Меню

Измерители мощности 4 20ма



Программа TINA-TI и моделирование электрических схем. Задатчик — измеритель — масштабатор тока 4-20 мА. Часть 1

Продолжение цикла статей. Начало в «Радиоежегоднике» вып. 20 – 23

Сразу хочу поблагодарить читателей, проявивших интерес к моей конструкции, опубликованной в [1], при обсуждении на форуме РадиоЛоцман [2].

Вначале была идея дополнить, описанный ранее Задатчик тока 4-20 мА, отдельной приставкой, дающей возможность в цифровом виде отображать не только значение тока в миллиамперах, но и масштабировать его в значение соответствующей физической величины (давления, уровня, расхода и т.д.). Однако в процессе обсуждения будущей конструкции мастера КИПиА и наладчики выразили желание иметь более функциональный прибор – «три в одном».

Задатчик – измеритель – масштабатор тока 4-20 мА

На фото слева (Рисунок 1): так выглядит Задатчик тока 4-20 мА, описанный в моей предыдущей статье, после нескольких лет эксплуатации; а на фото справа (Рисунок 2) новая разработка: Задатчик – измеритель – масштабатор тока 4-20 мА перед началом опытной эксплуатации.

Рисунок 1. Рисунок 2.

Проницательный читатель, внимательно рассматривая немногочисленные органы управления на новом приборе, уже может сделать свои заключения о его принципе действия. Но «законы жанра» требуют более подробного и последовательного описания.

Как правило, в процессе наладки систем автоматизации приходится оперировать не с отвлеченными миллиамперами «токовой петли», а с реальными физическими параметрами: давление, уровень, расход, температура и т. д., – которые, в свою очередь, выражены в Па, кПа, МПа, кгс/см 2 , м, см, л/мин, м 3 /ч, %, °С и т. п. К тому же стандартный ряд верхних пределов измерений представляет собой последовательность «некруглых» чисел: 6.3, 10, 16, 25, 40, 63…

И хотя перерасчет (масштабирование) значений тока в цифровое значение физического параметра несложен, – в пределах четырех арифметических действий, – но в «в уме» его сделать трудно. Поэтому на практике обычно ограничиваются оценкой «на глазок» или, в лучшем случае, используют какие-то таблицы. Шкала стрелочного индикатора, предложенная для Задатчика тока 4-20 мА (Рисунок 3), эту проблему решала лишь частично. Очевидно, что цифровой индикатор предпочтительнее.

Рисунок 3. Шкала стрелочного индикатора Задатчика тока 4-20 мА.

На рынке оборудования предлагается достаточно большое количество разнообразных моделей приборов, предназначенных для измерения и наладки средств автоматизации. Я остановлюсь лишь на сравнительно недавно появившемся Измерителе токовой петли ИТП-11 [3]. (Рисунок 4).

Внешний вид ИТП-11
Рисунок 4. Внешний вид ИТП-11 – http://www.owen.ru/catalog/47630385.

Прибор ИТП-11 предназначен для измерения и индикации физических величин, преобразованных в унифицированный сигнал постоянного тока от 4 до 20 мА. Прибор содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для оцифровки измеренного сигнала в токовой петле. Оцифрованный сигнал поступает в микроконтроллер (МК), где осуществляется цифровая фильтрация сигнала, а также коррекция и масштабирование. Полученное значение сигнала выводится на цифровой индикатор. Питание измерителя от токовой петли (2-проводная схема подключения, падение напряжения не более 7 В). Монтажная часть прибора имеет форму и габариты стандартной сигнализационной лампы.

На мой взгляд, этот прибор хорошо подходит для работы в паре с Задатчиком тока 4-20 мА. Однако наладчики убедили меня в том, что им будет неудобно постоянно манипулировать тремя кнопками, а лучшим вариантом будет малогабаритный тумблер для переключения режима индикации «4-20 мА» – «МАСШТАБ.» (масштабированное значение). Для выбора значений из стандартного ряда верхних пределов измерений решено было использовать галетный переключатель, например, от неисправного мультиметра (см. Рисунок 2).

Читайте также:  Методы измерения мощности презентация

И вот другие, пожалуй, самые принципиальные пункты технического задания:

  • Измеритель и масштабатор должны быть выполнены без применения МК на элементах широкого применения с использованием недорогой цифровой измерительной панели с ЖК-индикатором, например, EC-213B (DCV ±200 мВ) или аналогичной.
  • Питание измеритель и масштабатор должны получать по токовой петле 4-20 мА с падением напряжения не более 5.5 В. Питание ЖКИ измерительной панели – 9-вольтовая батарея 6F22.
  • Погрешность измерения и масштабирования – не более 1% ±3 ед. мл. разряда индикатора.

Описание схемы

Имея продуманное техническое задание, можно начинать прорабатывать основные схемные решения. Я не буду подробно останавливаться на самом процессе разработки схемы, изображенной на Рисунке 5, а отмечу только основные моменты.

Рисунок 5. Задатчик – измеритель – масштабатор тока 4-20 мА. Схема электрическая принципиальная.

Основой задатчика тока 4-20 мА является микросхем DA1 LM317. Он подробно описан в [1] и представляет собой двухполюсник, выполняющий функции регулируемого стабилизатора постоянного тока. Причем, отдельного источника питания для него не требуется, и устройство с соблюдением полярности может быть включено в любой участок токовой цепи. При проведении наладочных или ремонтных работ его обычно включают вместо датчика технологического параметра.

Микросхема VD3 «идеального стабилитрона» TL431 одновременно выполняет функции источника питания +5 В (задается резисторами R2, R3) и опорного напряжения около +2.5 В (выв. 3).
Резистор R1 (10 Ом) является токоизмерительным. При протекании через него тока 4…20 мА согласно с законом Ома падение напряжения на нем составит –40…–200 мВ относительно общего провода.

Операционные усилители (ОУ) DA2.1 и DA2.2 на микросхеме LM358 выполняют функцию усиления и нормализации измерительного сигнала. ОУ DA2.2 используется для непосредственного измерения тока, он преобразует входной ток 0…20 мА в выходное напряжение 0…2 В. ОУ DA2.1 масштабирует входной ток 4…20 мА в выходное напряжение 0…2 В. Оба ОУ включены по типовой схеме инвертирующего усилителя. С помощью резистора R7, подключенного к источнику опорного напряжения около +2.5 В, осуществляется сдвиг характеристики преобразования ОУ DA2.1 от нуля к 4 мА.

Галетным переключателем SA3 осуществляется выбор верхних пределов масштабатора из ряда стандартных значений. Масштабирование выполняется с помощью простых резистивных делителей R16…R39. Подстроечными резисторами обеспечивается возможность калибровки соответствующих диапазонов масштабатора.

Переключение тумблера SA1 в положение «ИЗМЕРЕНИЕ» дает возможность измерять и масштабировать до 20 мА ток, протекающий через гнезда «+ ИЗМЕРЕНИЕ –». При этом цепи задатчика тока 4-20 мА на микросхеме DA2 от измерительных цепей отключаются полностью.

Использованная литература и ссылки

Источник

Измерители мощности 4 20ма

Преобразователь избыточного давления РПД-И 0-0.16МПа, 4-20мА, М20х1.5 кл.т.0.5 (00000029146)

  • Код товара 1722842
  • Артикул 00000026146
  • Производитель РОСМА

Сделано
в России

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь DC/f MCZ CFC 4-20MA

  • Код товара 6826465
  • Артикул 8461490000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала термосопротивления WTZ4 PT100/4 C 0/4-20mA

  • Код товара 288508
  • Артикул 8432280000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала термосопротивления WTS4 PT100/4 C 0/4-20mA

  • Код товара 7076064
  • Артикул 8432270000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Читайте также:  Виды кондиционеров потребляемая мощность

Преобразователь сигнала термосопротивления WTS4 PT100/3 C 0/4-20mA

  • Код товара 8880730
  • Артикул 8432150000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала термосопротивления WTZ4 PT100/3 C 0/4-20mA

  • Код товара 3106921
  • Артикул 8432160000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала термосопротивления WTZ4 PT100/2 C 0/4-20mA

  • Код товара 3369089
  • Артикул 8432220000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала термосопротивления WTS4 PT100/2 C 0/4-20mA

  • Код товара 9498210
  • Артикул 8432210000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой WAS4 CCC DC 4-20/0-20MA

  • Код товара 1208504
  • Артикул 8445010000
  • Производитель Weidmueller

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой DI350 4-20mA/0-100.0

  • Код товара 462579
  • Артикул 7940010185
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой LPD350 4-20mA/0-100.0

  • Код товара 3280964
  • Артикул 7940010163
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой LPD450F 4-20mA

  • Код товара 8864926
  • Артикул 7940010236
  • Производитель Weidmueller

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой PTX800A 4-20mA

  • Код товара 8270836
  • Артикул 7940010243
  • Производитель Weidmueller

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой PTX800A 4-20mA/RO/AO

  • Код товара 4671921
  • Артикул 7940014374
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой WAS5 CVC 4-20mA/0-10V

  • Код товара 9378823
  • Артикул 8540230000
  • Производитель Weidmueller

С этим покупают Посмотреть

Преобразователь сигнала с гальванической развязкой WAZ5 VCC 0-10V/4-20MA

  • Код товара 6746844
  • Артикул 8540300000
  • Производитель Weidmueller

Преобразователь 4. 20мA 0. 10В RMCN22BD

  • Код товара 9814443
  • Артикул RMCN22BD
  • Производитель Schneider Electric

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, НОМ. ПИТАЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ 24В AC/DC, 3-ХОДОВАЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА, ВХОД: 0-60МВ, 0-100МВ, 0-300МВ, 0-500MВ, 0-1В, 0-2В, 0-5В, 0-10 0-20В, 2-10В, 0-5MA, 0-10MA, 0-20MA, 4-20MA, +-5MA, +-20MA, ВЫХОД: 0 .

  • Код товара 6288176
  • Артикул 3RS7006-1FE00
  • Производитель SIEMENS

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, НОМ. ПИТАЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ 24 . 240В UC, 3-ХОДОВАЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА, ВХОД: 0-60МВ, 0-100МВ, 0-300МВ, 0-500MВ, 0-1В, 0-2В, 0-5В, 0-10 0-20В, 2-10В, 0-5MA, 0-10MA, 0-20MA, 4-20MA, +-5MA, +-20MA, ВЫХОД:

  • Код товара 3509920
  • Артикул 3RS7006-1FW00
  • Производитель SIEMENS

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, НОМ. ПИТАЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ 24 . 240В UC, 3-ХОДОВАЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА, ВХОД: 0-60МВ, 0-100МВ, 0-300МВ, 0-500MВ, 0-1В, 0-2В, 0-5В, 0-10 0-20В, 2-10В, 0-5MA, 0-10MA, 0-20MA, 4-20MA, +-5MA, +-20MA, ВЫХОД:

  • Код товара 9166871
  • Артикул 3RS7006-2FW00
  • Производитель SIEMENS

  • Покупателям
    • Способ оплаты
    • Доставка
    • Акции
    • Скидки и баллы
    • Адреса магазинов
    • Договор оферты
  • Компания ЭТМ
    • О компании
    • Сервис iPRO
    • Электрофорум
    • ЭТМ Вакансии

Центр поддержки и продаж

  • Электрика
  • Свет
  • Крепеж
  • Безопасность

Мы в социальных сетях

  • Повышение квалификации
  • Часто задаваемые вопросы
  • Нашли ошибку?
  • Центр обращений

© 2021 Компания ЭТМ — Копирование и использование в коммерческих целях информации на сайте www.etm.ru допускается только с письменного одобрения Компании ЭТМ. Информация о товарах, их характеристиках и комплектации может содержать неточности

Ваш город: Выберите город

Я подтверждаю свое согласие на обработку персональных данных согласно Политике обработки персональных данных

Источник

Испытатель токовых входов 4-20 мА

В промышленной автоматике широко применяются датчики с токовыми выходами от 4 до 20 мА. Первое из этих значений соответствует нижней границе диапазона измеряемой величины, вторая — верхней. Поясню на абстрактном примере: некий датчик измеряет количество кошек в подвале в диапазоне от 0 до 500 кошек. Нулю кошек соответствует 4 мА, пятистам кошкам — 20 мА. Предположим, что сейчас в подвале 200 кошек. Вычисляем ток, который устройство должно выдать в линию: I=4+200((20-4)/500)=10,4 мА. Теперь перенесёмся на сторону принимающего устройства и вычислим по этому значению тока количество кошек: N=(10,4-4)(500/(20-4))=200 кошек. К точности сопротивления линии и нагрузки в приёмнике никаких требований не предъявляется: в датчике расположен стабилизатор тока, благодаря которому напряжение, приложенное к линии, будет автоматически выставлено именно таким, какое требуется для получения заданного тока. Конечно, «в продакшене» там вместо кошек будут скучные градусы или мегапаскали. А если ток упадёт до нуля мА, это будет считаться обрывом линии.

Читайте также:  Мощность помпы для стиральной машины

Имея источник стабильного напряжения в 5 В и переменный резистор с характеристикой A, лекго получить напряжение, плавно меняющееся от 0 до 5 В. Это напряжение можно подать на источник тока, управляемый напряжением (ИТУН), схема которого показана ниже. Здесь R1 — резистор, определяющий верхний предел регулировки тока (5 В / 250 Ом = 0,02 А), а RL — суммарное сопротивление линии и нагрузки, при изменении которого в определённых пределах ток не меняется. Схема позволяет имитировать как аварийные (ток от 0 для 4 мА), так и штатные (ток от 4 до 20 мА) ситуации.

Перейдём к полной схеме прибора:

Питается он от однополярного источника напряжения от 20 до 24 В (на схеме не показан). Мастером выбран готовый импульсный повышающий преобразователь, питаемый от «Кроны». На плате преобразователя имеется подстроечный резистор, которым следует выставить около 22 В. Следует учитывать, что при повышенной влажности определённую опасность может представлять даже это напряжение.

Наконец, третий ОУ включён рассмотренным выше способом, отчего он становится источником стабильного тока от 0 до 20 мА. Схемы на втором и третьем ОУ снабжены подстроечными резрсторами, позволяющими максимально точно подобрать коэффициенты усиления.

Для повышения надёжности прибор снабжён защитными диодами и термисторами с положительным температурным коэффициентом.

Корпус мастером выбран готовый, типа Hammond 1593PBK. Но обычная распаечная коробка значительно дешевле, а по прочности ничуть не хуже. В передней панели мастер проделывает отверстия под светодиод и переменный резистор. Отверстие малого диаметра предназначено для фиксатора, защищающего корпус переменного резистора от проворачивания.

Поверх этих отверстий мастер приклеивает шкалу, совместив окружности на ней с просверленными отверстиями:

Затем он устанавливает на свои места переменный резистор, светодиод и выключатель питания:

Вот и готова передняя панель прибора:

Мастер добавляет в устройство повышающий преобразователь:

И настраивает его на напряжение порядка 22 В (очень большая точность здесь не требуется):

Взяв микросхему LM324, содержащую целых четыре ОУ (один из них останется незадействованным), мастер собирает схему на печатной плате, но подойдёт и макетная:


Размещает плату в корпусе и подключает её к повышающему преобразователю, светодиоду, переменному резистору и щупам:

Наконец, мастер приступает к испытанию прибора:

Проверить необходимо:

— напряжение +5 В между выходом стабилизатора 7805 и общим проводом
— напряжение +10 В между выходом первого ОУ и общим проводом
— напряжение, плавно меняющееся от 0 до 20 В, между выходом второго ОУ и общим проводом
— напряжение, плавно меняющееся от -10 до +10 В, между выходами второго и первого ОУ
— ток, плавно меняющийся от 0 до 20 мА, на выходе источника тока, собранного на третьем ОУ.

Источник