Нормирующие преобразователи

В структуре как локальных, так и распределенных систем автоматического контроля при всем их многообразии всегда присутствуют два уровня. Первый уровень представлен объектом автоматизации (технологическое оборудование и реализуемый в нем физико-химический процесс), датчиками и исполнительными устройствами. Второй уровень - это уровень управления (измерители, регуляторы, контроллеры).

Первичный преобразователь находится в контакте с измеряемой средой и часто подвергается воздействию высоких температур и давлений, вибрации, влажности. Состав датчиков и их характеристики определяются прежде всего требованиями технологического процесса, поэтому для разных технологических процессов они неодинаковы.

Передача сигналов непосредственно с датчиков к вторичным измерительным и управляющим приборам затруднена по целому ряду причин:

-как правило, большинство датчиков, расположенных на технологической установке, удалены на значительные расстояния от вторичных средств контроля и управления;

-разнообразие типов сигналов от первичных датчиков вступает в противоречие с принципом унификации сигналов на втором уровне средств измерения, контроля и управления.

Несмотря на разнообразие технологических процессов, технические средства на втором уровне в значительной степени унифицированы. Унификация позволяет использовать более дешевые многоканальные системы измерения, а также исключить дополнительную обработку сигналов, которая требуется при работе с датчиками разных видов.

Измерительные преобразователи, установленные в измерительной системе после ПИП, являются промежуточными или вторичными. Принципы преобразования, а также конструктивная реализация промежуточных преобразователей зависят не только от измеряемой величины, но и от требуемого вторичного сигнала, ее отображающего.

Промежуточный преобразователь предназначен для осуществления всех необходимых преобразований сигнала измерительной информации (усиление, выпрямление, преобразование одного вида энергии в другой и т.п.).

Передающий преобразователь служит для дистанционной передачи сигнала измерительной информации.

Нормирующие преобразователи в системах управления технологическими процессами осуществляют преобразование выходных сигналов датчиков в унифицированный токовый сигнал. Кроме того, они решают следующие задачи:

-усиливают слабые сигналы первичных датчиков;

-линеаризуют, при необходимости, нелинейные характеристики первичных датчиков;

-осуществляют термокомпенсацию, если первичный датчик подвержен сильному влиянию температуры, как, например, в случае с термопарами (компенсация влияния «холодных» спаев) и емкостными датчиками влажности;

-ослабляют влияние электромагнитных помех;

-уменьшают погрешности, связанные с влиянием сопротивления соединительных линий и нестабильностью источника питания датчика.

Нормирующие преобразователи желательно размещать как можно ближе к первичным, поэтому практически все современные датчики давления, веса, расхода, влажности, уровня, концентрации газа имеют встроенный нормирующий преобразователь. Датчики температуры имеют встроенный преобразователь реже, но и в этом сегменте датчиков общая тенденция сохраняется. На рисунке 3.10 показаны термопреобразователи с нормирующими преобразователи, вмонтрованными в соединительную головку.

Рисунок 3.10 – Термопары со встроенным нормирующим преобразователем