double arrow

Блок обработки входного сигнала

Входы.

Магнитоэлектрический милливольтметр (МВ)

Принцип действия милливольтметров основан на взаимодействии между проводником (рамкой), по которому протекает электрический ток, и магнитным полем постоянного магнита. Рамка, выполненная из нескольких сотен последовательных витков тонкой изолированной проволоки (медной, алюминиевой), помещается в магнитное поле постоянного магнита. При этом рамка имеет возможность поворачиваться на некоторый угол.

Для формирования равномерного радиального магнитного потока служит цилиндрический сердечник. При прохождении тока по рамке возникают силы F1 и F2, направленные в разные стороны и стремящиеся повернуть рамку вокруг ее оси.

Если милливольтметр подключен к термопаре и служит в качестве измерительного прибора, то ток в рамке вызван термо ЭТС и угол поворота рамки пропорционален измеряемой термо ЭДС, а следовательно, и измеряемой температуре. Рамка соединена со стрелкой отсчетного механизма милливольтметра. Противодействующий момент создается спиральными пружинами, которые также служат для провода термоЭДС к рамке.

При измерении термо ЭДС угол поворота рамки милливольтметра обратно пропорционален сопротивлению внешней цепи (Rвн.) милливольтметра, которая включает сопротивление термопары и сопротивление соединительных проводов. Поэтому для правильного измерения термо ЭДС необходимо, чтобы сопротивление внешней цепи милливольтметра имело постоянное значение (рис. 3.3). Это значение на практике выбирается из ряда чисел 5, 10, 15, 25, указывается на шкале прибора и является градуировочным значением сопротивления внешней цепи в (Ом). С помощью магнитной катушки Rу, которая поставляется в комплекте с милливольтметром, внешнее сопротивление цепи доводится до заданного значения.

 
 


рис. 2.7. Принципиальная схема подключения МВ

Измерение сопротивления внешней цепи МВ может быть связано с изменением температуры окружающей среды. Шкала милливольтметра градуируется в единицах измеряемой величины, т.е. температуры. На передней панели также указывается НСХ термопары в комплекте с которой работает данный милливольтметр, например, ХА, а также класс точности прибора.

Измерители – регуляторы микропроцессорного типа (на примере изделий фирмы «Овен»).

На современном этапе развития измерительных приборов, как средств отображения информации, все более широкое распространение получают цифровые показывающие измерительные приборы с встроенной функцией регулирования на базе микропроцессорных средств.

Назначение таких средств – отображение и регулирование (аналоговое и дискретное) технологических параметров, измерение которых преобразовано в токовый сигнал и сигнал напряжения, а также для работы с преобразователями температуры стандартных градуировок (типов НСХ).

На рис. 2.8 приведена обобщенная функциональная схема такого измерителя – регулятора.


Рис. 2.8. Функциональная схема цифрового измерителя-регулятора

Рассмотрим основные функции элементов этой схемы:

Входы служат для подключения к прибору различных типов первичных измерительных преобразователей (датчиков). Количество одновременно подключаемых входов (каналов) может быть 1, 2 и 8. Однако, некоторые фирмы выпускают измерители и на большее число каналов. (10, 12, 16, 20).

Входы могут иметь различные модификации:

- для подключения ТПС (10М; 50М; 100М; 50П…)

-для подключения термопар; (ТХА; ТХК; ТПП…)

-для подключения датчиков с выходным унифицированным токовым сигналом (0 … 5мА; 0… 20мА; 4…20мА);

-для подключения датчиков с выходным унифицированным аналоговым сигналом по напряжению (0…1В).

В многоканальных приборах ко всем входам подключаются датчики только одного типа. Тип датчика устанавливается пользователем при покупке.

В блоке обработки входного сигнала осуществляется:

а) коррекция измерений (компенсация погрешностей датчиков).

Первый вид коррекции используется для компенсации погрешностей, вносимых сопротивлениями соединительных линий (проводов) при использовании двухпроводной схемы подключения термопреобразователя сопротивления. Второй вид коррекции используется при отклонении значения - относительное сопротивление, характеризующее степень частоты термометрического материала – от номинального.

б) цифровая фильтрация.

Первый вид позволяет защитить измерительный тракт от сильных единичных помех. Второй вид фильтрации снижает действие небольших высокочастотных помех.

в) Вычисление дополнительных величин.

В ряде измерителей – регуляторов кроме вычисления измеряемой величины и ее поддержания есть вычислитель разности водных сигналов температуры с двух термопреобразователей сопротивления: . Наиболее часто эта возможность используется для регулирования влажности: прибор поддерживает значение , установленное по психрометрической таблице в соответствии со значением влажности. Некоторые приборы имеют вычислитель влажности с заложенными значениями психрометрической таблицы, что позволяет поддерживать и измерять непосредственно влажность. Приборы других модификаций имеют вычислитель квадратного корня, который может преобразовывать квадратичную характеристику дифманометров в линейную при измерении расхода методом переменного перепада давления.

Логические устройства (ЛУ)

Логические устройства (ЛУ), в соответствии с заданными пользователем параметрами, формируют сигналы управления, которые через выходные устройства (реле, транзисторные ключи и т.п.) подаются на исполнительные механизмы.

Режимы работы логических устройств

а) измеритель-регистратор

б) двухпозиционный регулятор

в) аналоговый регулятор (или просто «регулятор»)

а) Измеритель-регистратор

При работе в режиме «измеритель - регистратор» ЛУ преобразует входную величину в аналоговый сигнал в виде тока 4…20мА, который можно подавать на самописец или другое регистрирующее устройство.

б) Двухпозиционный регулятор (релейный, «вкл./выкл.», компаратор)

В режиме двухпозиционного регулятора (компаратора) ЛУ сравнивает значение входной величины с установками и выдает управляющий сигнал на выходное устройство в соответствии с заданной логикой.

Выходной сигнал двухпозиционного регулятора может иметь только два значения: максимальное и минимальное. Одно из них включает, а другое выключает выходное устройство. Поэтому для работы ЛУ в режиме двухпозиционного регулятора требуется выходное устройство ключевого типа (реле, транзисторная оптопара или оптосимистор).

в) Аналоговый регулятор

В режиме аналогового регулятора ЛУ рассчитывает отклонение Е текущего значения контролируемой величины Т от заданной установки Туст. (т.е. рассогласование). В результате на выходе регулятора вырабатывается аналоговый сигнал У, который направлен на уменьшение рассогласования Е. Этот сигнал подается на исполнительное устройство регулятора в виде тока или последовательности импульсов (ШИМ).

Если в качестве выходных устройств прибора используются реле, выходной сигнал преобразуется в последовательность управляющих импульсов с длительностью D.

,

где D - длительность импульса, с;

Тсл – период следования импульсов, с (задается пользователем при программировании);

Y – выходной сигнал регулятора.

Если в качестве выходного устройства используется ЦАП, выходной сигнал преобразуется в пропорциональный ему ток 4…20мА.

Наиболее распространенный и эффективный вид регулирования, осуществляющийся в приборах, является пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) вид регулирования.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: