Аналогові датчики: огляд, принцип роботи, сфери застосування

Під час автоматизації різних робочих процесів для якісного управління складними механізмами і агрегатами користувачам доводиться регулярно стикатися з фіксацією важливих параметрів. Найчастіше це температурні коливання, частота обертання механізму, витрата газу або іншої рідини, тиск, сила струму. У деяких галузях експертам необхідно точно знати інформацію про стан частин різних деталей. У цьому випадку на допомогу приходить аналоговий датчик, який відрізняється від всіх інших численними перевагами.

Опис

Багатофункціональні аналогові датчики широко поширені у великих системах безперервного вимірювання і регулювання різних показників. Основний принцип дії таких агрегатів полягає в тому, щоб при зміні важливих параметрів відбувалася відповідна зміна вихідного сигналу.

Аналоговий датчик – це універсальний елемент вимірювального, регулюючого, перетворюючого, а також керуючого оснащення. Принцип використання цього пристрою відрізняється своєю доступністю і простотою. Вступники аналогові сигнали в обов’язковому порядку перетворюються перш, ніж потрапити в комп’ютер.

Для якісної передачі даних користувачеві необхідно вирішити специфічні проблеми, які зумовлені електричним опором. Сигнал з різних причин може піддаватися зашумленню через небажаних зв’язків резистивного, ємнісного чи індуктивного характеру.

Характеристика

Аналоговий датчик створює спеціальний сигнал, який подається на вхід обробного пристрою. Найчастіше це порт комп’ютера. Більшість датчиків з перетворювачем, які використовуються в класичних системах управління, генерують аналоговий сигнал. Найчастіше фахівці використовують пристрій для рішення наступних завдань:

  • Параметри руху.
  • Магнітні та електричні характеристики.
  • Момент, сила, тиск.
  • Витрата.
  • Температура.
  • Активність хімічного і біохімічного типу.
  • Рівень заповнення ємності.
  • Концентрація (рідини, газу, зважених і розчинених речовин).

Спосіб підключення

Отримане за допомогою аналогового датчика напруга легко перетворюється в необхідний цифровий вигляд, який ідеально підходить для введення в контролер. Для цих цілей виробники передбачили наявність спеціальних агрегатів АЦП. Актуальні цифрові дані в універсальному контролері передаються паралельним або послідовним способом. Все залежить від конкретної схеми включення.

Дивіться також:  Обробка металевих сходів деревом: варіанти технології і матеріали

До контролера аналогового датчика тиску підключаються універсальні виконавчі механізми або сам комп’ютер. В нижній частині пристрою можна побачити класичну приєднувальну різьбу, яка підходить для трубопроводу. Під невеликою чорною кришкою захований роз’єм для підключення лінії зв’язку з контролером. Для герметизації необхідно використовувати довговічні шайби з відпалений міді.

Застосування

Затребуваний сьогодні аналоговий датчик температури активно застосовується в системах автоматизації. Основне призначення такого агрегату – отримати інформацію про різних фізичних величинах. Всі дані надходять у реальному масштабі часу. Використовується якісне перетворення фізичної величини в потужний електричний сигнал, який ідеально підходить для передачі по існуючих лініях зв’язку в попередньо встановлений контролер. Вся отримана інформація підлягає обробці.

Найчастіше аналогові датчики встановлюють на великій відстані від комп’ютера, з-за чого такі агрегати часто називають польовими пристроями. Цей термін можна побачити в технічній літературі. Щоб правильно виконати підключення аналогового датчика, користувач повинен знати, що агрегат складається з декількох основних частин. Базовим елементом є сенсор. Саме цей виріб відповідає за переклад вимірюваної величини в електричний сигнал. Всі подальші дії виконує схема Уїтстона.

Нові моделі

Сьогодні у продажу представлені абсолютно нові вироби, які працюють на основі протоколу HART. Використовується аналоговий вхід агрегату користується величезним попитом. Сигнал знаходиться в діапазоні від 4 до 20 А.

Швидкісний зв’язок з протоколом забезпечується двома основними способами. Перший варіант вважається класичним, так як за надійною двопровідної лінії можуть обмінюватися інформацією виключно два агрегату. Цей варіант особливо актуальний, коли виконується первинна настройка датчиків.

У другому випадку до двопровідної лінії можна підключити відразу 14 девайсів. Підсумкова кількість завжди залежить від параметрів лінії і потужності встановленого блоку живлення.

Параметри вихідних сигналів

Цей параметр завжди ретельно вивчається фахівцями. Найчастіше залежність вихідної напруги прямо пропорційна досліджуваної користувачем величиною. Наприклад, чим вище тиск у трубі, тим більше струм на виході датчика. У деяких випадках застосовується інверсне під’єднання. Великий величиною вихідної напруги обов’язково відповідає мінімальний показник вимірюваних параметрів на виході датчика. Підсумковий результат багато в чому залежить від застосовуваного контролера.

Дивіться також:  Циклон для пилососа своїми руками: варіанти виготовлення з підручних матеріалів

Варто відзначити, що деякі датчики вигідно відрізняються наявністю переключення з прямого на інверсний сигнал. Найнадійнішим вважається той варіант, коли вихідний діапазон знаходиться в межах від 4 до 20 мА. Підсумкова перешкодозахищеність досить висока. Якщо нижня межа показує 4 мА, то лінія зв’язку не обірвана. Експерти активно використовують вимірювальний перетворювач, який призначений для роботи з рівнями напруги.

Звичайно, одним лише датчиком не обійтися. Найчастіше користувачам необхідно знати показники тиску і температури. Кількість важливих точок на великому підприємстві може досягати декількох десятків. Саме тому датчиків теж потрібно багато.

Якщо контролер був встановлений металевий шафа, то екрануючі обплетення бажано підключати до точки заземлення шафи. Довжина з’єднувальних ліній може досягати декількох кілометрів. Для розрахунку краще використовувати спеціалізовані формули.