1.3 Разработка структурной схемы

Для согласования выходного сигнала от ПИП с элементами электрическо­го тракта выходной сигнал должен быть преобразован (без потери информации) в форму, удобную для дальнейшей передачи и преобразования. Следовательно, сигнал с выхода ПИП должен быть унифицирован и отвечать действующим стандартам. Преобразователь также преобразовывает значение измеряемой ве­личины в унифицированный сигнал постоянного тока, равный 20 мА.

Входной величиной для данного ИК является величина измеряемой концентрации, которая поступает на первичный измерительный преобразователь (ПИП) «СИГМА-3», затем токовый сигнал выходит и подается на блок распре­деления унифицированного токового сигнала. Далее унифицированный токовый сигнал 1брт подвергается математической обработке устройством логического управления МСКУ. Результат У передается на рабочее место оператора техноло­га.

Рисунок 1 - Структурная схема измерительного канала концентрация

кислорода в воздухе

п - »у_Рин ИК концентрация

При изображении структурной схемы ^

кислорода в воздухе были использованы следующие элементы, условные ооо значения которых приведены ниже в таблице 1.

КП. 6.051001.011ПЗ

Таблица 1 - Ус	ловные обозначения блоков ИК
Обозначение элемента	Полное название	Погрешность, 1 %
СИГМА-03	Газоанализатор для определение содержания кислорода	±0,5
БРТ	Блок распределения токового сигнала	±0,2
МСКУ	Микропроцессорный субкомплекс контроля и управления	±0,2
РМОТ	Рабочее место оператора-технолога	Не вносит погрешность

КП. 6.051001.011 ПЗ

2 Выбор и описание технических и метро логичгг ки* характеристик струк гурных климентов илчерительнсяо канала

2.1. Первичный измерительный преобразователь «сигма-03»

Датчики Сигнал-ОЗ.ДК предназначены для измерения концентраций кислорода. Датчики могут применяться для измерений и подачи аварийной сигнализации при снижении заданного уровня концентрации кислорода в атмосфере взрывоопасных зон, производственных помещений классов В-1 (по классификации ПУЭ, гл. 7.3, изд. 2000 г.).

Датчики обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра в электрический унифицированный аналоговый токовый выходной сигнал (4...20) мА.

Датчики выпускаются в силуминовых или пластмассовых корпусах. По степени защиты от проникновения пыли, посторонних тел и воды датчики соответствуют исполнению 1Р54 по ГОСТ 14254-96. По устойчивости к меха­ническим воздействиям датчики соответствуют группе исполнения РЗ по ГОСТ 12997-84: датчики устойчивы к воздействию синусоидальных вибраций с ус­корением 49 м/с в диапазоне частот от 10 до 500 Гц.

Датчики не выходят из строя при коротком замыкании или обрыве электрической цепи линии связи.

Датчики предназначены для работы при температуре контролируемой среды от минус 20 до плюс 50 °С.

Технические характеристики

Таблица 2.1 - Технологические и метрологические характеристики «Сигма-03»

1 .Пределы измерения концентрации

кислорода, % об. 0.. .30;

2..Выходной сигнал, мА 4...20;

3 Преобразователь имеет линейно

возрастающую характеристику;

4. Допускаемая основная абсолютная погрешность определения концентрации кислорода в воздухе в диапазоне от 14 до 30 % объёмных долей не более ± 1 % об;

5. Предел допускаемой основной при­ веденной погрешности не должен пре­ вышать ±0,5%.

Метрологические характеристики

1 .Потребляемый ток, А, не более 0,03; 2.Питание датчика от блока питания с напряжением постоянного тока, В, не более 27 ; З.Ток срабатывания защиты блока питания от короткого замыкания (ток короткого замыкания), А, не более 0,1 (0,18); 4.Габаритные размеры, мм, не более (пластмассовый) 112x114x66; 5.Масса, кг, не более 0,42; 6. Нагрузочное сопротивление, под­ ключаемое к токовому выходу

КП. 6.051001.011 ПЗ

датчика, должно быть не более 0,15 кОм при напряжении питания 24 В;

7. Длина соединительного кабеля между датчиком и блоком информационным до 1000 м при ус­ ловии, что сопротивление каждого провода не превышает 30 Ом;

8. Срок службы не менее 10 лет; Срок гарантии 18 месяцев.

Зависимость между выходным сигналом и измеряемым параметром (но­минальная статическая характеристика) имеет вид:.

Х.мА

с,%	0	7,5	15	22,5	30
1,мА	4	8	12	16	20

/ =

с

с

/■■>

у = ±0,5%; Д = ±0,032 мА; / =(4-г20)±0,032мА.

сигналом в Приложении А.

эффекта >й ячейке . микроотверстия (поры) ячейки. Сенсор вы-

Смурная схема датчика кислорода с Сигнал-ОЗ.ДК с электрохимическим сенсором Внешний вид датчика представлен в Приложения Б

Работа датчика основана на проявлении^ _в чувствительном элементе - двухэлектроднои Подача контролируемой среды - ^кон^^кц^^Н^_м^с_Ко_й я защитного фторопластового фильтра ^эле1а^^Х* _напряжения, пропорцио- рабатывает выходной сигнал в виде ^пост0Я" _{й смеси}. Диапазон изме-

нального парциальному давлению кислорода ^ви" электрохимической

рений от 0 до 30 % объёмных долей ™лор№ ^ _{диапазо}не температур от ячейки скомпенсирован по температуре в рабочем д минус 20 до плюс 50°С.

КП. 6.051001.011 ПЗ

Защитный диодный мост предохраняют

вреждений в случае подачи на датчик ^^

ной полярности и предотвращают разряд входной емкости блока питания датчика на кабель связи с информационным блоком {»„ питания

„,._„, ч ОЛОКОМ (ИЛИ ИНЫМ ИСТОЧНИКОМ

питания) при коротком замыкании в кабеле связи. Датчик выполнен как Двухпроводным токовый конвертер по стандарту 4...20 мА, т.е питание датчика и передача сигнала осуществляется по двум проводам. Питание электронной схемы датчика осуществляется от конвертера тока в интегральном исполне­нии типа XIК116. Сигнал сенсора, пройдя повторитель напряжения усили­вается усилителем с регулируемым коэффициентом усиления и далее посту­пает на вход конвертера тока. Конвертер тока преобразует усиленный сиг­нал в токовый. Установка начального тока конвертера проводится схемой ре­гулировки нуля с помощью многооборотного резистора.

Токовый сигнал на выходе датчика 4 мА соответствует нулевой кон­центрации кислорода в воздухе, а сигнал 20 мА соответствует концентрации кислорода в воздухе, равной 30 % об.