Архив ZIP - WinRAR / 1-10 ответы ТЗА

Рис. 4.2. Структурна схема трипровідного зв’язку вимірювального перетворювача з пристроєм ДСП.

На рис 4.3 зображена трипровідна схема для передачі сигналів струму. Вимірювальний пристрій перетворить вхідну фізичну величину х у сигнал струму на виході. Стабілізація струму Jc на виході здійснюється за допомогою датчика струму RЗЗ, що формує сигнал зворотного зв'язку (ЗЗ). На стороні вторинного перетворювача струм сигналу Jc перетворюється в напругу сигналу на резисторі Rн.

.

Рис. 4.3. Структурна схема трипровідного зв’язку вимірювального перетворювача з пристроєм ДСП із позитивним загальним проводом.

Достоїнство трипровідної лінії зв'язку полягає в тому, що вона виходить дешевше, дозволяє передавати будь-які аналогові стандартні електричні сигнали, меншу кількість проводів, а недолік у тому, що неможливо застосувати гальванічне розділення сигнальних і живильних кіл, через наявність спільного загального проводу. Трипровідна лінія зв’язку зв’язку вимірювального перетворювача з пристроєм ДСП (рис.4.2.) мають спільний загальний провід для силового й сигнального кола.

4.3 Двопровідна лінія.

Використовує тільки два проводи для живлення датчику й одночасно для передачі інформаційного сигналу в пристрої обробки інформації. На рис. 4.3 зображена структурна схема двопровідного підключення вимірювального пристрою.

Вимірювальний пристрій при нульовому вхідному фізичному впливі формує сигнал 4мА, відповідний до нульового значення вихідного інформаційного сигналу. Рівень «нульового» сигналу задається резистором зворотного зв’язку RЗЗ. При зміні вимірюваної фізичної величини від нуля (початок) до максимуму діапазону виміру струмовий сигнал на виході змінюється від 4 мА до 20 мА.

Рис. 4.3 Двопровідна лінія зв’язку датчика й вторинного приладу.

При зміні вимірюваної фізичної величини зміниться й струм на виході. Наприклад, при збільшенні вхідного фізичного параметра до 50% від діапазону, вихідний струм дорівнюватиме 12 мА. Це значить, що виникає додатковий струм через транзистор, рівний 8 мА.

RН необхідний для перетворення струму в напругу. У якості його застосовується резистор, що має стабільний опір, що мало залежить від температури, вологості. Д. Наприклад, береться резистор номіналом 200..250Ом.

Достоїнства: дана схема використовує мінімальну кількість проводів. Недоліки:

зі стандартних сигналів схема застосовна тільки для сигналу струму 4-20мА; неможливість гальванічного розділення кола живлення й кола сигналу, тому що й

живлення, і сигнал передаються по одному проводу.

Незважаючи на зазначені недоліки, двопровідне включення вимірювальних пристроїв доволі поширене. Це пов’язане також з популярністю стандарту 4-20 мА.

20. Особливості передачі сигналів струму і напруги в системах автоматики

Представимо лінію зв'язку із сигналом напруги схемою заміщення рис. 4.4.

Рис. 4.4. Еквівалентна схема передачі сигналу напруги.

Ес – джерело сигналу;

Rвн – внутрішній опір джерела сигналу, в ідеального джерела напруги Rвн →0, у реального воно становить 1 ÷ 10 Ом;

Rлз (опір лінії зв'язку) – 0 ÷ 10 Ом;

Rв (опір втрати) – 1Мом і більше; Rнав(опір навантаження) – 10Кому й більш;

Тут UC – вихідний сигнал вимірювального пристрою, а а Uвих – напруга на виході ЛЗ, або сигнал на вході пристрою обробки інформації. Rн – опір приймача.

У схемі протікають струми: Iвих – струм, що протікає через навантаження ( через ПОІ), Iв – струм втрати, що протікає як правило через ізоляцію кабелів.

Вплив опорів лінії зв'язку й втрати

Вираз для Uвих:

Uвих= ε-Iвих·Rвн-IвихˑRлз-Iв·Rвн-IвˑRлз

ε – ЕРС джерела;

Iвих·Rвн;IвихˑRлз;Iв·Rвн;IвˑRлз - потенційні джерела похибки, оскільки створюють спадання напруги в колі сигналу. Ці складові необхідно мінімізувати. Розглянемо їхній вплив.

Rв – опір ізоляції як правило істотно вище Rн, отже Iу <Iвих і похибка від втрати в лінії зв'язку по напрузі незначна.

Rвн – визначається виробником/розроблювачем вимірювального пристрою, при номінальнім значенні Iвих і при Iу <Iвих похибка від Rвн не виходить за межі основної похибки вимірювального пристрою.

Rлз – визначається перерізом, матеріалом, довжиною провідника, якістю електричних контактів. Rлз може бути джерелом похибки при використанні сигналів напруги. Ураховувати й компенсувати Rлз вдається не завжди, тому що на опір провідника впливає навколишня температура.

Iвих – струм через навантаження, визначається в основному значенням Rн, якщо вибирати Rн вище, те Iвих відповідно буде нижче, і небажаний спад напруги в колі сигналу теж будуть менше.

Вплив ЕРС перешкоди.

Лінія зв'язку являє собою електрично замкнене коло, електричний контур. Електромагнітні хвилі викликають ЕРС перешкоди в контурі, а отже виникає й струм перешкоди. Цей струм протікаючи по елементах контуру створює спад напруги. Чим вище опір елемента контуру, тем вище спад напруги, тим вище потужність перешкоди, що розсіюється, на цьому елементі. У лінії зв'язку по напрузі найвищий опір в Rн, тобто найвищий спад напруги. Звідси можна зробити висновок, що лінія зв'язку по напрузі чутлива до електромагнітних перешкод. Оскільки площа контуру залежить від довжини лінії зв'язку, то, чим довша лінія зв'язку, тим більше перешкод вона «збирає».

4.5 Особливості передачі сигналу струму між пристроями автоматики.

Rвн – внутрішньо опір джерела сигналу, в ідеального джерела струму Rвн → ∞, у реального воно становить 10000 ÷ 1000000 Ом;

Rлз (опір лінії зв'язку) – 0 ÷ 10 Ом;

Rу (опір втрати) – 1Мом і більше;

Rнав (опір навантаження) – 100 – 500 Ом, типове значення 250 Ом;

Тут Uс – вихідний сигнал вимірювального пристрою, а Uвих – напруга на виході ЛЗ, або сигнал на вході пристрою обробки інформації.

Rн – опір приймача.

У схемі рис. 4.5 протікають струми: Iвих – струм на виході ЛЗ, що протікає через навантаження ( через ПОІ), Iв – струм втрати, що протікає як правило через ізоляцію кабелів.

Вплив опорів лінії зв'язку й втрати

Вираз для напруги на виході/вході приймача сигналу Uвих:

Uвих= Iвих·Rн, Rн

у цьому випадку нормувальний резистор, який перетворює струм у напругу. Його точність і стабільність пропорційно відбиваються на сигналі.

Струм Iвих=Iс-Iв

Із представлених виразів видно, що Uвих не залежить від Rлз (0 ÷ 10 Ом), оскільки струм у лінії зв’язку визначається опором джерела сигналу. Похибку може внести завищений струм втрати, обумовлений низьким опором ізоляції. Зниження опору ізоляції може виникнути через впливи факторів навколишнього середовища й порушення умов експлуатації (перепади температур, вологість, механічні пошкодження ізоляції…).

Рис. 4.5. Розподіл струмів у лінії зв’язку

Вплив ЕРС перешкоди на сигнал струму незначний через те, що опір приймача набагато менше опору джерела сигналу.