Классификация датчиков

К недостаткам этого метода измерения расхода следует отнести:

• необходимость значительных длин линейных участков до и после преобразователя;

« влияние на показания пузырьков воздуха в потоке;

• необходимость контроля отложений в трубопроводе на его рабочем участке;
• сложность и высокая стоимость приборов, которая при прочих равных условиях в 3--4 раза превышает стоимость тахометрических и электромагнитных расходомеров;
• ограничения по минимальной скорости потока.

Все ультразвуковые расходомеры являются микропроцессорными, на выходе они имеют токовый и импульсный выходные сигналы, цифровой дисплей, интерфейсы RS-232, RS-485, цепь сигнализации, значение суммарного расхода архивируется вместе с указанием нештатных ситуаций. Многие приборы могут измерять расход реверсивного потока.

Расходомеры по конструктивному исполнению подразделяются на одно- и двухканальные. В одно канальной схеме (рис. 14 Л, а) каждый пьезоэлемент работает попеременно в режиме излучателя и приемника, что обеспечивается системой переключателей. Для увеличения чувствительности ход луча в среде может быть увеличен применением рефлекторов (рис. 14.1, б). Чувствительность ультра звуковых преобразователей также растет с уменьшением угла а между векторами скорости потока и и ультразвука с. В двухканальной схеме (рис. 14.1, в) каждый пьезоэлемент работает только в одном режиме -- излучателя или приемника. Двух какал ьные схемы проще одноканальных (нет сложных схем переключения), но точность их меньше, вследствие возможной акустической асимметрии обоих каналов.

Если расстояние между излучателем и приемником обозначить через L, то время распространения импульса по потоку можно записать в виде

 

tj = L!{c + uLcos а) = Ыс (1 + uLcos а/с),

 

где uL -- скорость среды, усредненная по длине пути луча от излучателя до приемника.

Время прохождения импульса против потока составляет

т2 - Ы(с - uLcos а) = Ыс (1 - uLcos ale).

Пренебрегая в знаменателе членом u~L cos а , получаем, что разность времен прохождения импульсов

 

Ат = т2 - I; = 2Lul cos а/с2. 

 

Таким образом, показания ультразвуковых расходомеров зависят от скорости потока uL, усредненной по ходу луча, а не по диаметру трубы, что является характерной особенностью расходомеров с излучением по потоку. В то же время для определения объемного расхода требуется измерение скорости иср, усредненной по диаметру трубы. Для трубопроводов круглого сечения даже для осеси.ммет- ричных потоков мср * uL и соотношение между ними зависит от эпюры скоростей потока. Это обстоятельство является недостатком ультразвуковых расходомеров, определяющим наиболее существенную составляющую методической погрешности.

Датчики ДРК-3 предназначены для измерения объема и расхода воды: питьевой, технической, речной, сточной, сильнозагрязненной (до 50% твердой фракции) в системах мелиорации, тепло- и водоснабжения и т.д. в полностью заполненных трубопроводах с внутренним диаметром от 80 до 4000 мм.

Приборы могут быть использованы как в технологических целях, так и для проведения расчетных операций (коммерческого учета). По согласованию с изготовителем датчики могут использоваться для измерения других сред - растворов солей, кислот, сильнозагрязненных жидкостей.

Использование интерфейса RS232 позволяет подключать приборы к компьютеру. Одним из основных достоинств прибора является быстрота настройки параметров, которая производится с помощью компьютера, к которому подключается прибор. В комплект поставки входят кабель для подключения к компьютеру и дискета с программным обеспечением.

Во время работы прибора в случае пропадания питания значения накопленного объема и времени наработки сохраняются в энергонезависимой памяти.

На светодиодах, расположенных на верхней панели прибора, отображается общее состояние работы прибора.

Поверка прибора осуществляется беспроливным способом с помощью имитационной установки ИР-ДРК.

Датчики имеют импульсный выходной сигнал (все исполнения), который может передаваться в виде импульсов тока или сниматься с выхода оптопары, а также выходной сигнал постоянного тока, пропорциональный мгновенному расходу (только ДРК-3В).

По виду выдаваемой информации приборы имеют 3 исполнения ДРК-3XX (где XX характеризуют исполнения А1, А2, Б1, Б2, В1, В2):

ДРК-3А - имеет только импульсный выход; за время между двумя импульсами по трубопроводу прокачивается заданный объем жидкости, именуемый ценою импульса;

ДРК-3Б - имеет наряду с импульсным выходом индикатор накопленного объема, мгновенного расхода и времени наработки;

Датчик расхода ДР8 с импульсным выходом, крыльчатый, сухого типа, применяется для дозирования в линиях розлива питьевой воды и для контроля текущего расхода. Устанавливается там где требуется ротаметр, для контроля расхода. Может быть использован для контроля наличия потока в трубопроводе. Данные с датчиков снимаются на управляющий контроллер, который отображает всю информацию о расходе и управляет внешними устройствами (насосы, клапаны, УФ-лампы).

Защищен от срыва магнитного сцепления между крыльчаткой и счетным механизмом при резких гидравлических ударах;

Монтаж датчика возможен в горизонтальном и вертикальном положении;

Предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от +5 до +50 °С, и относительной влажности не более 80 %;

Установка осуществляется таким образом, чтобы датчик расхода находился в дали от источников мощных магнитных полей (электродвигатели, силовые трансформаторы и т.д.);

Для контроля датчик расхода могут быть использованы блоки: СЛ7-02 кондуктометр/расходомер, СЛ8-01 расходомер, СЛ8-02 расходомер;

По договоренности может быть изменен вид, конструкция датчика, разработаны дополнительные устройства управления и отображения, которые могут входить уже в сам датчик расхода или являться отдельным самостоятельным устройством.

ДРК-3В - имеет импульсный выход, индикатор накопленного объема, мгновенного расхода и времени наработки, а также токовый выходной сигнал 0-5 или 4-20 мА и встроенный источник питания, работающий от сети 220 В, 50 Гц.

Возможно исполнение ДРК-3В с токовым выходным сигналом без индикатора и с индикатором без токового выходного сигнала.

По диаметру трубопровода, в котором производится измерение, приборы имеют два исполнения:

ДРК-3X1 - предназначены для установки на трубопроводах с внутренним диаметром от 80 до 350 мм.

ДРК-3X2 - предназначены для установки на трубопроводах с внутренним диаметром более 300 мм.

 

Датчик приближения

 

Среди обширного ряда производимых систем промышленной автоматики у Autonics присутствуют индуктивные и конденсаторные датчики приближения.

Рассмотрим бесконтактные индуктивные датчики фирмы Autonics, которые объединены в семейства: PRD, PRW, PRA, PR.

Серия PRD

Серия PRD позиционируется как семейство датчиков с увеличенной активной зоной - зоной, величина которой прямо пропорциональна расстоянию переключения.

Индуктивные бесконтактные выключатели серии PRD

Датчики этой серии выпускаются двух типов: двух- и трехпроводные постоянного тока. Типовая точность 10%. Внутри серии как двухпроводные, так и трехпроводные исполнения имеют активные зоны по 4, 8, 7 и 14 мм.

Гистерезис выключателей серии PRD характерен и для других семейств - до 10%.

Напряжение питания лежит в стандартном диапазоне от 12 до 24 В (расчетное от 10 до 30 В). Ток холостого хода производитель гарантирует не выше 0,6 мА. Рабочие частоты: 450, 400, 250 и 200 Гц.

Для каждой рабочей частоты датчика с двухпроводным интерфейсом существуют свои зона чувствительности датчика (4, 8, 7 и 14 мм, соответственно) и размер чувствительной металлической пластины толщиной в 1 мм (12х12, 25х25, 20х20 и 40х40, соответственно). Датчики с трехпроводным интерфейсом имеют иной ряд рабочих частот: 500, 400, 300 и 200 Гц, соответственно перечисленным габаритам чувствительной пластины.

Выходной номинальный ток для трехпроводных датчиков - 200 мА, что в два раза превышает максимальный выходной ток двухпроводных, величина которого лежит в диапазоне от 2 до 100 мА.

Сенсоры серии PRD (как и представители других серий индуктивных выключателей Autonics) выполнены в корпусе со степенью защиты IP67. Вес датчиков разных моделей внутри серии колеблется от 42 до 145 грамм. Длина проводника с ответным разъемом стандартна для всей серии и составляет 300 мм.

Датчики серии PRD защищены от переполюсовки питания и оснащены светодиодным индикатором срабатывания.

Трехпроводные выключатели данной серии отличаются меньшим падением напряжения на датчике (1,5 В), большим номинальным током (200 мА) при близких частотах переключения.

Серия PRW

Отличительной чертой серии PRW является повышенная частота переключений по сравнению с PRD-исполнением.

Датчики серии PRW имеют расширенную линейку рабочих частот: 200, 400, 350, 500, 1000, 1500 Гц. Модели, работающие на 1; 1,5 кГц, требуют мишени с малыми габаритами - 8х8х1 мм.

Выходные токи для двух- и трехпроводных интерфейсов аналогичны серии PRD.

В данном семействе представлены двухпроводные модели сенсоров, питающиеся от сети переменного тока 100...240 В. Эти датчики обладают большей инерционностью (частота переключений 20 Гц), падением напряжения до 10 В и током холостого хода на уровне 2,5 мА. Датчики моделей PRW12-2AC/PRW12-2AO...PRW30-15AC/PRW30-15AO (литера А указывает на работу в сети переменного тока) могут встраиваться в бюджетные малопроизводительные системы автоматизации: инерционность окупается снижением затрат на сетевые преобразователи и большей помехоустойчивостью. Подключение нагрузки к датчикам такого типа схематически показано на рис. 6. Есть встроенная защита по напряжению.

Серия PRA

Датчики серии PRA разработаны для применений в области промышленной автоматики, где не исключено попадание брызг расплавленного металла от сварочного робота на металлизированную или пластиковую чувствительную поверхность, что может вызвать ложное срабатывание датчика, неверно указывая на обнаружение измерительной пластины.

Брызгоустойчивые датчики серии PRA (рис. 7) защищены тефлоновым покрытием, позволяющим избежать вышеописанной проблемы.

В целом по своим техническим характеристикам эта серия близка к PRD-исполнению, но она оснащена кабелем длиной 2 м (30 см вместе с разъемом в сериях PRD и PRW).

Метрика головок с датчиком: М12х1; М18х1; М30х1,5. Оконечный выходной разъем - М12х.

Оценить возможности датчиков серии PRA можно по таблице 4, где перечислены модели с двухпроводным интерфейсом. В целом это семейство обладает типовыми характеристиками для индуктивных выключателей Autonics.

 

Заключение

 

В последнее время в связи с удешевлением электронных систем всё чаще применяются датчики со сложной обработкой сигналов, возможностями настройки и регулирования параметров и стандартным интерфейсом системы управления. Имеется определённая тенденция расширительной трактовки и перенесения этого термина на измерительные приборы, появившиеся значительно ранее массированного использования датчиков, а также по аналогии -- на объекты иной природы, например, биологические. Понятие датчика по практической направленности и деталям технической реализации близко к понятиям измерительный инструмент и измерительный прибор, но показания этих приборов в основном читаются человеком, а датчики, как правило, используются в автоматическом режиме.

 

Список литературы

 

1. Г.М. Иванова Теплотехнические измерения и приборы. Учебник для вузов: Издательство МЭИ, 2005. - 406с., ил.
2. Современные датчики. Справочник. ДЖ. ФРАЙДЕН Перевод с английского Ю. А. Заболотной под редакцией Е. Л. Свинцова ТЕХНОСФЕРА Москва Техносфера-2005
3. Датчики. Перспективные направления развития. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Изд-во НГТУ -- 2001.
4. Датчики в современных измерениях. Котюк А. Ф. Москва. Радио и связь -- 2006
5. ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения . раздел 3 «Термины и определения».

Размещено на Allbest.ru