Analogie signāli fizisko procesu mērīšanai un kontrolei

Internet Technologies - Computer Science for Business Leaders 2016 (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Instrumentācija

Instrumentācija ir mācību un darba joma, kuras pamatā ir fizikālo procesu mērīšana un kontrole. Šie fiziskie procesi ietver spiedienu, temperatūru, plūsmas ātrumu un ķīmisko konsistenci. Instruments ir ierīce, kas mēra un / vai kontrolē jebkura veida fizisko procesu.

Spiediena devējs nodrošina analogo un digitālo izvadi

Sakarā ar to, ka sprieguma un strāvas elektriskos daudzumus ir viegli mērīt, manipulēt un pārraidīt lielos attālumos, tos plaši izmanto, lai pārstāvētu šādus fiziskos mainīgos lielumus un pārsūtītu informāciju uz attālām vietām.

Signāls ir jebkura veida fiziskais daudzums, kas pārraida informāciju . Skaņas runa noteikti ir sava veida signāls, jo tā pārraida domu (informāciju) no vienas personas uz otru, izmantojot skaņas fizisko nesēju. Rokas žesti ir arī signāli, kas pārraida informāciju, izmantojot gaismu.

Šis teksts ir cita veida signāls, ko jūsu angļu valodā apmācīts prāts interpretē kā informāciju par elektriskām shēmām. Šajā rakstā vārdu signāls galvenokārt tiks izmantots, atsaucoties uz elektrisko sprieguma vai strāvas daudzumu, ko izmanto, lai pārstāvētu vai norādītu kādu citu fizisko daudzumu.

Analogs signāls ir sava veida signāls, kas ir nepārtraukti mainīgs, pretēji tam, ka tajā ir ierobežots soļu skaits ( ts digitāls ). Labi pazīstams analogās vai ciparu piemērs ir pulksteņu veids: analogs ir veids ar norādēm, kas lēnām pagriežas ap apaļu skalu, un digitālais ir veids ar decimālzīmju displejiem vai "lietotu", kas neitralizējas, nevis vienkārši rotē. Analogam pulkstenim nav fizisku ierobežojumu, cik smalki tas var parādīt laiku, jo tā "rokās" pārvietojas vienmērīgi, bez vainas.

No otras puses, digitālais pulkstenis nevar nodot nevienu laika vienību, kas mazāks par to, kādu to var parādīt. Pulksteņa veids ar " lietotu ", kas jerks ar 1 sekunžu intervāliem, ir digitālā ierīce ar minimālo izšķirtspēju vienu sekundi.

Gan analogos, gan ciparu signālos tiek izmantota mūsdienu elektronika. Šobrīd mēs ierobežosim šīs diskusijas apjomu uz analogajiem signāliem, jo sistēmas, kurās tās tiek izmantotas, parasti ir vienkāršākas.

Ar daudziem fiziskiem daudzumiem, it īpaši elektriskiem, analogo mainīgumu ir viegli sasniegt. Ja šāds fiziskais daudzums tiek izmantots kā signāla nesējs, tas varēs attēlot informācijas variācijas ar gandrīz neierobežotu izšķirtspēju.

Rūpniecisko mērierīču agrīnās dienās saspiestais gaiss tika izmantots kā signalizācijas līdzeklis, lai informāciju no mērinstrumentiem varētu novirzīt, lai norādītu un kontrolētu ierīces, kas atrodas attālināti. Gaisa spiediena daudzums atbilst jebkura mainīgā lieluma lielumam. Tīrs, sausais gaiss ar aptuveni 20 mārciņas uz kvadrātcilvēku (PSI) tika piegādāts no gaisa kompresora caur caurulīti uz mērinstrumentu, un pēc tam tas tika regulēts ar šo mērinstrumentu atbilstoši mērītajam daudzumam, lai iegūtu atbilstošu izejas signālu.

Piemēram, pneimatiskā (gaisa signāla) līmeņa " raidītāja " ierīce, kas uzstādīta ūdens augstuma mērīšanai ("procesa mainīgais") uzglabāšanas tvertnē izsniedz zemu gaisa spiedienu, kad tvertne ir tukša, vidēja spiediena, kad tvertne bija daļēji pilns un augsts spiediens, kad tvertne bija pilnīgi pilna.

Pneimatiskās (gaisa signāla) līmeņa "raidītāja" ierīce

" Ūdens līmeņa indikators " (LI) ir nekas vairāk kā spiediena mērītājs, kas mēra gaisa spiedienu pneimatiskajā signāla līnijā.

Šis gaisa spiediens, kas ir signāls, savukārt ir ūdens līmeņa atspoguļojums tvertnē. Visas tvertnes līmeņa izmaiņas var attēlot ar atbilstošu pneimatiskā signāla spiediena variāciju. Neatkarīgi no dažiem praktiskiem ierobežojumiem, ko nosaka gaisa spiediena ierīču mehānisms, šis pneimatiskais signāls ir bezgalīgi mainīgs, kas spēj atspoguļot jebkuru ūdens līmeņa izmaiņu pakāpi, un līdz ar to tas ir analoģisks vārda īstajā nozīmē.

Tā kā tas var izrādīties neapstrādāts, šāda veida pneimatiskā signalizācijas sistēma veido daudzu rūpniecisko mērīšanas un vadības sistēmu mugurkaulu visā pasaulē, un to joprojām uzskata par vienkāršību, drošību un uzticamību .

Gaisa spiediena signālus viegli pārraida caur lētas caurulēm, viegli izmērāmas (ar mehāniskiem spiediena mērītājiem), un tās var viegli manipulēt ar mehāniskām ierīcēm, izmantojot silfonus, diafragmas, vārstus un citas pneimatiskās ierīces.

Gaisa spiediena signāli ir ne tikai noderīgi fizisko procesu mērīšanai, bet arī to kontrolei. Ar pietiekami lielu virzuļa vai diafragmas nelielu gaisa spiediena signālu var izmantot, lai radītu lielu mehānisko spēku, ko var izmantot, lai pārvietotu vārstu vai citu vadības ierīci.

Pilnīgas automātiskās vadības sistēmas ir izveidotas, izmantojot gaisa spiedienu kā signāla vidē. Tie ir vienkārši, uzticami un salīdzinoši viegli saprotami. Tomēr gaisa spiediena signāla precizitātes praktiskie ierobežojumi dažos gadījumos var būt pārāk ierobežojoši, jo īpaši, ja saspiestais gaiss nav tīrs un sauss, un, ja ir iespējama cauruļu noplūde.

Līdz ar cietvielu elektronisko pastiprinātāju parādīšanos un citiem tehnoloģiskiem sasniegumiem elektriskie sprieguma un strāvas daudzumi kļuva praktiski pielietojami kā analogo instrumentu signālierīces.

Tā vietā, lai izmantotu pneimatisko spiedienu signālus, lai pārraidītu informāciju par ūdens tvertnes pilnas ietilpību, elektriskie signāli to varētu pārraidīt pa to pašu informāciju, izmantojot plānas vadus (nevis cauruļvadus), un nevajadzētu atbalstīt tādas dārgas iekārtas kā gaisa kompresori darbam:

Pneimatiskie spiediena signāli, izmantojot elektriskos signālus, lai pārraidītu to pašu informāciju ar plānām vadiem

Analogie elektroniskie signāli joprojām ir galvenie signāli, kas šodien tiek izmantoti aparatūras pasaulē (2001. gada janvārī), taču tā daudzās lietojumprogrammās dod iespēju sakārtot ciparu režīmus (vairāk par šo tēmu vēlāk). Neraugoties uz tehnoloģiju izmaiņām, vienmēr ir lietderīgi pilnībā izprast pamatprincipus, tādēļ šāda informācija nekad vairs nebūs novecojusi.

Viens no svarīgākajiem konceptiem, ko izmanto daudzās analogās mērierīces signālu sistēmās, ir "dzīvs nulle", standarta signāla mērogošanas veids, lai 0 procentiem rādītājs varētu tikt diskriminēts no "mirušās" sistēmas statusa.

Kā piemēru ņemiet pneimatisko signālu sistēmu:

Ja signāla spiediena diapazons raidītājam un indikatoram ir veidots no 0 līdz 12 PSI, ar 0 PSI, kas ir 0 procenti no procesa mērīšanas un 12 PSI, kas ir 100 procenti, saņemtais signāls 0 procentiem varētu būt likumīgs lasījums ar 0 procentu mērījumu vai tas varētu nozīmēt, ka sistēma darbojās nederīgi (gaisa kompresors tika apturēts, cauruļvads ir bojāts, raidītāja darbības traucējumi utt.). Ar 0 procentu punktu, ko raksturo 0 PSI, nebūtu viegli nošķirt vienu no otra.

Tomēr, ja mēs mērojam instrumentus (raidītāju un indikatoru), izmantojiet skalu no 3 līdz 15 PSI ar 3 PSI, kas atbilst 0 procentiem un 15 PSI, kas ir 100 procenti, jebkura veida darbības traucējumiem, kas rada nulles gaisa spiedienu pie indikators radītu skaitli -25 procenti (0 PSI), kas acīmredzami ir kļūdains vērtība. Persona, kas skatās uz indikatoru, tad varētu uzreiz paziņot, ka kaut kas nav kārtībā .

Ne visi signāla standarti ir izveidoti ar dzīvu nulles bāzlīniju, bet spēcīgāki signālu standarti (3-15 PSI, 4-20 mA) ir, un laba iemesla dēļ.

Secinājumi:

  • Signāls ir jebkura veida nosakāms daudzums, ko izmanto informācijas nodošanai.
  • Analogs signāls ir signāls, kas var pastāvīgi vai bezgalīgi mainīties, lai atspoguļotu nelielu izmaiņu daudzumu.
  • Pneimatiskie vai gaisa spiediena signāli, kas parasti tiek izmantoti industriālo instrumentu signālu sistēmās. To lielā mērā aizstāj analogie elektriskie signāli, piemēram, spriegums un strāva.
  • Dzīvs nulle attiecas uz analogo signālu skalu, izmantojot ne-nulles daudzumu, kas atspoguļo 0 procenti no reālās pasaules mērījumiem, tādēļ nekavējoties var nekavējoties nekavējoties sākt jebkādas sistēmas darbības traucējumus, kas izraisa dabisku "atpūtas" stāvokli ar nulles signāla spiedienu, spriegumu vai strāvu atzīts.

Resurss: nodarbības elektriskajās shēmās I sējums - DC

Saistītie elektriskie ceļveži un izstrādājumi

MEKLĒŠANA: raksti, programmatūra un ceļveži