изолации и кражби, оставащата реколта при завършване на бримката е изборът на жизненоважна спасителна жилетка.

Vibir dzerela life

Показателно е, че сякаш животът е най-добрият начин за вашата помощ, това е просто. Когато работите в цикъла на дрънченето, жизненият блок е отговорен за виждането на напрежението, дори повече, или за намаляване на сумата от спада на напрежението на всички елементи на системата.

Към събирането на данни от нашето дупе е приложен використичен прецизен шунт за vimiryuvannya дрънчене.
Необходимо е да се разхлаби спада на напрежението на кой резистор. Типичен шунтиращ резистор може да бъде opir 249 Ω. Основно осветление в обхвата на дрънчене в контура за дрънчене 4 .. 20 mA
покажи следващото:

I*R=U
0,004A*249Ω=0,996V
0,02A*249Ω=4,98V

От шунта с опора от 249 Ω можем да вземем напрежението в диапазона от 1 до 5, като променим величината на напрежението на входа на устройството за събиране на данни с големината на изходния сигнал на менгемето.
Както вече се досещаше, превключвателят към менгемето с минимално работно напрежение от 12 V при максимум 30 V. Добавяне на спад в напрежението на прецизния резистор, шунтиращ напрежението към работното напрежение на превключвателя, е възможно да стъпя върху:

12V+ 5V=17V

На пръв поглед дръпнете напрежението 17V. Необходимо е, проте, да се врахуват допълнителните навантажения върху блока на живота, сякаш създават стрели, какво може да електрическата операция.
Тъй като сензорът е разположен далеч от устройствата за навиване, ваша отговорност е да защитите фактора на поддържане на проводника по време на отваряне на контура на струята. Mіdnі droti mayut opіr postіy strum, който е право пропорционален на тяхната dozhina. С менгеме сензор с приклад, трябва да завъртите 2000 фута напрежение на линията при определеното работно напрежение на спасителното въже. Дължина на едножилен меден кабел 2,62 Ω/100 фута. Външният вид на която подкрепа се дава, както следва:

Само Опир, съпругата живееше 2000 фута, ставайки 2000 * 2,62 / 100 = 52,4 m.
Спад на напрежението в един жилищен склад 0,02 * 52,4 = 1,048 V.
За да затворите копието, са необходими две стрели, след което дължината на линията ще бъде спечелена и
извън спада на напрежението ставаме 2,096 U. Резултатът е близо до 2,1 За този, който се приближи до второто прикачване, той става 2000 фута. След като изчислихме спада на напрежението на всички елементи на веригата, ние вземаме предвид:
2,096 + 12 + 5 = 19,096 V

Ако сте използвали 17 V за веригата под напрежение, както можете да видите, напрежението, приложено към превключвателя, ще бъде по-ниско от минималното работно напрежение за спада на проводника и шунтиращия резистор. Избор на типична спасителна жилетка 24 V Допълнително - резерв от напрежение за настаняване на вице сензора на по-голяма ширина.

С избора на правилен избор на преработваща машина, прикачване на колекция от данни, инсталиране на кабели и джерела на живота, изграждането на обикновена бримка за бримка е завършено. За повече сгъваеми програми можете да активирате допълнителни канали за изключване на системата.

Токовият контур е начин за предаване на информация с помощта на vimiryuvanih стойността на мощността на електрическия поток. Като правило, система с различен цикъл на струна включва сензор (налягане, температура, налягане на газа), предавател, приемник и аналогово-цифров преобразувател (ADC) или микроконтролер (Фигура 1).

Ориз. един.

На изхода на сензора се образува напрежение, пропорционално на измервания параметър. Предаване (потискане на струята, захранване) преобразуване на напрежението от сензора към жизнеспособната струя от 4 до 20 mA. На другия край на линията приемникът (усилвател на напрежението, пиърсинг на дрънка) връща дрънчето 4 ... 20 mA обратно при напрежението. Аналогово-цифровото преобразуване дигитализира входното напрежение за по-нататъшна обработка от процесор или микроконтролер.

В системи с интерфейс за бримка на бръмчене информацията се предава зад допълнителен модулиран сигнал за бръмчене. Примката за дрънчене има 4 ... 20 mA, най-ниската стойност за сигнала е 4 mA, а най-високата е 20 mA. Също така, целият диапазон от допустими стойности става 16 mA. В контура непрекъснато се усилва 4 mA, а при по-ниска стойност на удара се появява линията на урвиш и ви позволява лесно да диагностицирате тази ситуация.

По правило в системите за индустриална автоматизация сензорите са далеч в голям мащаб от централния блок, който управлява, така че цикълът на бръмчене не е загубил своята релевантност, осцилаторите са най-преходният аналогов интерфейс, особено в двойки с методи за данни предаване чрез напрежение. По-усъвършенствана система, която включва бримка на приятел (например за управление на задвижването), беше демонстрирана на малък 2.

Ориз. 2.

Spiryuchis на tsyu схема, razglyadno rіshennya, yakі kompanіі Maxim proponuє за її realіzatsії.

Оперативен pidsiluvac
як peretvoryuvach напрежение-струм

На малко 3 е представено просто изпълнение на превключвателя „напрежение“ с различен превключвател за работно налягане (OS) MAX9943.Дания операционният усилвател при напрежение ±15 осигурява безопасен изходен поток, по-голям от ±20 mA, и също така е стабилен при напрежение на напрежение до 1 nF, което го прави още по-важен за victoria в дълга преносна линия. За работа в диапазона на изходния поток 0 ... 20 mA е възможно да има еднополюсен живот на захранването, везните MAX9943 осигуряват безопасен диапазон на изходното напрежение, което ще увеличи напрежението на живота ( изход от железопътен транспорт).

Ориз. 3.

В тази схема, угара между входното напрежение и потока на входа се описва с вираза: V IN = (R2/R1) r R SENSE ґ I LOAD + V REF . Типичната стойност на поддръжката на navantage може да бъде k_lka kOhm, За това приложение: R1 = 1 kOhm; R2 = 10 kOhm; R SENSE = 12,5 ома; R LOAD = 600 Ohm.

За да промените входното напрежение от ±2,5 V до ±20 mA, еталонното напрежение V REF се дължи на 0 V. присъствие в линията на struma 4 mA. При V REF = -0,25 Входното напрежение 0…2,5 се преобразува в изходна струя 2…22 mA. Обадете се на търговците на дребно, за да изберете три разширения на динамичния диапазон за възможност за по-нататъшно софтуерно калибриране. Отлагането на входното напрежение и изходния поток са показани на фигури 4 и 5.

Ориз. 4. I LOAD вход V IN за изход ±20 mA

Ориз. пет. Резервиран I LOAD in V IN за изход 4-20mA

MAX15500 и MAX15501 генериращи сигнали за бримка

Схемата за малките 3 от най-разнообразните работни сигнала е просто изпълнение на бримката за бръмчене, което води до сгъване по време на калибриране, както и голяма загуба при предаването на сигнали в реалните умове на работа. Всъщност, за прилагането на преобразуването "напрежение-струм", е необходимо да се използват едночипови решения, чиито технически параметри са описани току-що в документацията.

Ориз. 6.

Пример за такова решение MAX15500/15501,програмиране през SPI интерфейс за формиране на изход на аналогов поток към изход за напрежение. Входното напрежение на тези промени, звук, се взема от изхода на външния DAC. За MAX15500 диапазонът на входното напрежение е 0...4,096 V, а за MAX15501 е 0...2,5 V. Чрез софтуер са достъпни шест режима на роботизираното изходно стъпало: ±10 V; 0…5; 0 ... 10 V; ±20 mA; 0...20 mA; 4...20 mA. Микросхемите осигуряват защита от кратко трептене; назначен бръснене на преносната линия; zahist в случай на прегряване и полученият спад на напрежението е под прага.

MAX5661 - ЦАП с изход за дрънкане

Най-голямата опция за интеграция за преобразуване с изходна мощност MAX5661.Това е едноканален 16-битов ЦАП с прецизен превключвател за високо напрежение, който организира решение за преобразуване на цифров сигнал от процесора в поточно изход (0 ... 20 mA или 4 ... 20 mA) или в индустриалния стандарт ±10 V.

Ориз. 7.

Контролът на този трансфер на данни в DAC се основава на SPI интерфейс, предоставен от chotiri. В микросхемите на предавателния изход #FAULT, с помощта на които е възможно да се диагностицира бръсненето на бримката или кратко трептене на изходното напрежение. Имайте предвид, че MAX5661 използва различно еталонно напрежение от 4,096V. MAX6341, MAX6133или MAX6033.За лесно овладяване на цялата функционалност на MAX5661 се предлага циферблат за дъвчене на данък. MAX5661EVCMAXQU+с интерфейс към компютър с ЦАП с допълнителен графичен интерфейс (GUI).

MAX1452 - преобразуване на сензорния сигнал
при бримката на бримката

Доси погледна решението, като добави сигнал към сигнала от микроконтролера chi DAC, tobto. предаване на критични сигнали. За да премахнете струйния сигнал от страната на сензора Maxim, поставете микросхема MAX1452,заедно с аналоговата част на операционния усилвател за формиране на информационния сигнал и цифровата схема, която осигурява компенсация на температурния дрейф, substroyuvannya zsuva нула, както и програмиране за допълнителния PGA коефициент на пренос. Всички коефициенти на конструкция са взети от EEPROM паметта с общ капацитет 768 байта.

Фигура 8 показва схемата на свързване на MAX1452 с 4...20 mA изход за дрънчене и жив контур за дрънчене. За формоване на struma, транзистор се усуква близо до контура 2N2222A.

Ориз. 8.

HART модем DS8500

HART ( Протокол за отдалечен преобразувател с адресируема магистрала) - цифров протокол за предаване на данни, който по правило ви позволява да настроите сензор или да вземете информация за його станцията от различни линии, на които е организиран аналогов цикъл за бръмчене. За предаване на цифрови данни се генерира FSK-модулационен сигнал (модулация със скачане на честотата) през поток от 4 ... 20 mA (Фигура 9). Този начин на внедряване позволява протоколът HART да бъде разбит във вече съществуващи системи с аналогов цикъл за бръмчене.

Ориз. девет.

За да организира физическото ниво на HART (модулация и демодулация), Максим подпира чипа към HART модема ds8500,Позволява ви да използвате режим на приемане и прехвърляне на пълен дуплекс, с който "1" се модулира с честота 1,2 kHz, "0" - 2,2 kHz. Функционално DS8500 се състои от демодулатор, цифров филтър, ADC, модулатор и DAC (Фигура 10).

Ориз. 10.

Подобна архитектура (поради наличието на цифрово филтриране и DAC, който генерира чист синусоидален сигнал от непрекъснати фазови измествания между честотите) гарантира, че сигналът не се получава в съзнанието на смяна.

Висновок

Компанията Maxim предлага широка гама от решения за организиране на предаване на данни от различни поточни контури, както от сензори до централния блок за управление, така и от едно и също устройство до контролните концентратори. Крим, за разширяване на функционалността на подобна индустриална система в линията Maxim има над 300 различни интерфейсни чипа RS-485/RS-232,МОЖЕ, ЛИН.

литература

1. „Без операционни усилватели с високо налягане и високо задвижване в системи с токови контури 4-20 mA“, Маурицио Гавардони, Maxim Engineering Journal №68

2. "Аналогова бримка - решение за компанията Максим", Анатолий Андрусевич, "Компоненти и технологии" №8 2009г