Що таке вимірювальний перетворювач – принцип роботи та застосування

Вимірювальний перетворювач – це промисловий пристрій, який дозволяє перетворювати вимірювальний сигнал з датчика у вихідний сигнал у аналоговій або цифровій формі. Його основне завдання – забезпечити контролерам і системам промислової автоматизації можливість зчитування вимірюваних величин, таких як температура, тиск, рівень рідини або потік. Вимірювальний перетворювач дозволяє обробляти електричний сигнал з датчика відповідно до конструкції та вимог застосування.

Перетворювачі використовуються скрізь, де необхідно контролювати технологічні процеси з певною точністю, а результат вимірювання повинен передаватися в PLC-контролер, дисплей або систему моніторингу.

Принцип роботи перетворювача

Принцип роботи вимірювального перетворювача полягає у перетворенні вхідного сигналу з датчика у стандартний вихідний сигнал. Вхідний сигнал може бути у вигляді напруги, струму або представлений зміною опору, як у випадку температурних датчиків PT100.

Аналогові перетворювачі перетворюють вхідний сигнал у напругу (0–10 В) або струм (4–20 мА, 0–20 мА), що дозволяє передавати вимірювані значення на великі відстані без значної втрати сигналу. Цифрові перетворювачі генерують цифровий сигнал, який може передаватися через інтерфейси, такі як RS-485, Modbus RTU або інші протоколи зв'язку.

Види вимірювальних перетворювачів

Залежно від застосування перетворювачі можна розділити на різні категорії:

• Перетворювачі температури – перетворюють сигнал з температурного датчика (термопара, PT100) у стандартний аналоговий або цифровий сигнал.
• Перетворювачі тиску – перетворюють тиск газу або рідини у електричний сигнал, пропорційний значенню тиску.
• Перетворювачі рівня рідини та потоку – дозволяють контролювати кількість рідини або її потік у промислових системах.
• Ультразвукові перетворювачі – використовують ультразвукові хвилі для вимірювання відстані або рівня рідини.

Кожен з цих типів може мати аналоговий вихід (0–10 В, 4–20 мА) або цифровий (Modbus, RS485), а в деяких випадках перетворювачі пропонують гальванічну розв'язку для захисту системи від електричних перешкод.

Перетворювач температури – приклад застосування

Перетворювач температури – один з найчастіше використовуваних перетворювачів у промисловій автоматизації. Наприклад, вимірювання температури в промисловому котлі потребує перетворення сигналу з датчика температури PT100 в аналоговий сигнал 4–20 мА. PLC-контролер зчитує значення струму і може керувати нагрівальними елементами, вентиляторами або регулювальними клапанами.

Використання вимірювального перетворювача дозволяє точно контролювати температуру навколишнього середовища та технологічного процесу, підвищуючи безпеку та ефективність промислової автоматизації.

Аналоговий і цифровий сигнал

Вимірювальні перетворювачі можуть працювати в аналоговому або цифровому режимі. Аналоговий сигнал, найчастіше напруга (0–10 В) або струм (4–20 мА), пропорційний вимірюваному значенню та передається на аналогові входи контролера або реєстратора.

Цифровий сигнал забезпечує передачу даних з більшою стійкістю до перешкод і може містити додаткову інформацію, таку як ідентифікатор датчика або діагностика стану пристрою. Цифровий інтерфейс, наприклад Modbus RTU через RS485, дозволяє підключати кілька перетворювачів до одного контролера, що підвищує гнучкість системи.

Гальванічна розв'язка та захист від перешкод

У промислових умовах вимірювальні перетворювачі часто забезпечують гальванічну розв'язку між входом і виходом, що захищає системи керування від перенапруг і перешкод. Гальванічна розв'язка також дозволяє передавати сигнали на великі відстані без ризику пошкодження контролера.

Застосування в промисловій автоматизації

Вимірювальні перетворювачі застосовуються у різних системах промислової автоматизації, де потрібен точний контроль технологічних процесів. Вони можуть працювати з PLC-контролерами, системами SCADA, дисплеями або комунікаційними модулями.

Перетворювачі дозволяють контролювати такі величини, як температура, тиск, потік, рівень рідини, напруга або електричний струм, а результат вимірювання може передаватися аналогово або цифрово. Це забезпечує більш безпечну, надійну та енергоефективну роботу промислових пристроїв.

Інтерфейсні перетворювачі та стандарти сигналів

Деякі вимірювальні перетворювачі виконують інтерфейсну функцію, перетворюючи сигнал з датчика у стандартний аналоговий або цифровий сигнал. Це дозволяє інтегрувати їх з різними типами контролерів і систем моніторингу. Стандартний аналоговий сигнал може мати діапазон 0–10 В, 0–20 мА або 4–20 мА, що дозволяє підключати перетворювач до широкого спектру пристроїв.

Види перетворювачів за вхідним сигналом

• Перетворювачі для напруги (мВ, В) – використовуються в аналогових системах.
• Перетворювачі для струму (4–20 мА, 0–20 мА) – стійкі до перешкод і застосовуються для передачі на великі відстані.
• АЦП (аналогово-цифрові перетворювачі) – перетворюють аналоговий сигнал у цифровий для подальшої цифрової передачі.
• Інтерфейсні перетворювачі Modbus/RS485 – забезпечують зв'язок з кількома пристроями в промисловій мережі.

Підсумок

Вимірювальний перетворювач – незамінний пристрій у системах промислової автоматизації, що дозволяє перетворювати сигнал з датчика у стандартний аналоговий або цифровий сигнал. Він забезпечує точне зчитування вимірюваних величин PLC-контролерами, дисплеями та системами моніторингу. Перетворювачі температури, тиску, потоку або рівня рідини є основою контролю технологічних процесів. Використання вимірювальних перетворювачів дозволяє ефективно передавати сигнали, забезпечувати гальванічну розв'язку, захист від перешкод і оптимізацію промислових процесів.

Запрошуємо ознайомитися з нашою пропозицією та відкрити для себе рішення, адаптовані до ваших потреб у сфері вимірювальних перетворювачів. Зв'яжіться з нами, щоб дізнатися більше про можливості вимірювань у вашій системі.