Интеллектуальные датчики давления серии Метран-100 (150)

 

В настоящее время уже находятся в серийном производстве интеллектуальные датчики серии Метран – 100 и Метран – 150.

Интеллектуальные датчики давления серии Метран-100(150) предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование в унифицированный аналоговый токовый сигнал дистанционной передачи и/или цифровой сигнал в стандарте протокола НАРТ, или цифровой сигнал на базе интерфейса Р5485 следующих входных величин:

- избыточного давления ДИ;

- абсолютного давления ДА;

- разрежения ДВ;

- давления-разрежения ДИВ;

- разности давлений ДД;

- гидростатического давления ДГ.

Управление параметрами датчика:

- кнопочное со встроенной панели;

- с помощью НАРТ-коммуникатора или компьютера;

- с помощью программы IСР-Master и компьютера или программных средств АСУТП.

Датчики имеют встроенный фильтр радиопомех, внешнюю кнопку установки «нуля» и обладают свойством непрерывной самодиагностики.

Измеряемые среды: жидкости, пар, газ, в т.ч. газообразный кислород и кислородосодержащие газовые смеси; пищевые продукты.

Диапазоны измеряемых давлений: минимальный 0-0, 04 кПа; максимальный 0-100 МПа.

Основная погрешность измерений: до ±0, 1% от диапазона.

Диапазон перенастроек пределов измерений: до 25: 1.

Внешний вид датчиков серии Метран-100(150) приведен на рис.2.

Рис.2. Внешний вид некоторых моделей датчиков серии Метран-100(150)

 

Датчики предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, системами управления, воспринимающими стандартные сигналы постоянного тока 0-5 или 4-20 мА или цифрового сигнала на базе HART- протокола.

 

Датчики Метран-100

Принцип действия датчиков Метран-100 основан на использовании пьезорезистивного эффекта в гетероэпитаксиальной пленке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. Чувствительный элемент с монокристаллической структурой кремния на сапфире является основой всех сенсорных блоков датчиков семейства " Метран".

При деформации чувствительного элемента под воздействием входной измеряемой величины (например, давления или разности давлений) изменяется электрическое сопротивление кремниевых тензорезисторов мостовой схемы на поверхности этого чувствительного элемента.

Электронное устройство датчика преобразует электрический сигнал от тензопреобразователя в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и/или в цифровой сигнал в стандарте протокола HART, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS485.

В памяти сенсорного блока (АЦП) хранятся в цифровом формате результаты калибровки сенсора во всем рабочем диапазоне давлений и температур. Эти данные используются микропроцессором для расчета коэффициентов коррекции выходного сигнала при работе датчика.

Цифровой сигнал с платы АЦП сенсорного блока вместе с коэффициентами коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микроконтроллер которого производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала датчика и далее:

- для датчиков с кодами МП, МП1, МП2, МП3 передает его в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует его в аналоговый выходной сигнал или цифровой в стандарте HART (коды МП2, МП3);

- для датчиков с кодами МП4, МП5 при помощи драйвера RS485 по запросу выдает значения давления (в заданном формате) в цифровую линию связи.

Для лучшего обзора жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) и для удобного доступа к двум отделениям электронного преобразователя последний может быть повернут относительно измерительного блока от установленного положения на угол не более 90 ° против часовой стрелки.

 

Датчики Метран-150

 

Датчик Метран-150 состоит из сенсора и электронного преобразователя.

Сенсор состоит из измерительного блока и платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Давление подается в камеру измерительного блока, преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сигнала.

Электронный преобразователь преобразует электрический сигнал в соответствующий выходной сигнал.

Схема датчиков моделей 150CD, 150CG представлена на рис. 3.

Измерительный блок датчиков моделей 150CD, 150CG состоит из корпуса 1 и емкостной измерительной ячейки 2. Емкостная ячейка изолирована механически, электрически и термически от технологической измеряемой среды и окружающей среды.

Измеряемое давление передается через разделительные мембраны 3 и разделительную жидкость 4 к измерительной мембране 5, расположенной в центре емкостной ячейки.

Воздействие давления вызывает изменение положения измерительной мембраны. Изменение положения мембраны приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора 6, расположенным по обеим сторонам от измерительной мембраны.

Разность емкостей измеряется АЦП и преобразуется электронным преобразователем в соответствующий выходной сигнал.

Рис. 3. Схема датчиков Метран-150 моделей 150CD, 150CG

 

Схема датчиков моделей 150TG, 150ТА представлена на рис. 4.

 

Рис. 4. Схема датчиков Метран-150 моделей 150TG, 150ТА

В измерительных блоках моделей 150TG, 150ТА используется тензорезистивный тензомодуль на кремниевой подложке. Чувствительным элементом тензомодуля является пластина 1 из кремния с пленочными тензорезисторами (структура КНК).

Давление через разделительную мембрану 2 и разделительную жидкость 3 передается на чувствительный элемент тензомодуля. Воздействие давления преобразуется в деформацию чувствительного элемента, вызывая при этом изменение электрического сопротивления его тензорезисторов и разбаланс мостовой схемы. Электрический сигнал, образующийся при разбалансе мостовой схемы, измеряется АЦП и подается в электронный преобразователь.

Электронный преобразователь преобразует это изменение в соответствующий выходной сигнал.

В модели 150ТА полость над чувствительным элементом вакуумирована и герметизирована.

 

Описание установки

 

Схема установки для проведения лабораторной работы приве­дена на рис. 3. Установка состоит из преобразователя серии Метран-22, вторичного прибора ДИСК 250, U-образного манометра и сильфона, с помощью которого создается необходимое давление.

 

Рис. 3 Схема установки:

1 - преобразователь давления Метран - 22; 2 - вторичный прибор Диск- 250; 3 - U-образный манометр; 4 – сильфон; БП - блок питания

Порядок проведения работы

 

1. Ознакомиться с принципом действия и устройством преоб­разователей серии Метран-22 и Метран-100(150).

2. Включить установку, вторичный прибор Диск 250. Время про­грева 5 минут.

3. Создавая давление в сис­теме сильфоном, подвести стрелку прибора Диск-250 к первой оцифрованной отметке и записать показания преобразователя Метран-22. Затем повторить для каждой оцифрованной отметки при прямом и обратном ходе прибора.

4. Полученные данные занести в протокол поверки.

 

ПРОТОКОЛ ПОВЕРКИ

 

Дата_______ поверки измерительного преобразователя

типа Метран-22 ДИ, № ________

Пределы измерения от 0 до 16 кПа. Класс точности 0, 5.

Поверка производилась по____________________________________.

 

Поверя-емая точка Р, Па*103	Показания Метран-22ДД	Погрешность
Пря- мой ход РПР, Па	Обрат- ный ход РОБР, Па	Прямой ход	Обратный ход
Абсолют-ная, Па	Приведен- ная, %	Абсолют-ная, Па	Приведен- ная, %

 

5 Содержание отчета

 

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Краткое описание датчиков Метран-22 и Метран-100(150). Устройство и принцип действия.

4. Результаты работы в виде протокола поверки.

5. Выводы по протоколу поверки. Оценка погрешности комплек­та для измерения давления.

 

6 Контрольные вопросы

 

1. Тензометрический метод измерения давления.

2. Как соединяется преобразователь давления со вторичным прибором?

3. Принцип действия преобразователя серии Метран.

4. Характеристик и устройство датчиков Метран-22, Метран-100 и Метран-150.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: