4.4.5. Пневматический унифицированный преобразователь

Пневматические унифицированные измерительные преобразователи с силовой компенсацией (рис. 29) непрерывно преобразуют давление (разрежение), перепад давления, расход, уровень и другие параметры в унифицированный пневматический сигнал дистанционной передачи. В пневматическом преобразователе использован принцип пневматической силовой компенсации. Пневматический унифицированный измерительный преобразователь состоит из измерительного преобразователя / (например, дифманометра) и унифицированного пневматического силового преобразователя //, представляющих единую конструкцию. В измерительной части / измеряемая величина преобразуется в пропорциональное усилие, компенсируемое усилием со стороны унифицированного пневматического силового преобразователя //.

Измеряемый параметр, например, перепад давления ,

воздействуя на чувствительный элемент (вялую мембрану /) измерительного преобразователя, преобразуется в усилие , создающее момент . Этот момент определяется как . Давление

воздуха в сильфоне отрицательной обратной связи 8 создает

усилие и соответственно момент . Так как момент

пропорционален измеряемому параметру, в данном случае , а , то

(5.25)

Рис. 29. Схема пневматического унифицированного измерительного преобразователя с силовой компенсацией:

/— мембранный дифманометр; //— унифицированный пневмосило-вой электросиловой преобразователь; 1 — вялая мембрана дифманометра; 2 — уплотняющий сильфон; 3— основной рычаг; 4, 5 — высокочувствительный индикатор рассогласования типа сопло—заслонка; 6 — постоянный дроссель; 7 — усилитель мощности; 8 — сильфон отрицательной обратной связи; 9 — пружина для установки начального значения выходного сигнала

Настройка преобразователя на заданный предел измерений осуществляется перемещением сильфона 8 вдоль рычага 3. Перестройка преобразователя с одного предела измерений на другой осуществляется заменой сильфона отрицательной обратной связи.

4.5. Аналоговые и цифровые преобразователи

Все первичные измерительные преобразователи по своей сути являются аналоговыми устройствами. Однако в последнее время наблюдается доминирование цифровых информационных измерительных систем, в связи с чем аналоговый выходной сигнал первичного измерительного преобразователя должен иметь форму, пригодную для его использования в цифровых ИИС.

Существует три вида сигналов:

1. аналоговый сигнал, являющийся электрическим представлением или аналогом (это ток или напряжение) исходного измеряемого сигнала (технологического параметра);

2. цифровой сигнал, в котором функция (например, частота) используется для представления исходного измеряемого сигнала;

3. кодированный цифровой сигнал, в котором параллельный цифровой сигнал, например, разрядностью в 8 бит, представляет значение исходного измеряемого сигнала (технологического параметра).

Примечание

Бит (англ. bit, от binary — двоичный и digit — знак) — двоичная единица, в теории информации — единица количества информации. Бит в вычислительной технике — двоичная цифра, двоичный разряд.

Собственно, эти виды сигналов обычно определяют типы первичных измерительных преобразователей. Известны измерительные преобразователи, выход которых является чисто электронным аналогом измеряемого сигнала (технологического параметра). Другие измерительные преобразователи представляют измеряемую величину в цифровой форме, а третьи — в виде цифрового кода.

Устройства, преобразующие электрический или другой аналоговый сигнал в эквивалентный цифровой, называют аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). АЦП обычно является частью цифрового измерительного прибора.

Устройства, предназначенные для обратного преобразования (преобразование цифрового сигнала в аналоговый), называют цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП).

В системах управления и регулирования с цифровыми ЭВМ применяются самые разнообразные АЦП и ЦАП.

4.6. Линии связи

Линии связи — это линии между первичным измерительным преобразователем и другой частью информационно-измерительной системы (ИИС). Если первичный измерительный преобразователь располагается на каком-то расстоянии от системы, то необходимо предпринимать шаги к тому, чтобы линии связи не влияли на эффективность системы. Для этого в систему встраивается один или более каскадов сопряжения сигналов, усиливающий, преобразующий и т. п. малый выходной сигнал первичного измерительного преобразователя в аналого-цифровой сигнал. Важно, чтобы информация, выдаваемая первичным измерительным преобразователем, не потерялась при передаче ее к другим частям ИИС. При этом нужно учитывать взаимное влияние преобразователей и других блоков системы друг на друга.

Примечание

В более широком понимании: линия связи — это среда распространения, например, электромагнитных волн от источника сигнала к приемнику сигнала. Среда распространения сигнала может быть воздушной, кабельной и т. д. Источник сигнала, линия связи и приемник сигнала образуют канал связи.

По виду используемой энергии линии связи можно разделить на пневматические, электрические, волоконно-оптические.