2 Описание элементов устройства системы

2.1 Датчики

Магнитные уровнемеры Fine Automation имеют два или более герконовых контактов, расположенных внутри измерительной трубки. При срабатывании нижнего контакта определяется минимально допустимый уровень жидкости в резервуаре, при срабатывании верхнего - максимальный уровень.

На аналогичном принципе основаны относительные уровнемеры, в конструкции которых использовано несколько герконовых групп. Поочередное срабатывание при достижении уровня каждого поплавка позволяет определять относительную степень заполненности резервуара.

Рис 2.1 Магнитные уровнемеры Fine Automation

Магнитные поплавковые уровнемеры производятся по спецификации заказчика, который может выбрать такие индивидуальные параметры, как:

• тип головки

• тип и диаметр поплавка

• длина и тип резьбы

• количество поплавков

• диапазон движения поплавка при срабатывании

• длина измерительной трубки

• расстояние между поплавками.

Особенности магнитных преобразователей уровня жидкости Fine Automation:

• измерения в нескольких точках

• срабатывание датчика не зависит от подачи электропитания

• герконовые переключатели имеют высокий срок наработки, до 2 млн. срабатываний

• провода датчика собраны в один коммутационный блок для облегчения интеграции датчика в рабочую систему

• модели магнитных датчиков уровня для малобюджетных применений - FC(D)

• корпус имеет класс защиты IP65

• широкий модельный ряд датчиков, выполненных из различных материалов, для измерения уровня различных жидкостей (растворители, кислоты, щелочи, топливная жидкость)

• герконовые переключатели и провода полностью изолированы от жидкости, датчики, выполненные из нержавеющей стали могут применяться в условиях высокого давления и температуры рабочей среды измерения.

Магнитные преобразователи уровня могут производиться по спецификации заказчика. При заказе необходимо указать параметры преобразователя.

Рис 2.2 Некоторые параметры датчика

Вот некоторые из них:

А – минимальное расстояние от точки монтажа до первого поплавка в самом высоком положении;

В - минимальное расстояние между двумя точками срабатывания;

С - минимальное расстояние от нижнего точки корпуса датчика до нижней точки срабатывания;

D - минимальное расстояние между двумя точками срабатывания одного поплавка;

Е – длина резьбы.

Аналоговый магнитный поплавковый (линейный) уровнемер конструктивно состоит из измерительного стержня и поплавка. При изменении вертикального положения поплавка вдоль чувствительного стержня в результате подъема или спада уровня жидкости изменяется выходное сопротивление датчика(рис.2.3). Т.о., выходной сигнал аналогового уровнемера прямо пропорционален уровню жидкости. В качестве чувствительного элемента в датчиках используются магниточувствительные герконы в герметичных пластиковых корпусах. При использовании дополнительного преобразователя ТАВ-1531, можно снимать выходной сигнал датчика по току в диапазоне 0/4…20 мА. Например для датчика серии стандартных уровнемеров FG-xB

выходной сигнал датчика по току в диапазоне 4…20 мА.

Рис 2.3 Строение поплавковых уровнемеров

Рис 2.4 Серия стандартных уровнемеров FG-xB

Аналоговый преобразователь давления фирмы Honeywell424 модели (рис. 2.5) рассчитан на измерение давления 0 до 20000psi(1psi= 0,0069 МПа) и выходной сигнал от 4 до 20 мА.

Рис 2.5 Аналоговый преобразователь давления фирмы Honeywell

Терморезисторы с положительным или отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) очень чувствительны к изменениям температуры. Они очень просто подключаются, но их характеристики нелинейны, так что их чрезвычайно сложно калибровать.

Обладая широким рабочим диапазоном датчик температуры LM335- может применяться и для регистрации метеорологических процессов, и для анализа температурного режима аккумулятора при быстром заряде, и даже для проверки работы автоматики холодильных камер. В температурном диапазоне от -50° С до +150° С большие преимущества имеют кремниевые датчики.Достаточно чувствительные и часто обладающие хорошей линейностью характеристик, они, ко всему прочему, дешевы и доступны.

Микросхема LM 335 (или ее варианты LM 135 и LM 235) выпускается многими производителями, в том числе, компаниями National Semiconductor и SGS-Thomson. Она имеет корпус транзисторного типа и может рассматриваться как стабилитрон с температурным коэффициентом напряжения (ТКН), равным 10 мВ/°К. Рабочий диапазон температур микросхемы LM 335 лежит в границах от -40 °С до +100 °С (для варианта LM 135 он составляет от -50 °С до +150 °С). При этом нулевое выходное напряжение соответствует температуре абсолютного нуля 0 °К (-273,15 °С). По характеристике, приведенной на рис. 2.6, видно, что выходное напряжение меняется от 2,23 В при -50 °С (223 °К) до 4,23 В при +150 °С (423 °К). Эти параметры удачно соотносятся с рабочим диапазоном описываемых АЦП - от 0 до 5 В.

Если не ввести в схему элементы калибровки, то несоответствие между температурой и выходным напряжением в наихудшем случае может достигать 9 °К. Следовательно, для выполнения задач, рассматриваемых в книге, требуется предусмотреть подстроечный резистор для калибровки. С учетом этого получается, как и предполагалось, исключительно простая схема, приведенная на рис. 6.6.

Для обеспечения нормальной работы этого датчика достаточно одного резистора и небольшой гальванической батареи 9 В, тогда как для большинства изделий других производителей потребовался бы источник стабильного тока.

После калибровки (обычно при температуре +25 °С) точность получаемых результатов в зависимости от группы датчика оказывается лучше, чем ±(1-2) °С. Самой точной является группа «А». При использовании 10- или 12-разрядных АЦП необходимо использовать микросхему датчика группы «А» и уделить особое внимание калибровке.

Рис 2.6 Температурная характеристика микросхемы LM335

Рис 2.7 Принципиальная схема датчика температуры