Датчики для систем автоматизации
 Скачать 1.03 Mb.
|
                       Датчики для систем автоматизации Сегодня ОАО «НИИЭМ» предлагает потребителям более 250 модификаций датчиков, которые занимают достойное место на рынке приборов. Но как не растеряться и сделать правильный выбор? Что надежнее и проще в эксплуатации – российские разработки или зарубежные аналоги? Авторы статьи дают информацию о первичных датчиках и разъясняют особенности этих приборов для того, чтобы помочь разобраться в их преимуществах и недостатках. ОАО «НИИЭМ», г. Истра Что измеряют датчики фирмы НИИЭМ В целом датчики, разработанные и выпускаемые НИИЭМ, можно разбить на две группы – это датчики измерения тока и напряжения, и датчики активной мощности. Однако такая квалификация датчиков будет весьма условной если вспомнить, что сегодня НИИЭМ предлагает потребителям более 250 модификаций указанных датчиков. Основная цель настоящей статьи и заключается в том, чтобы дать разработчикам и эксплуатационникам информацию о первичных датчиках, разъяснить особенности этих приборов и помочь разобраться в их преимуществах и недостатках. Вооруженный этими знаниями потребитель сегодня решает сам: использовать отечественные приборы или сделать выбор в пользу зарубежных аналогов, которые в широком ассортименте присутствуют на рынке. Датчики измерения тока и напряжения Это самая многочисленная группа приборов и физические принципы, лежащие в основе этих датчиков, так или иначе, повторяются во всех остальных модификациях. Любой ток, протекающий по проводнику, создает вокруг этого проводника магнитное поле. Измеряя величину и направление этого магнитного поля, можно определить величину, направление и форму протекающего тока. Отсюда и основное преимущество датчиков тока, реализующих указанный принцип работы: они измеряют любой вид тока без разрыва токовой цепи и с гальванической развязкой выходного сигнала от токовой цепи. Поэтому, даже несмотря на большую стоимость, датчики измерения тока успешно заменяют токовые шунты и трансформаторы тока. Универсальные датчики тока Универсальность датчиков заключается в том, что одним и тем же прибором можно измерять постоянные, переменные и импульсные токи. Для этого в конструкцию датчика кроме концентратора магнитного поля входит так называемый датчик Холла – миниатюрный полупроводниковый прибор, определяющий величину и направление магнитного поля проходящего тока. Таблица 1. Основные технические характеристики выпускаемых датчиков измерения постоянного и переменного токов (ДТХ, ДТР) Конструктивно датчик тока представляет из себя миниатюрный автономный модуль, электронная начинка которого питается от постоянного напряжения ±15 В*. Потребитель должен только пропустить токовую шину через отверстие в корпусе датчика тока. Выходной сигнал такого датчика строго пропорционален измеряемому току. Понятно, что в зависимости от величины измеряемого тока и внешних условий эксплуатации датчиков меняется диаметр отверстия и конструкция корпуса этих приборов. На рис. 1 представлены типовые образцы датчиков тока, серийно выпускаемых НИИЭМ. В табл. 1 приведена классификация универсальных датчиков серии ДТХ в зависимости от величины измеряемого тока. Из табл. 1 видно, что диапазон измерения тока датчиков серии ДТХ составляет от десятков миллиампер и до трех тысяч ампер. Наиболее популярными и часто используемыми являются датчики ДТХ-50 ÷ ДТХ-200 (рис. 2, а). Такие модули имеют минимальные размеры, массу и монтируются, как правило, на печатной плате. Для этого служат выводные ножки датчика, которые впаиваются в металлизированные отверстия печатной платы и изготовлены со стандартным шагом 2,5 мм. Одновременно выводные ножки являются и элементами крепежа датчика. При необходимости использования датчиков ДТХ в более жестких условиях, связанных с внешними механическими воздействиями, предусмотрена более жесткая конструкция датчика (ДТХ-Т на рис. 2, б). Электрическое соединение датчика ДТХ-Т осуществляется с помощью разъема. Из табл. 1 видны основные преимущества датчиков ДТХ и ДТХ-Т: высокая точность измерений (до 1%), гальваническая развязка, малые габаритно-массовые размеры и температурный дрейф характеристик. Диаметр отверстий под токовую шину колеблется от 10 мм (ДТХ-50) и до 40 мм (ДТХ-3000). Разъемные датчики тока Большое количество модификаций датчиков обеспечивает свободу выбора пользователям этих приборов. Однако существует целая отрасль измерений, которая принципиально не может использовать вышеописанные стационарные датчики. Это касается вопросов мониторинга токовых цепей, которые давно собраны и функционируют. Кроме того, целый ряд производств с непрерывным циклом работы не допускает длительного отключения токовых цепей и переустановки оборудования. Для таких случаев незаменимыми оказываются разъемные датчики тока серии ДТР-01 и ДТХ-Ж (табл. 1). Основой таких датчиков является разъемный магнитопровод, позволяющий монтировать датчики непосредственно на токовой шине, без разрыва последней и с гальванической изоляцией измеряемого тока от измерительных цепей. При необходимости датчики можно закрепить и на DIN-рейке. При протекании измеряемого тока по шине, охватываемой магнитопроводом, в обмотке датчика наводится ток, пропорциональный измеряемому току. Выходной сигнал с обмотки подается либо на выпрямитель (детектор) амплитудных значений (маркировка датчика ДТР-01), либо на детектор истинных среднеквадратичных значений (ДТР-01 RMS). Напряжение постоянного тока с выхода детектора преобразуется в сигнал интерфейса «токовая петля 4–20 мА». Разъемные датчики тока относятся к числу последних разработок НИИЭМ и на сегодняшний день освоено производство только двух модификаций датчиков, внешний вид которых представлен на рис. 4. Датчик ДТР-01 рассчитан для монтажа на круглой шине и предназначен для измерения токов в диапазоне от 5 до 300 А с допустимой перегрузкой по входному току в 1,5 раза. Разъемная конструкция датчика ДТХ-1000Ж, ДТХ-1500Ж или ДТХ-3000Ж позволяет закрепить его на плоской шине. Соответственно номинальный измеряемый ток у этих датчиков 1000, 1500 или 3000 А.
|