5. Загальна структурна схема перетворювача Sitrans p фірми Siemens. Конструкція та структурна схема приладу Sitrans p
Sitrans P серії ZD фірми «Siemens» – це конфігуруємий вимірювальний прилад, який використовується для вимірювання надлишкового та абсолютного тисків в різних областях промисловості (хімічній, харчовій, водо забезпеченні і ін..) . Структурна схема приладу та основні складові перетворювача SITRANS Р серії ZD приведені нижче.
Sitrans P надлишкового тиску складається з вимірювальної комірки; плати електроніки, яка розміщена поряд в тому ж в корпусі, та вбудованого цифрового індикатора. У деяких приладів Sitrans P, вимірювальна комірка і плата виготовляються, як єдине ціле.
СВДЗ СВДЧ РКД
Вимірювальна комірка складається із розподільчої мембрани 1, що виготовлена із нержавіючої сталі, наповнюючої рідини (силіконове масло),
що передає зусилля, та безпосередньо вимірювальної мембрани, в якості якої використовується тонка керамічна плівка з нанесеними на неї тензорезисторами (тензомодуль - Р). Розподільча мембрана 1 із нержавіючої сталі захищає перетворювач від дій агресивних середовищ. Вимірювальна комірка забезпечена також схемою температурної компенсації. Під дією цієї сили, що діє на розподільчу мембрану 1, вона прогинається і передає зусилля через силіконове масло на вимірювальну мембрану Р, що теж прогинається. При цьому чотири встановлені на ній за мостовою схемою тензорезистори змінюють свою величину. Зміна опорів приводить до розбалансування мосту і появи напруги у вимірювальній діагоналі, яка підсилюється у вимірювальному підсилювачі та надходить на аналого-цифровий перетворювач (АЦП) А/D та перетворюється в цифрову форму.
На платі електроніки Sitrans P розміщені:
- A/D - аналого-цифровий перетворювач (АЦП);
- D/A - цифроо-аналоговий перетворювач (ЦАП);
- 3 клавіші конфігурування параметрів;
- EEPROM – енергонезалежна пам’ять для всіх параметрів;
- U/ I – перетворювач напруги ЦАП в струм (стабілізатор струму);
- ЕМV - вихідний каскад с захистними компонентами, що
поєднуює струм споживання та уніфікований вихідний;
I
-
- вихідний
уніфікований
сигнал по струму (4…20мА), який
дорівнює струму, що споживає перетворювач;
U
-
контрольна(зразкова)
напруга стабілізатора струму;
РКД - рідинно-кришталевий дисплей вимірюваних параметрів;
СВД З – зелений світло діод - індикація виходу тиску за нижню межу діапазону;
СВД Ч - червоний світло діод-індикація виходу тиску за верхню межу діапазону;
C
-
функціональний
мікропроцесорний контролер.
Інформація
в цифровій формі аналізується в
мікропроцесорі
,
коректується в відповідності із
температурною характеристикою і
характеристикою лінійності, та
перетворюється у
цифро-аналоговому перетворювачі ЦАП)
D/А
у
напругу постійного струму.
Далі напруга перетворюється в стабілізаторі струму U/I в уніфікова-ний вихідний аналоговий сигнал по струму, а вихідний каскад ЕМV, що вміщує в собі і компоненти захисту від короткого замикання, поєднує уніфі-кований інформаційний струм та струм споживання.
Основною перевагою перетворювача Sitrans P є двопровідна схема живлення, в якій виконано об’єднання ланцюга живлення перетворювача, з одночасним передаванням по ньому сигналу вимірювальної інформації - вихідного уніфікованого аналогового сигналу по струму в межах 4…20 мА, який відповідає значенню вимірюваного тиску. Тобто, при налаштованому початковому значенні вимірюваного тиску, схема перетворювача споживає струм 4 мА напругою постійного струмі в межах 12…30В. В кінці діапазону – перетворювач споживає струм 20 мА при тих же межах напруги живлення.
Для передавання інформації про значення вимірюваного тиску немає необхідності в додаткових лініях зв’язку. Для отримання цієї інформації достатньо в двопровідний ланцюг підведення живлення, ввімкнути опір навантаження величиною 500 Ом та отримати на ньому, на необхідній відстані місця вимірювання, спад напруги, який маже бути використаний, наприклад, для перетворення в аналого-цифровому перетворювачі (АЦП) мікропроцесорного контролера системи керування технологічним процесом..
Одночасно SITRANS Р забезпечує цифрову індикацію значення тису в декількох одиницях. Режим вибору одиниць задає мікропроцесор і його змінити за допомогою клавіш конфігурування.
Специфічні параметри вимірювальної комірки, параметри електроніки та налаштування фіксуються в енергонезалежній пам’яті EEPROM.
Дві відокремлювані частини перетворювача (сенсор та електроніка) , підтримують модульний принцип побудови конструкції, можливість незалежної їх заміни і корекції.
Вбудований 5-ти розрядний дисплей (РКД), в залежності від вибраного режиму індикації, може надавати за місцем наступну інформацію:
вимірюване значення тиску;
одиниця вимірювання (по замовчанню в барах);
двопозиційний сигнал «більше / менше», при відхиленні тиску за встановлені граничні межі, що фіксується світлодіодами та символами стрілочки ( менше – зеленим та
,
а більше – червоним та
).
Конфігурування (зміна режимів роботи та індикації) відбувається за допомогою 3-х кнопок, що розташовані поруч із дисплеєм.
Кнопкою М вибираються наступні режими:
вимірюване значення тиску;
пароль, блокує зміну параметрів після налаштування;
одиниця вимірювання;
початок та кінець діапазону;
верхнє та нижнє допустиме значення тиску;
корекція нуля;
верхня (20 мА) та нижня (4 мА) межі вихідного струмового сигналу, що відповідають вибраному діапазону вимірювань;
фільтрація сигналу.
Ще дві кнопки дозволяють змінювати вибраний параметр в більшу або меншу сторону.
Основні технічні характеристики:
Діапаз. вимірюван. (бар) Поріг чутлив. (мбар) Межа перевантаження (бар)
0……2 0,6 5
0……10 3 25
0……50 15 120
0……200 60 500
0……400 120 600
Напруга живлення: постійного струму в межах від +12 В до +30 В.
Основні метрологічні характеристики:
Загальна приведена похибка
–
0,25%
від кінцевого значення діапазону
вимірювання.Дрейфова похибка - 0,25% від кінцевого значення діапазону вимірювання.
Вплив зовнішньої температури - 0,25% від кінцевого значення діапазону вимірювання.