Четырехпроводная линия связи.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 18Следующая ⇒

Использует два отдельных провода для передачи питания и два отдельных провода для передачи информационного сигнала. На рис. 2.35. в верхней части условно изображен измерительный преобразователь, кабель связи, вторичный преобразователь в виде измерителя-регулятора, в нижней части структурная схема четырехпроводного подключения измерительного устройства.

Обозначения:

ИУ – измерительное устройство;

ВП – вторичный преобразователь;

х – измеряемый физический параметр;

ИП – измерительный преобразователь;

ИЭП – источник электропитания;

УОИ – устройство обработки информации;

UП – напряжение питания;

Между ИУ и ВП имеются линии связи (ЛС).

Обозначение трансформатора указывает на возможность применения гальванического разделения по питанию.

Достоинства:

o позволяет передавать все известные стандартные электрические сигналы;

o возможность применения внутри ИУ гальванического разделения (исключение влияния питающего сигнала, возможность подключения большого количества различных потребителей информации, обеспечение безопасности сигнальных цепей и обслуживающего персонала от воздействия питающего напряжения).

Недостатки: высокая стоимость линии связи.

Вывод: необходимо уменьшить количество проводов путем усложнения ВП и ИУ.

Трехпроводная линия связи.

Использует один отдельный провод для передачи питания, один отдельный провод для передачи информационного сигнала и один провод общий. На рис. 2.36 в верхней части условно изображен измерительный преобразователь, кабель связи, вторичный преобразователь в виде измерителя-регулятора, в нижней части структурная схема трехпроводного подключения измерительного устройства.

Изображенная на рис.2.36 линия связи используется для передачи сигналов напряжений. В данном случае общая шина является проводником передачи электрической мощности к измерительному преобразователю и также является проводником для передачи информационного сигнала. Из-за этого общий провод может являться источником погрешности, так как ток питания создает падение напряжения на сопротивлении этого провода.

На рис 2.37 и 2.38 изображены трехпроводные схемы для передачи сигналов тока, первая с общим плюсом, вторая с общим минусом.

Измерительное устройство преобразует входную физическую величину х в сигнал тока на выходе. Стабилизация тока Jc на выходе осуществляется с помощью датчика тока Rос, формирующего сигнал обратной связи (ОС). Управляя транзистором (см. рисунок выше), его током базы, ИП регулирует ток Jc. На стороне вторичного преобразователя ток сигнала Jc преобразуется в напряжение сигнала для УОИ.

В первом случае ток сигнала протекает по проводу +UП и возвращается по проводу Jc через нормирующий резистор RН. На стороне вторичного преобразователя нормирующее сопротивление RН преобразует сигнал тока в сигнал напряжения.

Достоинство трехпроводной линии связи в том, что она получается дешевле, позволяет передавать любые аналоговые стандартные электрические сигналы, меньшее количество проводов, а недостаток в том, что невозможно применить гальваническое разделение сигнальных и питающих цепей, так как они используют общие провода.

Двухпроводная линия связи.

Использует только два провода для передачи питания датчику и одновременно для передачи информационного сигнала в устройства обработки информации. На рис. 2.39 изображена структурная схема двухпроводного подключения измерительного устройства.

Работа схемы:

Измерительное устройство при нулевом входном физическом воздействии формирует сигнал 4мА, соответствующий нулевому значению выходного информационного сигнала. При изменении измеряемой физической величины от нуля (начало) до максимума диапазона измерения токовый сигнал на выходе изменяется от 4 мА до 20 мА. Схема измерения выходного тока измерительного преобразователя снимает сигнал с Rос вычисляет рассогласование и формирует управляющий сигнал на транзистор для стабилизации требуемого тока(преобразователь компенсационного типа). Нулевой сигнал 4 мА может складываться как сумма токов Х мА – ток через ИП и ток через сопротивление обратной связи RОС, равный также Y мА, которые в сумме дадут 4 мА. При изменении измеряемой физической величины изменится и ток на выходе. Например, при увеличении входного физического параметра до 50% от диапазона, выходной ток будет равен 12 мА, и будет стабилизироваться схемой компенсационного типа на данном уровне. Это значит, что возникает дополнительный ток через транзистор, равный 8 мА.

Rнорм необходим для преобразования тока в напряжение. В качестве него применяется резистор, имеющий стабильное сопротивление, мало зависящий от температуры, влажности, не подвержен старению и т. Д. Например, берется резистор по ГОСТу номиналом 200..250Ом.

Достоинства: данная схема использует минимальное количество проводов.

Недостатки:

o из стандартных сигналов схема применима только для сигнала тока 4-20мА;

o невозможность гальванического разделения цепе питания и цепей сигнала, т.к. и питание, и сигнал передаются по одной цепи

Несмотря на указанные недостатки, двухпроводное включение измерительных устройств широко распространено. Это связано также с популярностью стандарта 4-20 мА.

Преимущества и недостатки линии связи с токовыми сигналами и сигналами напряжения.

Линии связи измерительных устройств с сигналами тока и с сигналами напряжения отличаются друг от друга тем, что возмущающие факторы внешней среды оказывают на них разное воздействие.

ЛС напряжения. Представим линию связи с сигналом напряжения схемой замещения рис. 2.40.

Ес – источник сигнала;

Rвн – внутренне сопротивление источника сигнала, у идеального источника напряжения Rвн → 0, у реального оно составляет 1 ÷ 10 Ом;

Rлс (сопротивление линии связи) – 0 ÷ 10 Ом;

Rу (сопротивление утечки) – 1МОм и более;

Rнагр(сопротивление нагрузки) – 10Ком и более;

Здесь UC – выходной сигнал измерительного устройства, а а Uвых – напряжение на выходе ЛС, или сигнал на входе устройства обработки информации. Rн – сопротивление приемника.

В схеме протекают токи: Iвых – ток протекающий через нагрузку (через УОИ), Iу – ток утечки, протекающий как правило через изоляцию кабелей.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒