Что такое измерительный преобразователь – принцип работы и применение

Измерительный преобразователь – это промышленное устройство, которое позволяет преобразовывать измерительный сигнал с датчика в выходной сигнал в аналоговой или цифровой форме. Его основная задача – обеспечить контроллерам и системам промышленной автоматизации возможность считывания измеряемых значений, таких как температура, давление, уровень жидкости или поток. Измерительный преобразователь позволяет обрабатывать электрический сигнал с датчика в соответствии с конструкцией и требованиями приложения.

Преобразователи используются везде, где необходимо контролировать технологические процессы с определенной точностью, а результат измерения должен передаваться в PLC-контроллер, дисплей или систему мониторинга.

Принцип работы преобразователя

Принцип работы измерительного преобразователя заключается в преобразовании входного сигнала с датчика в стандартный выходной сигнал. Входной сигнал может быть в виде напряжения, тока или представлен изменением сопротивления, как в случае с температурными датчиками PT100.

Аналоговые преобразователи преобразуют входной сигнал в напряжение (0–10 В) или ток (4–20 мА, 0–20 мА), что позволяет передавать измеряемые значения на большие расстояния без значительных потерь сигнала. Цифровые преобразователи генерируют цифровой сигнал, который может передаваться через интерфейсы, такие как RS-485, Modbus RTU или другие протоколы связи.

Виды измерительных преобразователей

В зависимости от применения преобразователи можно разделить на различные категории:

• Преобразователи температуры – преобразуют сигнал с температурного датчика (термопара, PT100) в стандартный аналоговый или цифровой сигнал.
• Преобразователи давления – преобразуют давление газа или жидкости в электрический сигнал, пропорциональный значению давления.
• Преобразователи уровня жидкости и потока – позволяют контролировать количество жидкости или ее поток в промышленных системах.
• Ультразвуковые преобразователи – используют ультразвуковые волны для измерения расстояния или уровня жидкости.

Каждый из этих типов может иметь аналоговый выход (0–10 В, 4–20 мА) или цифровой (Modbus, RS485), а в некоторых случаях преобразователи предлагают гальваническую развязку для защиты системы от электрических помех.

Преобразователь температуры – пример применения

Преобразователь температуры – один из наиболее часто используемых преобразователей в промышленной автоматизации. Например, измерение температуры в промышленном котле требует преобразования сигнала с датчика температуры PT100 в аналоговый сигнал 4–20 мА. PLC-контроллер считывает значение тока и может управлять нагревательными элементами, вентиляторами или регулирующими клапанами.

Использование измерительного преобразователя позволяет точно контролировать температуру окружающей среды и технологического процесса, повышая безопасность и эффективность промышленной автоматизации.

Аналоговый и цифровой сигнал

Измерительные преобразователи могут работать в аналоговом или цифровом режиме. Аналоговый сигнал, чаще всего напряжение (0–10 В) или ток (4–20 мА), пропорционален измеряемому значению и передается на аналоговые входы контроллера или регистратора.

Цифровой сигнал обеспечивает передачу данных с большей устойчивостью к помехам и может содержать дополнительную информацию, такую как идентификатор датчика или диагностика состояния устройства. Цифровой интерфейс, например Modbus RTU через RS485, позволяет подключать несколько преобразователей к одному контроллеру, что повышает гибкость системы.

Гальваническая развязка и защита от помех

В промышленных условиях измерительные преобразователи часто обеспечивают гальваническую развязку между входом и выходом, что защищает системы управления от перенапряжений и помех. Гальваническая развязка также позволяет передавать сигналы на большие расстояния без риска повреждения контроллера.

Применение в промышленной автоматизации

Измерительные преобразователи применяются в различных системах промышленной автоматизации, где требуется точный контроль технологических процессов. Они могут работать с PLC-контроллерами, системами SCADA, дисплеями или коммуникационными модулями.

Преобразователи позволяют контролировать такие величины, как температура, давление, поток, уровень жидкости, напряжение или электрический ток, а результат измерения может передаваться аналогово или цифрово. Это обеспечивает более безопасную, надежную и энергоэффективную работу промышленных устройств.

Интерфейсные преобразователи и стандарты сигналов

Некоторые измерительные преобразователи выполняют интерфейсную функцию, преобразуя сигнал с датчика в стандартный аналоговый или цифровой сигнал. Это позволяет интегрировать их с различными типами контроллеров и систем мониторинга. Стандартный аналоговый сигнал может иметь диапазон 0–10 В, 0–20 мА или 4–20 мА, что позволяет подключать преобразователь к широкому спектру устройств.

Виды преобразователей по входному сигналу

• Преобразователи для напряжения (мВ, В) – используются в аналоговых системах.
• Преобразователи для тока (4–20 мА, 0–20 мА) – устойчивы к помехам и применяются для передачи на большие расстояния.
• АЦП (аналогово-цифровые преобразователи) – преобразуют аналоговый сигнал в цифровой для дальнейшей цифровой передачи.
• Интерфейсные преобразователи Modbus/RS485 – обеспечивают связь с несколькими устройствами в промышленной сети.

Резюме

Измерительный преобразователь – незаменимое устройство в системах промышленной автоматизации, позволяющее преобразовывать сигнал с датчика в стандартный аналоговый или цифровой сигнал. Он обеспечивает точное считывание измеряемых значений PLC-контроллерами, дисплеями и системами мониторинга. Преобразователи температуры, давления, потока или уровня жидкости являются основой контроля технологических процессов. Использование измерительных преобразователей позволяет эффективно передавать сигналы, обеспечивать гальваническую развязку, защиту от помех и оптимизацию промышленных процессов.

Приглашаем ознакомиться с нашим предложением и открыть для себя решения, адаптированные к вашим потребностям в области измерительных преобразователей. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о возможностях измерений в вашей системе.