2.5. Унификация и стандартизация измерительных преобразователей
В отечественном приборостроении вопросы унификации и стандартизации измерительных преобразователей решаются в рамках Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации. Для того чтобы создавать сложные информационные системы (управляющие, измерительные), необходимо в первую очередь обеспечить информационную совместимость технических средств. С этой целью в рамках ГСП сначала были унифицированы, а затем и стандартизированы выходные сигналы ИП (ГОСТ 26.010— 83, 26.011-83, 26.013-83, 26.014-83).
По виду выходных сигналов различают измерительные преобразователи с естественным и унифицированным выходными сигналами. Первые представляют собой устройства, в которых осуществляется первичное (обычно однократное) преобразование измеряемой физической величины. Естественное формирование сигнала здесь обеспечивается методом преобразования и конструкцией ИП. Такие преобразователи чаще всего применяют в устройствах прямого регулирования либо при централизованном контроле сравнительно простых объектов. В ГСП приняты десять типов естественных выходных сигналов (рис. 2.3).
Рисунок 2.3 Виды сигналов измерительных преобразователей
При создании относительно сложных систем с использованием ЭВМ и необходимости передачи сигналов на большие расстояния применяют преобразователи естественных сигналов в унифицированные. Для этих целей разрабатываются специальные нормирующие преобразователи, параметры выходных сигналов которых приведены на рис. 2.3.
Отдельную группу составляют преобразователи с дискретным (релейным) выходным сигналом, контактная группа которых изменяет свое положение при достижении измеряемой величиной заданного значения. Их применяют для позиционного регулирования и сигнализации.
Тема 3 Первичные преобразователи с электрическими выходными сигналами.
3.1. Основные понятия.
Одним из главных элементов в любой системе автоматики и телемеханики являются электрические датчики. Назначение датчика — преобразование контролируемой или регулируемой величины в величину другого рода, удобную для дальнейшего использования. В большинстве случаев датчики преобразуют неэлектрическую величину в электрическую, например температура преобразуется при помощи термопары в ЭДС, а механическое перемещение, связанное с изменением положения якоря электромагнита, изменяет индуктивность его обмотки. В некоторых случаях с помощью датчиков производится преобразование одних электрических величин в Другие. В качестве таких датчиков могут служить усилитель, измерительный трансформатор или фазочувствительная схема.
По характеру электрических величин, получаемых на выходе, электрические датчики делятся на параметрические, или пассивные, и генераторные, или активные. К параметрическим датчикам относятся такие элементы, у которых изменение контролируемой величины вызывает соответствующее изменение параметра электрической цепи (активного сопротивления, индуктивности или емкости). К генераторным относятся такие датчики, которые сами являются источниками электрической энергии, причем возникающая на выходе энергия пропорциональна контролируемой величине.
К электрическим датчикам независимо от типа и устройства предъявляются следующие основные требования:
надежность в работе;
достаточная чувствительность, что позволяет существенно упростить схему системы, например автоматического контроля. В этом случае отпадает необходимость в усилении сигнала, точность системы повышается;
непрерывная зависимость его выходной величины y от входной x, т. е. y = f(x), где x - контролируемая величина, а y - выходная, изменяющаяся от величины x;
минимальные габаритные размеры и вес;
необходимый диапазон изменения параметров;
отсутствие обратного воздействия датчика на измеряемый процесс. Так, например, при изменении температуры контролируемой среды из-за наличия в ней датчика может появиться значительная погрешность измерения;
небольшая инерционность (интервал времени между изменением входной величины и соответствующим изменением выходной величины);
работа в заданных условиях окружающей среды.
На работу электрических датчиков оказывают влияние следующие факторы: периодичность и максимальная частота процесса, знакопеременность кривой изменения процесса и наличие в ней постоянной составляющей, температурные условия места измерения, атмосферные условия (влажность, температура воздуха и т.д.), наличие вибрации, ускорений или сотрясений в установке и др.