Устройство и работа

Конструктивно датчик состоит из корпуса 1, мембранного емкостного преобразователя 2 и электронной монтажной платы 3 (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Конструкция датчика

Измерительная часть датчиков серии КЭР состоит из двух основных частей: сенсора и электронной монтажной платы, предназначенных для преобразования давления, перепада давления в сигнал 4 – 20 мА постоянного тока.

В датчиках серии КЭР-АИП используется сенсорный модуль на базе емкостной ячейки. Давление через разделительную мембрану и заполняющую жидкость передается на измерительную мембрану, расположенную между пластинами конденсатора. Под воздействием измеряемого давления мембрана прогибается и в результате изменяется электрическая емкость ячеек, образованных сенсорной мембраной и пластинами конденсатора. Разделительная мембрана представляет собой лист плотного упругого элемента, используемый для измерения давления, его смещение пропорционально давлению с максимальным смещением 0,10 мм.

Генерируемый электрический сигнал преобразуется в цифровой и передается на микроконтроллер (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Блок-схема измерительной части датчика

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) используется для преобразования давления (перепада давления) на чувствительном элементе в цифровой сигнал, пропорциональный измеряемому давлению для передачи в микропроцессор (рис. 3.7).

Датчик температуры необходим для измерения температуры сенсора давления (перепада давления) с целью коррекции выходного сигнала при работе датчика в условиях эксплуатации.

Энергонезависимое перепрограммируемое запоминающее устройство (ЭСППЗУ) сохраняет в памяти данные по температурной компенсации датчика, калибровочную информацию точной цифровой настройки. В случае отключения питания данные сохраняются в памяти.

Микропроцессор, конструктивно расположенный на электронной монтажной плате, обрабатывает информацию, полученную из АЦП, вычисляет истинные значения давления (перепада давления) и преобразует в напряжение. При математической обработке используется калибровочная и температурная информация, хранящаяся в ЭСППЗУ. Далее преобразованное напряжение передается в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который формирует выходной унифицированный токовый сигнал, и в секцию связи протокола HART.

Программное обеспечение датчика обеспечивает возможность пользователю, используя доступ по HART-протоколу, провести конфигурирование, диагностику и калибровку датчика.

С помощью функции конфигурирования можно установить рабочие параметры датчика:

- Давление (перепад давления) в точках 4 и 20 мА;

- значение времени демпфирования (от 0 до 36 с – по выбору пользователя);

- физические единицы измеряемых параметров;

- сообщение 32 алфавитно-цифровых знака;

- дата и др. параметры.

Кроме этих конфигурационных параметров в программном обеспечении датчика содержится информация, которая не может быть изменена пользователем: тип датчика, пределы сенсора, минимальная шкала, заполняющая жидкость, изоляционные материалы, серийный номер модуля и номер версии программного обеспечения.

Датчик проводит непрерывную самодиагностику. При возникновении неисправности датчик активизирует предупредительный сигнал, выбираемый пользователем.

Коммуникатор HART или система управления могут затем запросить датчик о характере неисправности. Датчик выдает информацию для выполнения корректирующих действий. Если оператор считает, что неисправность возникла в цепи, датчик может быть настроен на выдачу специального выходного сигнала для тестирования цепи. 

Датчик имеет жидкокристаллический индикатор, который отображает в цифровом виде значения измеренных параметров в физических единицах или в процентах от аналоговой шкалы. Кроме этого отображает диагностические сообщения о неисправностях.