СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 76 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 барьера. Они находятся практически при тождественной температуре, поэ- тому значимой погрешности в резуль- тат измерения не вносят. Единствен- ным возможным источником погреш- ности при использовании барьеров, подобных БИ-003 и БИ-004, в цепи тер- мопары является ток утечки защитных диодов барьера. Но значения выходно- го напряжения термопар весьма низ- ки, следовательно, ток утечки край- не мал, и его влиянием можно прене- бречь. Этот теоретический результат устойчиво воспроизводится экспери- ментально. Некоторые вторичные преобразо- ватели не обеспечивают гальвани- ческого разделения между цепями своего питания и измерительными цепями. Это часто приводит к невоз- можности их совместного исполь- зования с барьерами типа БИ-003/ БИ-004 и выражается в виде метро- логического отказа канала (каналов) измерения. Причина кроется в следу- ющем: под воздействием разности потенциалов открываются защитные диоды барьеров. Разность потенци- алов может быть приложена между цепью заземления барьеров и измери- тельными цепями, между измеритель- ными цепями одного преобразовате- ля, между измерительными цепями двух разных преобразователей. При этом данная ситуация может возни- кать только при определённых усло- виях (например, при обрыве линий связи с одним из датчиков). Во избе- жание подобных проблем целесо- образно использовать вторичные измерительные преобразователи, обе- спечивающие гальваническое отделе- ние цепей подключения датчика от остальных цепей. На рисунке 2 изображена схема под- ключения «пассивного» барьера в изме- рительном канале с термопарой. К АНАЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ С ДАТЧИКАМИ , ИМЕЮЩИМИ УНИФИЦИРОВАННЫЕ ВЫХОДНЫЕ СИГНАЛЫ Анализируя задачи, которые призва- ны решать нормирующие преобразо- ватели в измерительных каналах, ста- новится понятным, что нормирующие преобразователи желательно разме- щать как можно ближе к первичным датчикам. Идеальным будет решение, когда датчик и преобразователь раз- мещены в едином конструктиве. Ана- лиз современных датчиков показыва- ет, что большинство производителей так и делают. Практически все датчи- ки давления, веса, расхода, влажности, уровня, концентрации газа и т.п. име- ют встроенный нормирующий преоб- разователь. Датчики температуры име- ют встроенный преобразователь реже, но и в этом сегменте датчиков общая тенденция сохраняется. Во всех этих случаях нормирующий преобразова- тель реализует метод измерения пер- вичного датчика, выполняет нелиней- ные преобразования, термокомпенса- цию и усиление сигнала. В результате связь со вторым уровнем ПАК осущест- вляется уже унифицированным сигна- лом. Но довольно часты случаи, ког- да нужно преобразовывать унифи- цированный сигнал, поступающий с датчика. Представленные на рынке разно- образные датчики в основном имеют унифицированные выходные сигналы. Применение унифицированных сигна- лов регламентировано ГОСТ 26.011-80. Стандарт устанавливает допустимые диапазоны унифицированных сиг- налов, а также вводит ограничения на величину сопротивлений источ- ников и приёмников этих сигналов. И хотя в ряду унифицированных сиг- налов есть сигналы напряжения 0…1 В, 0…10 В и сигналы тока 0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА, самым распространённым в современных системах является токо- вый сигнал 4…20 мА. Его широкое рас- пространение объясняется следующи- ми причинами: ● на передачу токовых сигналов не оказывает влияние сопротивление соединительных проводов, поэто- му требования к диаметру и длине соединительных проводов (значит, и к стоимости) снижаются; ● токовый сигнал работает на низко- омную (по сравнению с сопротивле- нием источника сигнала) нагрузку, поэтому наведённые электромагнит- ные помехи в токовых цепях малы по сравнению с аналогичными цепя- ми, в которых используются сигна- лы напряжения; ● обрыв линии передачи токового сигнала 4…20 мА однозначно и лег- ко определяется измерительными системами по нулевому уровню тока в цепи (в нормальных условиях он должен быть не меньше 4 мА); ● токовый сигнал 4…20 мА позволяет не только передавать полезный инфор- мационный сигнал, но и обеспечи- вать электропитание самого норми- рующего преобразователя – мини- мально допустимого уровня 4 мА достаточно для питания современ- ных электронных устройств. Рис. 2. Схема подключения «пассивного» барьера в измерительном канале с термопарой Взрывоопасная зона Искробезопасные цепи Взрывобезопасная зона Барьер искробезопасности БИ-003 Преобразователь измерительный НПСИ-ТП Преобразователь измерительный НПСИ-ТП X1 X1 T1 T2 5 6 7 8 PA PA 4 3 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 Цепь Цепь Цепь Цепь Цепь Цепь ПИТ ПИТ –ПИТ –ПИТ Выход 4…20 мА Выход 4…20 мА Питание 10–36 В Питание 10–36 В LOUT– LOUT– AL– AL– AL+ AL+ LOUT+ LOUT+ X2 X2 X3 X3