Jaká je charakteristika snímače?

Výstupní signál snímače, obvykle představující změnu některého energetického parametru při různých hodnotách vstupního signálu, musí být v určité předem stanovené závislosti na měřené (vstupní) veličině. Pokud taková závislost existuje, lze zařízení zavolat měření, protože Na základě úrovně jeho výstupního signálu lze určit hodnotu vstupního parametru.

Statické charakteristiky snímačů

Závislost mezi výstupem (2f_Bblx) a vstup (X_in) hodnoty prvků (tj. Х_out = DAvkh)), získaný v ustáleném (rovnovážném) stavu, se nazývá statická charakteristika živel.

Ve vztahu k měřicím prvkům se někdy nazývá statická charakteristika kalibrace. Je velmi důležité, aby tato vlastnost byla jednoznačný, těch. tak, aby každá hodnota výstupní veličiny odpovídala jediné hodnotě vstupní veličiny (a naopak). Příklady jednoznačných statických charakteristik jsou na Obr. 2.1, a, nejednoznačné – na Obr. 2.1, b-c.

Rýže. 2.1. Statické vlastnosti různých objektů: а — hladké jednohodnotové (lineární a nelineární); б — hladké nejednoznačné nelineární; v – s výraznou nelinearitou

Křivky znázorněné na Obr. 2.1, б, jsou klasifikovány jako nejednoznačné, protože stejné hodnoty X_v|x (přerušovaná čára) lze získat s různými hodnotami Х_in. Navíc spodní charakteristika na Obr. 2.1, b má vodorovný řez, tzn. v této oblasti hodnoty odpovídají různým hodnotám Х_in, co znamená necitlivost prvku v tomto rozsahu změn Х_in; totéž platí pro vodorovné řezy grafů znázorněných na Obr. 2.1, c.

Grafy zobrazené na Obr. 2.1, c, patří mezi charakteristiky s výraznou nelinearitou, ve kterých jsou body, kde linearizace není možná (body s prudkou změnou znaménka nebo velikosti derivace). Pro senzor jsou takové charakteristiky ve většině případů nepřijatelné (kromě případů, kdy mluvíme o reléových (binárních) nebo digitálních prvcích (pravý graf na obr. 2.1, c).

Pro usnadnění indikace a převodu signálu a také pro zjednodušení analytického výpočtu řídicích systémů je žádoucí, aby byla statická charakteristika lineární, těch. vypadala jako rovná čára. Pokud graf statické charakteristiky vypadá takto, pak se charakteristika (a prvek) nazývá lineární (lineární) a rovnice má tvar

kde К – tečna úhlu sklonu přímky k ose úsečky, А — stálý.

Jinak se nazývá charakteristika nelineární.

Jak již bylo zmíněno, většina prvků používaných v reálných systémech je nelineárních, což značně komplikuje analytické výpočty systémů. V mnoha případech jsou však statické charakteristiky obecně nelineární, ale v některých oblastech je viditelná lineární závislost.

Je třeba mít na paměti, že při použití systémů automatického řízení s konstantní nastavenou hodnotou Х₃ odchylky Х_out z hodnoty Х₃ jsou obvykle malé, takže nelineární statické charakteristiky v rámci těchto malých odchylek lze často považovat za lineární.

Rýže. 2.2. Grafická linearizace statické charakteristiky v blízkosti bodu а

V analytickém výzkumu se člověk uchýlí k buď grafická linearizace statické charakteristiky v blízkosti bodu Х_>, nebo (je-li charakteristika dána rovnicí) k expanzi známé funkce X_out = DH_in) do Taylorovy řady v blízkosti pracovního bodu odpovídající Х₃, pro první dva termíny expanze.

V prvním případě přes operační bod а nakreslí se tečna ke statické charakteristické křivce (pokud je to možné) a přímo z grafu se určí parametry přímky – úhel sklonu a segmenty odříznuté na osách ach 6 (obr. 2.2). Je známo, že rovnice přímky v úsecích má tvar

kde а и b — segmenty (s přihlédnutím ke znaménku) odříznuté na osách Х_in a podle toho.

Odtud rovnice přímky nabývá tvaru

kde S — citlivost prvku v inflexním bodě křivky (S = b/a).

V druhém případě známá rovnice Х_out = JBX) expanduje do Taylorovy řady v blízkosti bodu а:

Tlaková čidla Kurant jsou určeny pro provoz v systémech měření, regulace, regulace a řízení technologických procesů a zajišťují plynulou přeměnu přetlaku Kurant DI, absolutního tlaku Kurant DA, vakua Kurant DR, přetlaku-vakua Kurant DIV a rozdílu tlaků Kurant DD na jednotný přímý proudový (napěťový) signál).
Verze snímačů jsou k dispozici pro použití v kontaktu s potravinami. Courantové tlakové snímače se dodávají se spodním limitem měření rovným nule nebo (pro měření refrakčního tlaku) s posunutou „nulou“ umístěnou mezi horním a dolním limitem měření, což umožňuje měřit tlak s posunem „nuly“, například atmosférický tlak.

Snímače tlaku Kurant DI, DA, DD lze použít pro měření hladiny kapalin hydrostatickou metodou v otevřených nebo uzavřených nádržích a snímače Kurant DD lze použít pro měření průtoku kapalin nebo plynu na omezovacím zařízení. Použití tlakových senzorů Kurant DD v kombinaci s napájením a extrakcí kořene umožňuje získat lineární závislost signálu na průtoku.

Z hlediska stupně ochrany pláště před účinky prachu a vody mají senzory v závislosti na modelu verze IP54, IP55, IP65, IP66, IP67 a IP68 v souladu s GOST 14254-96.

Senzory jsou navrženy pro provoz při atmosférických tlacích od 84,0 do 106,7 kPa (630 až 800 mmHg).

Snímače jsou určeny pro provoz při napájení ze stejnosměrného zdroje s napětím Up = 15 ÷ 36 V
(po dohodě – do 11 V ≤ Up ≤ 42 V) s nestabilitou do 2 % jmenovité hodnoty.

Snímače tlaku se dělí do dvou skupin:
– jednolimitní a
– jednotný multilimit.

V souladu s tím jsou snímače dodávány s jedním nebo několika rozsahy měření pro daný model, mohou být neladitelné a laditelné s jedním limitem a více limity;

Senzor s jedním limitem musí mít jeden limit měření (rozsah), vybraný z rozsahu specifikovaného pro model senzoru.

Na základě předem dohodnuté objednávky lze vyrobit jednolimitní snímač s laditelným elektronickým převodníkem, který poskytuje možnost nakonfigurovat snímač tak, aby kompenzoval meze měření v přípustném rozsahu hodnot, které splňují omezení:

Vícerozsahový snímač musí umožňovat konfiguraci (přepnutí) na jakýkoli rozsah v rozsahu specifikovaném pro model a splňující výše uvedenou podmínku,

kde DPmin a DPmax jsou minimální a maximální přípustné měřicí rozsahy snímače zvoleného modelu. DPmax se volí podle tabulek v závislosti na modelu snímače, K_д – spínací faktor, který může být od K_д = 1 k minimální hodnotě rovné K_д = 0,1 nebo Kd = 0,25 – v závislosti na verzi snímače a modulu elektroniky.

Meze dovolené základní chyby snímačů γ_о , vyjádřené jako procento rozsahu výstupního signálu, se rovnají ±0,15; ±0,25; ±0,5; ±1,0 % v závislosti na modelu, mezích měření a pořadí.

Maximální základní chyba ( γ_о ) snímače po restrukturalizaci jeho rozsahu s nezbytnou korekcí nuly a rozsahu, minimalizující odchylku od jmenovité charakteristiky snímače, by neměla překročit 0,25; 0,5; 1,0 a 1,5 % pro snímač s počáteční chybou (při dodání) 0,15; 0,25; 0,5 a 1,0 %.

Při obnovení původního limitu měření se obnoví chyba hlavního snímače (na chybu dodávky) pomocí nastavení „nula“ a „rozpětí“.

Snímače mají lineární statickou charakteristiku s rostoucím (nebo klesajícím) stejnosměrným proudovým nebo napěťovým signálem v závislosti na vstupní hodnotě v rozsahu 0÷5 mA, 0÷20 mA, 4÷20 mA, 1÷5 V

Konstrukce a princip činnosti snímače tlaku

Podle principu činnosti a zařízení se snímače dělí na manometrické (KURANT DI, DA, DV a DIV) a diferenční tlak (KURANT DD). Disponují membránovým primárním převodníkem a elektronickým modulem (jednotkou) s konstrukcemi určenými specifiky provozu, vlastnostmi a mezemi měření, vstupy pro napájení tlaku a konektory pro připojení ke komunikační lince.

Typ, model a verze snímače by měly být vybrány na základě celé sady funkcí a popisů uvedených v návodu k obsluze.

U manometrických snímačů absolutního tlaku Kurant DA převádí membránový prvek rozdíl tlaků regulovaného média vzhledem k absolutnímu (referenčnímu) tlaku v utěsněné dutině. Tyto snímače mají explicitní vstup pouze pro tlak řízeného média. Referenční tlak v utěsněné dutině musí být dostatečně stabilní, čehož se dosáhne čerpáním plynu z dutiny do vysokého vakua. V některých případech například v senzorech pro vysoké tlaky. stability je dosaženo bez hlubokého vakua pomocí elektronických prostředků kompenzace teplotních chyb.

U manometrických snímačů přetlaku Kurant DI, vakua Kurant DR a přetlaku – vakua Kurant DIV převádí membránový prvek tlak řízeného média na atmosférický tlak. U těchto snímačů je zřetelný vstup pro řízené prostředí (tryska apod.) a otvor nebo speciální kanál (například v kabelu) pro komunikaci s atmosférickým tlakem nebo dutinou s referenčním tlakem rovným atmosférickému tlaku. Referenční tlakovou dutinu lze izolovat od atmosférického tlaku, pokud lze ignorovat chybu způsobenou kolísáním referenčního tlaku. To obecně platí pro snímače tlaku s rozsahem větším než (2,5-10) MPa.

U snímačů diferenčního tlaku Kurant DD membránový prvek porovnává dva provozní tlaky regulovaného média a má dva explicitní vstupy, které zajišťují měření tlakového rozdílu. Tento snímač je nejuniverzálnější a lze jej použít k měření přetlaku a vakua. Charakteristickým rysem většiny snímačů diferenčního tlaku je, že jsou navrženy tak, aby měřily relativně malé tlakové rozdíly na pozadí výrazně většího přetlaku a mnohonásobného jednostranného přetížení tímto tlakem.

Podle konstrukce, úrovně specializace a unifikace se snímače dělí na jednolimitní a unifikované vícelimitní. Jednolimitní snímače se ve srovnání s unifikovanými vícelimitními snímači vyznačují větší specializací a rozmanitostí provedení:
● o bezpečnosti, provozních podmínkách, kontrolovaném prostředí;
● na konstrukci pouzder, tlakových vstupních zařízení, elektrických konektorů.

Prvky pouzdra jednomezních snímačů jsou vyrobeny převážně z nerezové oceli a slitin. Jednolimitní snímače, které jsou jednolimitní, mohou být dodávány s offsetovým rozsahem nebo s možností nastavení rozsahu. Unified multi-range senzory mají následující vlastnosti:
● mají modulární (avšak unifikovanou) konstrukci včetně mechanicky připojené primární měřicí jednotky s tenzometrem v ní umístěným a elektronikou;
● primární jednotka je vyrobena v pouzdře vyrobeném převážně z nerezové oceli a slitin;
● elektronické jednotky mají hliníkovou unifikovanou skříň dvou standardních provedení (kulaté a čtvercové) a v ní umístěný elektronický modul s prvky pro přepínání rozsahů a nastavení nuly a rozpětí;
● snímač je nakonfigurován a v případě potřeby spotřebitelem přepnut na jednu z modelových řad v rozsahu (obvykle) od 10 do 100 % maximální horní hranice. Rozsahy, do kterých lze snímač konfigurovat a přepínat, jsou uvedeny v objednávce;
● ovládací prvky nastavení pro unifikované vícelimitní snímače jsou umístěny pod pohodlně otevřeným krytem, ​​který je nezbytný pro přepínání a nastavování mezí. Toho je dosaženo blokovou konstrukcí pouzdra a prostornějším umístěním modulu elektroniky.