Двупроводни и трипроводни електрически схеми

  • Осветление

Съществуват две основни схеми на окабеляване за вградени устройства: двужилни и трипроводни. Пример за устройство, използващо и двете свързващи вериги, е Fibaro dimmer, други устройства най-често използват само трижилни схеми.

Двупроводното оформление при инсталиране на вградени устройства изисква два проводника. Един от проводниците трябва да бъде свързан към фазата, а другият - към товара (осветлението), т.е. фактическото свързване се извършва към фазовата разлика, която прилича на товара (подобно на конвенционалните превключватели). В този случай силата на самия модул е ​​"паразитна" ток.

Трипроводната верига, за разлика от двупроводната верига, допълнително изисква наличието на неутрален проводник. В този случай устройството Z-Wave трябва да бъде снабдено с пълна мощност (фаза и нула). Това означава, че най-малко на мястото на инсталиране на устройството трябва да има достъп до трите проводника: фаза, нула и проводник за захранване на заряда (осветление). Повечето устройства са свързани съгласно тази схема, например релето Fibaro.

Това е важно!

За да избегнете токов удар, свържете се с квалифициран електротехник, за да свържете захранването към устройствата.

Тази статия беше полезна ли? Да, няма нужда да се подобрява

Актуализирано: Tue, Jul 29, 2014 в 6:14 PM
Авторството на материалите се потвърждава в Google и Yandex.

Двупроводно и трижилно окабеляване за осветителни ключове

В нашата практика често е необходимо да се обяснява на клиента разликата между двужилни и трипроводни схеми на окабеляване, на които са окачени модулите на интелигентен дом. Това разделение е в калкулатора на нашия уебсайт. Ще се опитаме да обясним това подробно и ясно. Всичко, което ще бъде казано по-долу, е от първостепенно значение за контрола на източниците на светлина, комутирани с бутон с два бутона.

Една от най-важните характеристики на интелигентния дом на FIBARO, която благоприятно го отличава от останалите, е възможността да се инсталира системата на вече завършен ремонт, когато окабеляване вече е разведен, тапет е окачен и плочки са положени. Когато се сблъскват със сходни обекти, за правилното и висококачествено инсталиране на системата, специалистите на нашата компания всеки път трябва да разберат плана на електрическите кабели, всъщност причиняващи всеки тел във всеки подразененик - рядко, когато обектът има точна схема на хартия. Разбирането на схемата е не само изключително важно за правилното свързване на модулите, но и в някои случаи спестява парите на клиента.

Двупроводна връзка

Най-често срещаният модел е намерен на 90% от обектите. Трябва да се отбележи, че електротехниците, като правило, не се притесняват и използват един и същ вид тел (например VVG 3x1.5) за окабеляване и контакти и превключватели. И ако е повече или по-малко ясно с гнезда: синьо е нула, кафяво е фаза, жълто със зелена лента е земята (макар че в справедливост, и това винаги трябва да се проверява задължително), а след това в под-монтиран превключвател, цветът на проводника точно какво означава това.

Да предположим, че има бутон с два бутона. Ако го махнете, тогава в кутията най-вероятно ще бъде нормален трижилен проводник. Надяваме се, че електротехникът, който е направил окабеляването, не иска да умре от токов удар, но само в случай, че проверим със сонда, че кафявият проводник е фазата, която прекъсвачът е предназначен да се счупи. Другите два проводника (синьо и жълто със зелена лента) съответно излизат от един и втори източник на светлина.

Просто казано, двупроводна верига е, когато в под-кутията, където е инсталиран превключвателят, няма неутрален проводник. Единственият модул, който може да контролира източника на светлина и който не се нуждае от неутрален проводник, е FIBARO Dimmer 2. По този начин, за да контролирате два източника на светлина, имате нужда от два такива модула. Това може да причини неудобства: най-вероятно ще трябва да задълбочите долната част, така че да се вписват физически там.

Трипроводна връзка

Схемата е много по-рядка. Като правило, то идва, когато гнездото се намира в непосредствена близост до превключвателя (под него или дори в същия блок с него).

Така в долната част имаме два проводника и шест проводника: две сини, две кафяви и две жълто-зелени. Едно синьо и едно кафяво, които минават по един проводник, са съответно нула и фаза. Останалите четири проводника: сини, кафяви и две жълти със зелена лента, трябва да бъдат извикани, но все пак двама от тях отиват към източниците на светлина. Наличието на нулева жичка разширява обхвата на модулите, които могат да бъдат приложени в този случай. На първо място, говорим за FIBARO Relay Switch 2x1.5 и новия FIBARO Double Switch 2, всеки от които, свързан към неутралния проводник (освен фазовия проводник), може независимо да контролира два източника на светлина. Модулът използва като резултат: спестяване на размера на разходите за един модул и не е необходимо да се задълбочава гледката.

заключение

Използването на трижична електрическа схема ще спести модули и ще опрости инсталацията им, защото Няма да е необходимо да се задълбочава подложката. Независимо от това, каквито схеми окабеляване имате, винаги можете да организирате контрола на светлината, интелигентният дом ще работи.

В нашите инсталации, ако се извършват на етапа на изграждане на къща, винаги правете окабеляване съгласно трижилната схема (с нула в подогледа) или дайте препоръки на електротехник (в случай, че електрическата инсталация на обекта не се извършва от нашите специалисти).

Напомняме ви, че винаги можете да поръчате с нас инсталацията на интелигентен дом на ключ "до ключ" (електрически и интелигентен дом). Нашите специалисти извършват висококачествено окабеляване, което ще ви позволи значително да спестите на оборудването на интелигентен дом по време на последващата му инсталация. Прочетете повече тук.

Свързване на сензори с токов изход

към модулите ADC-DAC ZET 210/220

Фигурите показват диаграми на свързващи сензори с токов изход към модулите ZET 210, ZET 220 ADC-DAC.

Двупроводна връзка за сензори с токов изход

Трипроводна връзка за сензори с токов изход

Четирипроводно свързване на датчици с токов изход

За правилното изчисление на резултатите от измерванията и обработката на сигнали е необходимо да се настроят параметрите на измервателните канали. За тази цел попълнете таблицата в програмата "Редактиране на конфигурационния файл на измервателния канал". В таблицата има следните колони:

  • номер на канала
  • чувствителност на преобразувателя
  • единици за измерване
  • усилването на външния усилвател,
  • референтна стойност за изчисляване на dB,
  • отместването на постоянния компонент,
  • име на канал.

Номерата на каналите са в ред. Чувствителността на датчика характеризира трансферния коефициент на входната стойност (физическа) на изхода (електрически). В колоната об. показва единицата за измерване на датчика (физическо количество), спрямо която се осъществява преобразуването в електрическо количество (волта). Ако преди аналоговия вход е бил инсталиран външен усилвател, тогава печалбата трябва да бъде посочена в таблицата. Референтната стойност за изчисляване на dB е необходима за изчисляване на нивото на логаритмичния сигнал в dB. Офсетът на постоянния компонент е посочен в мерни единици. Потребителско име за канала за измерване се въвежда в последната колона на името на канала.

Помислете как да изчислявате правилно чувствителността на сензорите и отместването на константния компонент в следващите примери.

Пример 1

Сензорът за свръхналягане е свързан към първия канал на модула ZET 210 ADC-D / A, който има изходен сигнал 4-20 mA DC и горна граница на измерване 16 MPa. Сензорът се захранва от източник на постоянен ток с напрежение 30 V и входният канал на модула ZET 210 на ADC-D / A конвертор е свързан успоредно със сензора с точен нормализиращ резистор от 50 ома.

Тогава на изхода на сензора за свръхналягане ще бъде: 0 MPa - 0.2 V, 16 MPa - 1 V.

Оттук и чувствителността: 0.8 V / 16 MPa = 0.05 V / MPa (наклона на правата линия). Задавайки тази стойност в съответната колона в настройките на канала.

Разстоянието по абсцисата между получената и реалната линия се въвежда в колоната Offset. Ed., изд. об. Като се има предвид горното, редът в таблицата за тази измервателна пътека ще изглежда като този, показан на фигурата с изображението на конфигурационния файл (първият канал е първият ред).

Пример 2

Към втория канал на модула ZET 210 ADC-DAC, който има изходен сигнал 4-20 mA DC, се свързва температурен датчик. Диапазонът на измерване е от -200 ° С до 600 ° С. Сензорът се захранва от източник на постоянен ток (напрежение 30 V) и точен нормализиращ резистор от 50 Ohms е свързан към входния канал на модула ZET 210 ADC-DAC паралелно със сензора.

Тогава изходът на температурния сензор ще бъде: -200 ° C съответства на напрежение 0.2 V, 600 ° C - напрежение от 1 V (черната права линия във фигурата).

Оттук и чувствителността: 0.8 V / 800 ° C = 0.001 V / ° C (прав наклон). Чрез задаване на тази стойност в съответната колона в настройките на параметрите на канала, получаваме червената линия във фигурата по-горе.

Разстоянието по абсцисата между получената и реалната линия се въвежда в колоната Offset. Ed., изд. об. Като се има предвид горното, редът в таблицата за тази измервателна пътека ще изглежда като този, показан на фигурата с изображението на конфигурационния файл (вторият канал е вторият ред).

Свързване на сензори с токов изход към вторични устройства

Най-широко използваните сензори в областта на индустриалната автоматизация с единен токов изход от 4-20, 0-50 или 0-20 mA могат да имат различни диаграми на свързване към вторични устройства. Съвременни сензори с ниска консумация на енергия и токов изход от 4-20 mA, най-често свързани чрез двупроводна верига. Това означава, че само един кабел с два проводника, през който сензорът се захранва, е свързан към такъв датчик и се излъчва 4-20 mA изходен сигнал през тези два проводника.

Като правило сензорите с мощност от 4-20 mA и двужична схема на свързване имат пасивен изход и имат нужда от външен източник на енергия за работа. Този източник на захранване може да бъде вграден директно във вторичното устройство (на неговия вход) и когато сензорът е свързан към такова устройство, в сигналната верига веднага се появи ток. Инструментите, които имат захранващо устройство на сензора, вградени във входа, се считат за инструменти с активен вход.

Повечето съвременни вторични устройства и контролери имат вградени захранващи устройства за работа със сензори с пасивни изходи.

Ако вторичното устройство има пасивен вход - всъщност само резистор, от който измервателната верига на устройството "чете" спад на напрежението пропорционален на тока, протичащ във веригата, тогава е необходимо допълнително външно захранване, за да работи сензорът. В този случай външното захранващо устройство е свързано в серия със сензора и вторичното устройство в прекъсването на тока.

Вторичните устройства обикновено се проектират и произвеждат по такъв начин, че да могат да бъдат свързани и двата двужилни сензора 4-20 mA и сензорите 0-5, 0-20 или 4-20 mA, свързани чрез трижилна верига. За да свържете двуядрен сензор към входа на вторичното устройство с три входни клеми (+ U, вход и общ) използвайте терминалите "+ U" и "input", "общ" терминал остава свободен.

Тъй като сензорите, както вече споменахме по-горе, могат да имат не само 4-20 mA изход, но например 0-5 или 0-20 mA или не могат да бъдат свързани чрез двупроводна верига поради голямата консумация на енергия (повече от 3 mA), след това приложете трипроводни кабели. В този случай схемите за захранване и изходния сигнал на датчика са разделени. Сензорите с трижилен свързващ кръг обикновено имат активен изход. Това означава, че ако приложите захранващо напрежение към сензор с активен изход и свържете съпротивление на натоварване между неговия изходен и общ терминал, в изходната верига ще работи ток, пропорционален на стойността на измерения параметър.

Вторичните устройства обикновено имат вградено захранване с достатъчно малка мощност за захранване на сензори. Максималният изходен ток на вградените захранвания обикновено е в диапазона от 22-50 mA, което не винаги е достатъчно, за да захранва сензорите с висока консумация на енергия: електромагнитни разходомери, инфрачервени газови анализатори и др. В този случай, за да захранвате сензора с три проводника, трябва да използвате външен, по-мощен захранващ блок, който осигурява необходимото захранване. Източникът на захранване, вграден в вторичното устройство, не се използва.

Подобна схема за включване на трижилни сензори обикновено се използва и в случаите, когато напрежението на вградения в устройството източник на захранване не съответства на напрежението на захранване, което е разрешено да се подаде към този датчик. Например, вграденото захранване има изходно напрежение 24V, а сензорът може да се захранва с напрежение от 10 до 16V.

Някои вторични устройства може да имат няколко входни канала и достатъчно мощен захранващ блок за захранване на външни сензори. Трябва да се помни, че общата консумация на енергия на всички сензори, свързани към такова многоканално устройство, трябва да бъде по-малка от мощността на вградения източник на енергия, предназначен за тяхното захранване. Освен това при изучаването на техническите характеристики на устройството е необходимо ясно да се прави разлика между предназначението на захранващите блокове (източници), вградени в него. Един вграден източник се използва за захранване на самия вторично устройство - за дисплея и индикаторите, изходните релета, електронните схеми на устройството и т.н. Това захранване може да бъде доста голямо. Вторият вграден източник се използва за захранване само на входните вериги - сензорите, свързани към входовете.

Преди да свържете сензора към вторичното устройство, внимателно проучете ръководствата за работа с това оборудване, определете видовете входове и изходи (активни / пасивни), проверете консистенцията на консумираната от сензора мощност и захранването на източника на захранване (вътрешно или външно) и след това се свържете. Действителните обозначения на входните и изходните клеми на датчиците и инструментите могат да се различават от посочените по-горе. Така терминалите "Bx (+)" и "Bx (-)" могат да имат обозначение + J и -J, + 4-20 и -4-20, + In и -In и т.н. Клемата "+ U" може да се обозначи като + V, Supply, + 24V и т.н., терминалът "Out" - Out, Sign, Jout, 4-20 mA и т.н., -24V, 0V и т.н., но това не променя значението.

Сензорите с токов изход с четирижична схема на свързване имат подобна схема на свързване като двупроводните сензори, с единствената разлика, че четирите жични датчика се захранват от отделна двойка проводници. В допълнение, четирите жични сензора могат да имат както активен, така и пасивен изход, който трябва да се има предвид при избора на електрическа схема.

Свързване на температурни сензори

Температурните сензори са важни елементи на много измервателни устройства. С тях измервайте температурата на околната среда и различните тела. Тези устройства се използват широко като температурни габарити не само в заводите и в промишлеността, но и в ежедневието и в селското стопанство, т.е. където хората, по силата на своята професия, трябва да измерват температурата. И винаги съществува въпросът как правилно да се свързва такъв датчик, така че работата му да е точна и да няма провали?

За да свържете температурния датчик не изисква сложна работа, основното тук е да следвате точно инструкциите, след което резултатът ще бъде успешен и най-трудното нещо, което трябва да направите за инсталацията, е обикновената запояваща машина.

Типичният сензор е като завършено устройство кабел, който е по-дълъг от 2 метра, в края на който е свързан директно измерващо устройство, се различава от кабел в цвят, обикновено черен. Устройство е свързано към аналогово-цифров преобразувател, който преобразува аналогов сигнал (ток или напрежение) от датчик в цифров.

Един от терминалите на сензора е заземен, а вторият е свързан директно към ADC регистъра с резистентност от 3-4 ома. След това ADC може да бъде свързан с модул за събиране на информация, който може да бъде свързан чрез USB интерфейс към компютър, където с помощта на специална програма могат да се извършват определени действия въз основа на получените данни.

Програмите Ви позволяват да работите с получената информация и да изпълнявате много задачи, свързани с измерването на температурата. Много съвременни системи за събиране на информация са оборудвани със специални дисплеи за възможността за наблюдение на направените измервания.

Въпреки очевидната си простота, температурните сензори имат различни диаграми на свързване, тъй като често е необходимо да се вземат предвид грешките, свързани с устойчивостта на проводниците.

Обмислете конкретен пример. PT100 има съпротивление от 100 ома при температура на сензора от 0 градуса по Целзий. Ако е свързан съгласно класическата двужична схема, използвайки медна тел със сечение от 0,12 кв. М и свързващият кабел ще бъде с дължина 3 метра, тогава двете причини ще имат съпротивление от приблизително 0,5 Ohm и това ще даде грешка, тъй като общото съпротивление при 0 градуса вече ще бъде 100,5 ома, а такава съпротива трябва да бъде при сензора при температура 101,2 градуса.

Виждаме, че при свързване чрез двупроводна верига могат да възникнат проблеми поради грешката, причинена от съпротивлението на свързващите проводници, но тези проблеми могат да бъдат избегнати. За тази цел някои устройства могат да се коригират, например с 1,2 градуса. Но такова регулиране не компенсира напълно съпротивлението на проводниците, защото самите проводници променят съпротивлението си под въздействието на температурата.

Да предположим, че част от проводниците е разположена много близо до загрятата камера, заедно със сензора, а другата част е далеч от нея и променя своята температура и съпротивление под въздействието на факторите на околната среда в стаята. В този случай съпротивлението на проводници 0,5 Ohm в процеса на отопление на всеки 250 градуса ще стане 2 пъти по-голямо и това трябва да се има предвид.

За да се избегне грешката, използвайте връзката за трижилен схема на инструмента измерва общото съпротивление с съпротивлението на двете жици, въпреки че е възможно да се вземат предвид съпротивлението на проводника, просто след това се умножи по 2. След това сумата се изважда съпротива тел, и е признак на самия сензор. С това решение се получава сравнително висока точност, дори ако съпротивлението на проводниците може да повлияе значително.

Въпреки това, дори три-тел верига не може да коригира грешката, свързана с различна степен на устойчивост на проводници поради хетерогенността на материала, от различни напречни сечения по дължина, и т. Г. Разбира се, ако дължината на проводника е малка, тогава грешката ще бъде миниатюрни и дори двупроводни верига отклонения в отчитане на температурата няма да бъде значително. Но ако проводниците са достатъчно дълги, тогава тяхното влияние е много важно. След това трябва да използвате четирипроводната връзка, когато устройството измерва само съпротивлението на датчика, без да вземе предвид съпротивлението на проводниците.

Следователно двужийната схема е приложима в случаите, когато:

Диапазонът на измерване не е по-висок от 40 градуса и не е необходима висока точност, допустима е грешка от 1 градус;

Свързващи проводници достатъчно големи напречни сечения и кратко, след това устойчивостта им е сравнително високи, и точността на инструмента приблизително сравними с тях да е необходимо резистентност тел от 0,1 ома на степен и 0.5 степен на точност, че е по-малко, отколкото се получава допустимата грешка. Трижилната верига е приложима в случаите, когато измерванията се извършват на разстояние от 3 до 100 метра от сензора и диапазонът е до 300 градуса, с допустима грешка от 0,5%.

За по-точни, точни измервания, при които грешката не трябва да надвишава 0,1 градуса, се използва четирижилна верига.

За да тествате устройството, можете да използвате нормален тестер. Диапазонът за сензори, които имат съпротивление от 100 ома при 0 градуса, отговарящи на 0 до 200 ома, този диапазон е на всеки мултиметър.

Чрез порода при стайна температура, тя се определя кои от устройството проводници, свързани съединен, и които са свързани директно към сензора след това се измерва дали устойчивостта показва устройството, което трябва да бъде на паспорта при определена температура. В заключение, трябва да се уверите, че няма късо съединение на тялото на термоконвертора, това измерване се извършва в мега-ома диапазон. За пълно съответствие с правилата за безопасност не докосвайте проводниците и корпуса.

Ако тестът показва безкрайно голямо съпротивление по време на теста, това е знак, че в сензора има мазнина или вода. Такова устройство ще работи известно време, но показанията му ще бъдат плаващи.

Важно е да запомните, че всички работи по свързването и проверката на датчика трябва да се извършват в гумени ръкавици. Невъзможно е устройството да се разглоби, а ако има нещо повредено например, няма изолация на захранващите кабели на някои места, то това оборудване не може да бъде инсталирано. Сензорът по време на инсталирането може да причини смущения на други устройства, работещи наблизо, така че те да се изключат предварително.

Ако имате затруднения, възложете работата на специалисти. Като цяло, според инструкциите, всичко може да се направи независимо, но в някои случаи е по-добре да не го рискувате. След инсталирането се уверете, че устройството е здраво фиксирано на правилното място, което е много важно. Не забравяйте, че сензорът е изключително чувствителен към влага. Не извършвайте инсталационна работа по време на гръмотевична буря.

Провеждайте профилактични проверки от време на време, за да видите колко добре сензорът работи. Неговото качество по принцип трябва да бъде високо, да не се спасява при закупуване на сензор, качествено устройство не може да бъде много евтино, това не е така, когато трябва да се опитате да спасите.

Двупроводна връзка

При използване на температурни датчици за съпротивление за измерване на температурата могат да бъдат свързани допълнителни проводници към сензорните връзки, тъй като проводниците също имат свое собствено съпротивление, което зависи от температурата на околната среда.

Термодвойките за съпротивление се свързват чрез двужилни и трипроводни вериги.

Резисторните термодвойки се свързват с медни проводници, защото Медните проводници имат ниско съпротивление.
При двужична схема на свързване съпротивлението на температурния сензор и съпротивлението на проводниците се събират, което води до грешка в резултата от измерването:

Rism = Rt + r1 + r2,

когато:
Риизма - измерена съпротива;
Rt е съпротивлението на сензора;
r1, r2 - свързване на резисторния проводник.

Съпротивлението на проводниците, свързващи сензорите, зависи от температурата, околната среда, така че тази грешка зависи от температурата. Следователно схемата за двужична връзка се използва само с малка дължина на проводниците, когато съпротивлението на проводниците е много по-малко от грешката на измервателния датчик.

Когато изваждате сензора на дълги разстояния, трябва да използвате трижична схема на свързване. Всичките три проводника трябва да бъдат направени от един и същ меден кабел със същия участък и дължина. Максималната дължина на проводниците не трябва да надвишава 150 м.

Понякога клиентите се опитват да спестят разходите за свързване на проводниците и да свържат сензори с два проводника, дори ако оборудването поддържа трижична схема на свързване. Помислете за пример за това какво може да доведе до това.

Като правило устройствата ви позволяват да въведете коригиране на показанията на температурния датчик, това се нарича "промяна на характеристиката на преобразуване" в нашите устройства. В горния случай, когато се използва двужична схема на свързване, в устройството трябва да се въведе корекция от сензор от 10 ° C, но грешката, причинена от температурни промени в съпротивлението на свързващите проводници, ще остане и ще достигне 0,2 ° С.

Всички изделия, произвеждани от нашата компания, позволяват превръщането на устойчивостта на температурата в грешка, която не надвишава 0.1 ° C. Това позволява, след като инсталацията на системата бъде завършена, да се въведат корекции в устройството, компенсирайки както грешката на сензора, така и грешката, въведена от свързващите проводници. За да направите това, след приключване на полагането на кабелите за свързване на датчиците, сравнете показанията на устройството за всеки канал с индикацията на еталонния термометър (вижте "Проверка на точността на отчитанията на температурните датчици"). Получените корекции трябва да бъдат въведени в устройството и да се уверите, че отклонението на показанията на сензора от тази на еталонния термометър не надвишава 0,1 ° С.

Аналогови сензори: приложение, методи за свързване към контролера

В процеса на автоматизиране на технологичните процеси за контрол на механизми и агрегати трябва да се справят с измервания на различни физически величини. То може да бъде температура, налягане и дебит на течност или газ, скорост на въртене, интензитет на светлината, информация за местоположението на части от механизмите и много други. Тази информация се получава с помощта на сензори. Тук, първо за позицията на части от механизмите.

Дискретни сензори

Най-простият сензор е обичайният механичен контакт: вратата е отворена - контактът е отворен, затворен - затворен. Такъв прост сензор, както и горният алгоритъм на работа, често се използват при аларми за сигурност. За механизъм с прогресивно движение, който има две положения, например воден клапан, ще са необходими два контакта: един контакт е затворен - вентилът е затворен, другият е затворен - той е затворен.

По-сложен алгоритъм на преобразуване има механизъм за затваряне на формата на термопластичен автоматик. Първоначално матрицата е отворена, това е началната позиция. В това положение крайните продукти се отстраняват от матрицата. След това работникът затваря предпазната ограда и матрицата започва да се затваря, започва нов работен цикъл.

Разстоянието между половините на матрицата е доста голямо. Следователно, най-напред матрицата се движи бързо и на известно разстояние преди затварянето на половината, крайният прекъсвач работи, скоростта на движение намалява значително и формата се затваря гладко.

Този алгоритъм ви позволява да избегнете удар при затваряне на матрицата, в противен случай тя може просто да бъде разделена на малки парчета. Същата промяна в скоростта възниква и при отваряне на матрицата. Вече има два сензора за контакт, които не могат да направят.

По този начин сензорите, базирани на контакта, са дискретни или двоични, имат две позиции, затворени - отворени или 1 и 0. С други думи, може да се каже, че е настъпило събитие или не. В горния пример контактите "хващат" няколко точки: началото на движението, точката на намаляване на скоростта, краят на движението.

В геометрията една точка няма измерения, само една точка и това е. Тя може да бъде (на лист хартия, по пътя на движението, както е в нашия случай) или просто не съществува. Ето защо дискретни сензори се използват за откриване на точки. Може би сравнението с точка не е много подходящо тук, защото за практически цели те използват стойността на точност на дискретен сензор и тази точност е много повече от геометрична точка.

Но самият механичен контакт е ненадежден. Затова, където е възможно, механичните контакти се заместват от сензори за близост. Най-простият вариант е превключвател на резе: магнитът е близо, контактът е затворен. Точността на работата на тръбния превключвател оставя много желателно, такива сензори се използват само за определяне на позицията на вратите.

По-сложен и точен вариант трябва да се разглежда като най-различни безконтактни сензори. Ако металният флаг влезе в слота, сензорът работи. Като пример за такива сензори могат да се цитират сензори BVK (безкрайни превключватели) от различни серии. Точността на работа (диференциал на движение) на тези датчици е 3 милиметра.

Фигура 1. Сензорна серия BVK

Захранващото напрежение на сензорите BVK 24V, натоварващ ток 200mA, което е достатъчно за свързване на междинното реле за по-нататъшна координация с управляващата верига. Това е начинът, по който сензорите BVK се използват в различни съоръжения.

В допълнение към сензорите BVK се използват сензори от типове BTP, KVP, PIP, KVD, PISCH. Всяка серия има няколко вида сензори, обозначени с номера, например BTP-101, BTP-102, BTP-103, BTP-211.

Всички споменати сензори са дискретни безконтактни, основната им цел е да се определи положението на части от механизми и устройства. Естествено, тези сензори са много повече, за да не се пише в една статия. Още по-често и все още широко използвани различни сензори за контакт.

Използването на аналогови сензори

В допълнение към дискретните сензори в системите за автоматизация, широко се използват аналогови сензори. Целта им е да получат информация за различни физически количества, а не само като цяло, но в реално време. По-точно преобразуването на физическото количество (налягане, температура, осветеност, поток, напрежение, ток) в електрически сигнал, подходящ за предаване по комуникационни линии към контролер и неговата последваща обработка.

Аналоговите сензори обикновено се намират далече от контролера, поради което те често се наричат ​​полеви устройства. Този термин често се използва в техническата литература.

Аналоговият сензор обикновено се състои от няколко части. Най-важната част е сензорният елемент - датчикът. Целта му е да превърне измерената стойност в електрически сигнал. Но сигналът, получен от сензора, като правило, е малък. За да се получи сигнал, подходящ за амплификация, сензорът най-често се включва в мостова верига - мост на Wheatstone.

Фигура 2. Уайтстонов мост

Оригиналната цел на мостовата схема е точно да се измери съпротивлението. Към диагонала на моста AD е свързан DC източник. Друг диагонал е свързан към чувствителен галванометър с средна точка, с нула в средата на скалата. За да се измери съпротивлението на Rx резистора чрез завъртане на резистора за подрязване R2, е необходимо да се постигне равновесие на моста, като стрелката на галванометъра се нулира.

Отклонението на стрелката на устройството в едната или друга посока ви позволява да определите посоката на въртене на резистора R2. Магнитудът на измереното съпротивление се определя от скалата, комбинирана с дръжката на резистора R2. Състоянието на равновесие на моста е равенството на съотношенията R1 / R2 и Rx / R3. В този случай между точките BC се получава нулева потенциална разлика, а токът през галванометъра V не протича.

Съпротивлението на резисторите R1 и R3 е избрано много точно, тяхното разпространение трябва да бъде минимално. Само в този случай дори малък дисбаланс на моста предизвиква достатъчно забележима промяна в напрежението на диагоналния пр. Хр. Това свойство на моста се използва за свързване на чувствителни елементи (сензори) на различни аналогови сензори. Е, тогава всичко е просто, въпросът за технологията.

За да се използва получения от сензора сигнал, е необходима допълнителна обработка, - усилване и преобразуване в изходен сигнал, подходящ за предаване и обработка от управляващата верига - контролера. Най-често изходният сигнал на аналогови сензори е текущ (аналогов токов кръг), по-рядко напрежение.

Защо текущата? Факт е, че изходните етапи на аналоговите сензори се базират на токови източници. Това ви позволява да се отървете от ефекта върху изходния сигнал на съпротивлението на свързващите линии, да използвате свързващи линии с голяма дължина.

По-нататъшното преобразуване е съвсем проста. Текущият сигнал се преобразува в напрежение, за което е достатъчно да се премине ток през резистор с известно съпротивление. Намаляването на напрежението през измервателния резистор се получава съгласно Закона на Ом U = I * R.

Например, за ток от 10 mA на резистор с съпротивление от 100 Ohm, напрежение 10 * 100 = 1000 mV ще бъде получено, колкото цял 1 волта! В този случай изходният ток на сензора не зависи от съпротивлението на свързващите проводници. В разумни, разбира се, ограничения.

Свързване на аналогови сензори

Лесно е да се преобразува напрежението, получено на измервателния резистор, в цифрова форма, подходяща за въвеждане в контролера. Преобразуването се извършва с помощта на аналогово-цифрови преобразуватели ADC.

Цифровите данни се предават на контролера чрез сериен или паралелен код. Всичко зависи от специалната схема на включване. Опростена диаграма на свързване на аналогов сензор е показана на фигура 3.

Фигура 3. Свързване на аналогов сензор (кликнете върху изображението, за да го увеличите)

Задвижванията са свързани към контролера, или самият контролер е свързан към компютъра, включен в автоматизираната система.

Естествено, аналоговите сензори имат пълен дизайн, един от елементите на който е корпус с свързващи елементи. Например, Фигура 4 показва появата на датчик за свръхналягане тип Probe-10.

Фигура 4. Сензорно свръхналягане Probe-10

В долната част на сензора можете да видите свързващата нишка за свързване към тръбопровода, а вдясно под черния капак има съединител за свързване на комуникационната линия към контролера.

Уплътнението на резбовата връзка се извършва с помощта на изпичана медна шайба (доставена със сензора), а не със запушалка или намотка. Това се прави така, че когато се монтира сензорът, той не деформира сензорния елемент, намиращ се вътре.

Аналогови изходни сигнали

Съгласно стандартите, съществуват три диапазона токови сигнали: 0... 5mA, 0... 20mA и 4... 20mA. Каква е тяхната разлика и какви функции?

Най-често зависимостта на изходния ток е директно пропорционална на измерената стойност, например колкото по-голямо е налягането в тръбата, толкова по-голям е токът при изхода на датчика. Въпреки че понякога се използва обратно превключване: по-висока стойност на изходния ток съответства на минималната стойност на измерената стойност на изхода на датчика. Всичко зависи от вида на използвания контролер. Някои сензори дори имат превключване от директен към обратен сигнал.

Изходният сигнал от диапазона 0... 5 mA е много малък и следователно е податлив на смущения. Ако сигналът на такъв датчик се колебае при постоянна стойност на измерения параметър, т.е. се препоръчва да се монтира кондензатор с капацитет от 0.1... 1 μF паралелно на изхода на датчика. По-стабилен е текущият сигнал в диапазона 0... 20mA.

Но и двата диапазона не са добри, защото нула в началото на скалата не ни позволява да определим недвусмислено какво се е случило. Или измерването на сигнала действително е на нулево ниво, което е възможно по принцип, или връзката просто се счупи? Следователно, от използването на тези диапазони опитайте, ако е възможно, да откажете.

Сигналът на аналогови сензори с изходен ток в обхвата от 4... 20 mA се счита за по-надежден. Неговият имунен шум е достатъчно висок и долната граница, дори ако измереният сигнал има нулево ниво, ще бъде 4 mA, което предполага, че комуникационната линия не се прекъсва.

Друга добра характеристика на диапазона 4... 20 mA е, че сензорите могат да бъдат свързани само с два проводника, тъй като сензорът се захранва само от такъв ток. Това е неговата текуща консумация и същевременно измерване на сигнала.

Захранването на сензори от обхвата 4... 20mA се включва, както е показано на фигура 5. В същото време, сензорите Probe-10, както и много други, имат широк диапазон на захранващо напрежение от 10... 38V, въпреки че най-често се използват стабилизирани източници с напрежение 24V.

Фигура 5. Свързване на аналогов сензор с външен източник на захранване

В тази диаграма има следните елементи и обозначения. Rsh - измервателен шунт резистор, Rl1 и Rl2 - съпротивление на комуникационните линии. За да се подобри точността на измерването, трябва да се използва прецизен измервателен резистор като Rш. Преминаването на тока от източника на захранване е означено със стрелки.

Лесно е да се види, че изходният ток на източника на електрозахранване преминава през терминала + 24V, през линията Rl1 достига сензора + AO2, преминава през сензора и през изходния контакт на сензора - AO2, свързващата линия R2, ​​резисторът Rх се връща в терминала за захранване -24V. Всичко, веригата е затворена, токът тече.

Ако контролерът съдържа 24 V захранване, тогава е възможно свързването на датчик или измервателен преобразувател съгласно схемата, показана на Фигура 6.

Фигура 6. Свързване на аналогов сензор към контролер с вътрешно захранване

Тази диаграма показва друг елемент - баластния резистор Rb. Неговата цел е да защити измервателния резистор, когато комуникационната линия е затворена или аналоговият датчик е повреден. Инсталирането на резистор Rb е по желание, въпреки че е желателно.

В допълнение към различни сензори текущите сензори също имат изходен ток, които се използват доста често в автоматизационните системи.

Измервателният преобразувател е устройство за преобразуване на нива на напрежение, например 220 V или ток от няколко десетки или стотици ампера в токов сигнал от 4... 20 mA. Тук нивото на електрически сигнал просто се трансформира, а не представянето на определена физическа величина (скорост, дебит, налягане) в електрическа форма.

Но единственият случай на сензор, като правило, не прави. Едно от най-популярните измервания е измерването на температурата и налягането. Броят на тези точки в съвременните индустрии може да достигне няколко десетки хиляди. Съответно броят на сензорите е също голям. Ето защо няколко аналогови сензори често са свързани към един контролер наведнъж. Разбира се, не няколко хиляди наведнъж, добре, ако една дузина е друга. Такава връзка е показана на фигура 7.

Фигура 7. Свързване на няколко аналогови датчика към контролера

Тази фигура показва как се получава напрежение от токов сигнал, който може да бъде преобразуван в цифров код. Ако има няколко такива сигнали, те не се обработват едновременно, но се разделят навреме, мултиплексират, в противен случай отделен ADC ще трябва да бъде поставен на всеки канал.

За тази цел контролерът има верига за превключване на веригата. Функционалната схема на превключвателя е показана на фигура 8.

Фигура 8. Канален превключвател за аналогови сензори (изображението може да се кликва върху)

Токовите сигнали, преобразувани в напрежението в измервателния резистор (UR1... URn), се подават към входа на аналоговия превключвател. Контролните сигнали преминават алтернативно към изхода един от сигналите UR1... URn, които се усилват от усилвателя и на свой ред пристигат на входа на ADC. Напрежението, преобразувано в цифров код, отива към контролера.

Схемата, разбира се, е много опростена, но принципът на мултиплексирането в нея е напълно възможно да се разгледа. Приблизително беше изграден модулът за въвеждане на аналогови сигнали на MSTS контролери (микропроцесорна система от технически средства), произвеждан от Смоленск PC "Prolog". Появата на контролера MTSTS е показана на Фигура 9.

Фигура 9. Контролер MTSTS

Освобождаването на такива контролери отдавна е прекратено, въпреки че в някои места далеч не е най-доброто, тези контролери все още служат днес. На мястото на тези музейни експонати идват администраторите на нови модели, основно внос (китайско) производство.

За да свържете текущи сензори 4... 20 mA, се препоръчва да се използва двужилен екраниран кабел с напречно сечение на проводници от поне 0,5 мм2.

Ако контролерът е монтиран в метална кутия, се препоръчва да се свържат защитни плитки към заземителната точка на шкафа. Дължината на свързващите линии може да достигне повече от два километра, което се изчислява от съответните формули. Няма да броим нищо тук, но вярваме, че това е така.

Нови сензори, нови контролери

С появата на нови контролери се появиха нови аналогови сензори, работещи под протокола HART (магистрален адресируем дистанционен преобразувател), което се превежда като "Трансмитер, адресиран дистанционно през багажника".

Изходният сигнал на датчика (полево устройство) е аналогов сигнал на ток от 4... 20 mA, на който е насложен честотен модул (FSK - честотно превключване) на цифрова комуникация.

Фигура 10. Изход на аналогов сензор HART

Фигурата показва аналогов сигнал и около него, като змия, синусоидни бобини. Това е модулиран с честота сигнал. Но това изобщо не е цифров сигнал, все още не е признат. На фигурата е забелязано, че честотата на синусоида при предаване на логическа нула е по-висока (2.2KHz), отколкото при предаване на единица (1.2KHz). Предаването на тези сигнали се осъществява чрез ток с амплитуда на симулация ± 0,5 mA.

Известно е, че средната стойност на синусоидалния сигнал е нула, поради което предаването на цифрова информация не влияе на изходния ток на сензора 4... 20 mA. Този режим се използва при конфигуриране на сензори.

HART комуникацията се осъществява по два начина. В първия случай, стандартният, само две устройства могат да обменят информация по двупроводна линия, а аналоговият изходен сигнал 4... 20 mA зависи от измерената стойност. Този режим се използва при настройване на полеви устройства (сензори).

Във втория случай могат да бъдат свързани до 15 сензора на двупроводна линия, чийто брой се определя от параметрите на комуникационната линия и мощността на захранващия блок. Това е многоточков режим. В този режим всеки сензор има адреса си в диапазона 1... 15, през който управляващото устройство има достъп до него.

Сензорът с адрес 0 от комуникационната линия е деактивиран. Обменът на данни между сензора и контролния уред в многоточков режим се осъществява само чрез честотен сигнал. Текущият сигнал на сензора е фиксиран на необходимото ниво и не се променя.

Данните при многоточковата комуникация означават не само действителните резултати от измерването на наблюдавания параметър, но и цял набор от всички видове патентована информация.

Преди всичко това са сензорни адреси, команди за управление, настройки. И цялата тази информация се предава чрез двупроводни комуникационни линии. Възможно ли е да се отървем от тях? Това обаче трябва да се направи внимателно само в случаите, когато безжичната връзка няма да повлияе на сигурността на наблюдавания процес.

Оказва се, че можете да се отървете от кабелите. Още през 2007 г. бе публикуван стандарт WirelessHART, предавателната среда е нелицензираната 2.4 GHz честота, на която работят много компютърни безжични устройства, включително безжични локални мрежи. Поради това устройствата WirelessHART могат да се използват без никакви ограничения. Фигура 11 показва безжичната мрежа WirelessHART.

Фигура 11. Безжична безжична HART

Това са технологиите, които заменят старата аналогова линия. Но тя не се отказва от позицията си, широко се използва, когато е възможно.

Разлика в 2-жилно и 3-проводно свързване за сензори за налягане

Каква точно е разликата между 4-20 mA изходен сигнал в 2- и 3-проводна верига? Отговорът на този въпрос е най-добър от гледна точка на потребителя: Изходният сигнал в 2-жична технология означава:

  • Само един кабел с два проводника, през който е захранен този датчик, е свързан към такъв датчик и изходът на сигнала 4-20 mA се предава чрез едни и същи два проводника;
  • по-малко чувствителни към смущения (особено при ниски съпротивления при натоварване);
  • сензорът (преобразувателят) не се повреди, ако захранването е включено неправилно (в случай на погрешна полярност на захранването), ако има късо съединение.

Единственото предимство на 3-жичната технология е, че са възможни по-високи омични натоварвания, т.е. настоящият цикъл може да работи и на измерващо устройство със сравнително висок импеданс на входа.

Заключение: С изключение на високите изисквания за омично натоварване, 4-20 mA в 2-жична схема на свързване предлага на потребителя повече предимства, включително в сравнение с други сигнали, например 0-10 V.

Препоръки за избор и свързване на кабела

За да свържете сензори и датчици с изход от 4-20 mA, се препоръчва да използвате кабел, който се състои от екранирана усукана двойка с напречно сечение на спираловиден проводник с размери най-малко 0,5 мм. Кабелният щит е свързан към защитна заземителна (РЕ). В случай, че контролерът, към който е свързан датчикът, е монтиран в метален щит, тогава екранът трябва да бъде свързан към заземяването на екрана

Схема на свързване на RCD без заземяване

За необходимостта да се инсталира защитно устройство в места с повишена опасност от токов удар, може би всичко е чуто. Въпреки това, много от електротехниците, между които често има професионалисти, по някаква причина са убедени, че свързването на RCD без заземяване в двупроводна мрежа е невъзможно, което води или до скъпа модернизация на вътрешната електрическа мрежа, или до изоставянето на RCD.

Въпреки това, такъв предразсъдък е погрешен в същността си, защото има само два щифтови конектора на RCD и просто няма място за фиксиране на заземяващия проводник! И принципът на работа на такива устройства не изисква свързване към заземяване.

Това се потвърждава не само от тази статия, но и от много случаи, когато RCD, свързан към трижилна мрежа, в която има заземяване, функционира перфектно и за дълго време, дори и въпреки повредата на заземяването (например счупена заземяваща жичка), продължава да изпълнява своите защитни функции.

Възможно ли е да свържете RCD без заземяване

Както вече разбрахме, има смисъл да инсталирате RCD дори с конвенционална двужична схема на свързване, където има само фаза и нула. И за по-голяма яснота и по-добро разбиране на необходимостта от инсталиране на допълнителна защита, нека да определим как функционира RCD и тогава ще представим типична ежедневна ситуация.

Всъщност РКЗ може да се счита за вид "калкулатор". Свързващата схема на RCD без заземяване е много проста - фазови и неутрални проводници минават през устройството, натоварването, на което се наблюдава и сравнява внимателно.

В случай на повреда на електрическата мрежа или на консуматора в мрежата има т.нар. Теч на ток - същият ток, който протича през повредената изолация. Магнитудът на този ток обикновено е изключително малък - десетки и стотици милиампери - но е достатъчен, за да причини сериозни щети на човешкото здраве.

Така устройството за защитно изключване сравнява тока, преминаващ през фазовите и неутралните проводници, а в случай на отклонение от тези стойности той отваря контактите, като по този начин прекъсва захранването с електричество в повредената част на мрежата. От теорията нека да преминем към напълно разбираема ежедневна ситуация.

Например, в банята има монтирана перална машина. Окабеляване две жични фаза и нула, без заземяване. RCD още не е инсталиран. Сега си представете, че изолацията и фазовият проводник на пишещата машина са повредени, тя започва да докосва металното тяло на пишещата машина, т.е. металната кутия на машината беше заредена.

Сега дойдете на пишеща машина и докоснете тялото му. В този момент ще станете диригент и ще тече електрически ток. Електрически ток ще тече през теб, докато освободиш металната кутия. Междувременно вие сте напукани и удряте от течащия ток и няма надежда за защита, която ще изключи повредената зона. Надявам се само на собствената си воля (или губите съзнание и падате).

Ако RCD е инсталиран, когато докосне металната кутия, която е захранвана, тогава RCD незабавно ще почувства изтичане на ток и ще работи, като изключи повредената зона.

Защо? Защото при първите признаци на "кос" на тока върху фазовите и нулевите проводници автоматиката ще работи и машината просто ще остане без енергия! Лице едва ли щеше да има време да почувства леко гъделичкане в тялото и би било по-озадачено от звученето на релето от коридора, отколкото от необичайни усещания.

Освен това този път е толкова кратък, че човек практически не се чувства електрически ток. В интернет има видеоклип за тестване на RCD и по този начин човек се заема с открит проводник, който е свързан със защитно устройство за изключване, човекът е докоснал жицата - RCD моментално е работил (дори не чувствал дискомфорт).

LLC "SIB Controls"

3-жична RTD връзка

Комбинацията между двужилни и четирижилни кабелни RTD температурни сензори е трижилна верига, която изглежда така:

Волтметър "А" измерва сумата от напреженията на RTD и на дъното на текущия олово. Волтметърът "В" измерва спада на напрежението само в горната част на жицата. Ако и двата проводника имат същата съпротива, разликата между показанията на волтметъра "А" и волтметъра "B" ще доведе до спад на напрежението на RTD датчика:

VRTD = Vmeter (A) - Vmeter (В)

Ако съпротивленията на двата свързващи проводника са точно еднакви (включително електрическото съпротивление на всякакви връзки в измервателния контур), тогава изчисленото напрежение ще съответства точно на напрежението на RTD сензора и няма да има грешка поради паразитната устойчивост на свързващите проводници. Но всяка разлика в съпротивлението на проводниците веднага влияе върху точността на измерванията. По този начин виждаме, че веригата RTD с три свързващи проводника намалява цената на връзката (чрез спестяване на кабелни продукти по отношение на схемата за четирижилни връзки), но използването на тази схема на свързване оказва неблагоприятно въздействие върху точността на измерване.

Трябва да се разбере, че в реалните приложения за научноизследователска и развойна дейност с трижична електрическа схема не се използват индикаторните волтметри. На практика, когато се използват RTD, се използват аналогови или цифрови схеми, които определят размерите на напреженията и извършват необходимите изчисления за компенсиране на спада на напрежението в съпротивлението на свързващите проводници. Волтметрите, показани в диаграмите на три и четири проводникови схеми, служат само за илюстриране на фундаментални концепции, а не за демонстриране на практични решения на веригата. Практична електронна схема за трижична RTD връзка е показана на следната фигура:

Необходимо е отново да се наблегне на фундаменталното ограничение на всяка трижилна верига: компенсацията за съпротивлението на проводниците е възможно по-точно, колкото съпротивленията на свързващите сигнални проводници са еднакви един с друг. Това налага ограничение на използвания кабел. Обикновено за свързване на RTD се използват инструментални кабели, специално предназначени за тази цел.