Авторы: В.Н. Пугач, Е.Л. Воронин, АО «Научно-производственное предприятие «Эталон»
Аннотация – Измерительные системы различных величин, позволяющие вести измерения и передачу данных беспроводным способом являются актуальной проблемой в промышленности. Одним из наиболее перспективных решений является разработка измерительных приборов позволяющих передавать данные измерений по радиоканалу и с помощью GSM. В статье описывается преобразователь, который работает с датчиками температуры различных типов, а также с датчиками других физических величин, имеющими на выходе сигнал в виде тока или напряжения, с последующей передачей измерений с преобразователя на компьютер по радиоканалу. В работе была проведена проверка точности измерений преобразователя. В ходе работы подтверждена заявленная точность измерений температуры, отмечена устойчивая передача данных по радиоканалу и удобство работы с преобразователем и программным обеспечением.
I. Введение
На малых и крупных предприятиях и промышленных комплексах всегда требуется вести контроль технологических процессов путем мониторинга различных физических величин - температура, давление, расход, и т.д., что ведет за собой оснащение производства датчиками данных физических величин, вторичным измерительным оборудованием и соответственно линиями связи для передачи сигнала с датчика на измеритель и далее на диспетчерский пульт и т.п..
Проводной вид передачи сигнала имеет как технические, так и экономические недостатки:
-
Затраты на закупку и монтаж линий передачи сигнала;
-
Небольшое расстояние линии передачи сигнала;
-
Невозможность подвода всех линий к единому диспетчерскому пульту;
-
-
Нагроможденность промышленных площадей проводными линиями, особенно когда требуется резервирование линий передачи сигнала;
-
Затруднения в прокладке и монтаже проводов в труднодоступных и опасных местах.
Для решения данных недостатков целесообразно применять оборудование с беспроводными каналами передачи данных.
II. Постановка задачи
Целью работы является обзор преобразователя интеллектуального с радиомодемом (ПИ РМ), рассмотрение его характеристик и их проверка. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Провести обзор данного прибора и его характеристик;
-
Проверти проверку погрешности измерений прибора;
-
Провести проверку устойчивости передачи сигнала с прибора на персональный компьютер (ПК).
III. Теория
Преобразователь интеллектуальный с радиомодемом (далее ПИ РМ) предназначен для измерения температуры и других физических величин, с последующей передачей данных на компьютер по радиоканалу. Преобразователь позволит вести непрерывный мониторинг технологических процессов, а так же сигнализировать о критических значениях той или иной измеряемой величины.
ПИ РМ представляет собой небольшую металлическую коробочку с тремя кабельными вводами, два из которых являются измерительными каналами, а третий подвод питания. Также снаружи корпуса имеется небольшая антенна (рис. 1).
Внутри преобразователя располагаются клеммы измерительных взаимозаменяемых каналов, к которым подключаются датчики, и клемма подключения питания (рис. 2).
Оба канала преобразователя могут работать с термопарами типа: ПП(S), ПР(B), ЖК(J), ХА(K), ХК(L) [1], с термометрами сопротивления типа: 50П, 100П, Pt50, Pt100, 50М, 100М [2], а также с токовым сигналом 4-20 мА и напряжением 0-5 В и 0-10 В, что делает ПИ РМ универсальным преобразователем, способным работать с любыми датчиками различных физических величин имеющих унифицированный выходной сигнал.
Передача данных с преобразователя на компьютер осуществляется по радиоканалу на расстоянии до 1,5 километров
ПИ РМ возможно объединять в единую сеть количеством до 50 приборов (рис. 3). Данная возможность позволяет одновременно контролировать состояние параметров объектов участвующих в различных технологических процессах и предупреждать оператора об изменение измеряемой физической величины, выходящей за пределы установленные пользователем.
Далее идет окно настройки каналов (рис. 5), в котором задается на каждый канал тип датчика, который подключен к каналу, или задается соотношение унифицированного сигнала и измеряемой величины, так же задается значения величин для сигнализации аварии.
Так же есть возможность отображения данных измерений на графике в реальном масштабе времен (рис. 6), что позволит получить качественно новую информацию, о протекающих процессах.
IV.ЭКСПЕРИМЕНТ
Была проведена проверка погрешности измерения ПИ РМ. Проверка погрешности измерений проводилась при работе с термопарой и термометрами сопротивления. Проверка погрешности измерений с термопары проводилась по схеме приведенной на рисунке 7, проверка погрешности измерений с термометром сопротивления проводилась по схеме приведенной на рисунке 8.
По схеме приведенной на рисунке 7 проводилось воспроизведение термоЭДС в соответствии с номинальной статической характеристикой (НСХ) для термопары типа ТЖК. По схеме, приведенной на рисунке 8, с помощью магазинов сопротивления воспроизводилось сопротивление НСХ термометра сопротивления типа 100П. После измерений была вычислена погрешность измерений по формуле 1.
ΔТ = ((Тизм – Твх)/(Тмак - Тмин))·100% (1)
V. Результаты экспериментов
Результаты измерений и вычислений представлены в таблице 2 и 3.
VІ. Обсуждение результатов
Рассмотренный преобразователь обладает необходимой точность измерений, позволяет вести измерения с двух датчиков различного типа и передавать данный на ПК без прокладки линий связи по радиоканалу. Таким образом, данный прибор может служить как системой резервирования, так и основной измерительной системой для контроля различных физических величин.
VII. Выводы и заключение
-
Представленный преобразователь позволяет работать с различными датчиками температуры, а также с датчиками других физических величин, имеющими унифицированный выходной сигнал.
-
Преобразователь интеллектуальный с радиомодемом позволяет вести измерения с большого количества датчиков без прокладки линий передачи сигналов, и с использованием одного компьютера.
-
Погрешность измерений прибора не выходит за приделы заявленной точности.
-
Подобные преобразователи с беспроводной связью набирают все большую популярность, так как являются удобными в эксплуатации и позволяют проводить измерения на больших расстояниях без затрат на организацию проводных линий передачи данных.
Список литературы
1. ГОСТ Р 8.585-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. – Взамен ГОСТ Р 50431-92; введ. 30.06.2002. Москва: Стандартинформ, 2010. – 78 с.
2. ГОСТ 6651-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний. - Взамен ГОСТ 6651-94; введ. 01.01.2011. Москва: Стандартинформ, 2011. – 25 с.
