Приборы измерения давления

Y_eux и P выражено в % от диапазона

- табличные данные

При выборе данного  типа выходного сигнала, выходной сигнал будет соответствовать кривой заданной в таблице. К примеру, это требуется  для пересчета давления жидкости в резервуаре в объем или массу. Максимальное количество задаваемых точек - 16. Для уменьшения погрешности рекомендуется  задавать больше точек в наименее линейных участках зависимости выходного  сигнала от давления. 

    Питание датчика осуществляется от источника  питания постоянного тока.

Напряжение питания  от 12 до 45 В. Сопротивление нагрузки не должно превышать значения : Rmax= Ом, где

 V - текущее значение напряжения питания

При этом, минимальное  сопротивление нагрузки для связи  с датчиком по HART-протоколу – 250 Ом (см. рис. 2).  

Рисунок 2. График отношения нагрузки и питания. 

   Питание  датчика взрывозащищенного исполнения  с видом взрывозащиты "искробезопасная  электрическая цепь" осуществляется  от искробезопасных барьеров  или блоков питания, имеющих  вид взрывозащиты "искробезопасная  электрическая цепь" с уровнем  взрывозащиты "ia" для взрывоопасных газовых смесей подгруппы IIC по ГОСТ Р 51330.0. Выходное напряжение U₀ и ток 1₀ искробезопасных барьеров или блоков питания не должны превышать 28 В и 93 мА соответственно.Метрологические характеристики приведены в таблице 2.

 

  Диапазоны  температур измеряемой и окружающей  среды, а также диапазон температур  хранения, приведены в таблице  3.

 
 
 
 
 

    Средний срок службы – 12 лет. Данный показатель надежности

устанавливается для следующих условий:

- температура  окружающей среды (23±3) °С;

- относительная  влажность от 30 до 80%;

- вибрация, тряска, удары, влияющие на работу  датчика, отсутствуют  
 

3.1 Устройство и работа датчика 

     Датчик состоит из сенсора, фланцев и электронного преобразователя и ЖК дисплея, конструктивно объединенных в корпусе. В датчике используется емкостной сенсор. 

P1 и P2 - давление в плюсовой (H) и минусовой (L) камерах. CH - емкость между непдвижной стенкой со стороны P1 и мембраной. CL - емкость между непдвижной стенкой со стороны P2 и мембраной. d - расстояние между неподвижными стенками.

Ad - отклонение мембраны сенсора по воздействием разности давлений АР = PI - Р2. Емкость конденсатора расчитывается по формуле: C = S/d, где

S - площадь обкладки конденсатора, d - расстояние между обкладками, s - диэлектрическая проницаемость. Таким образом, емкость CH и CL равняется:

CH = S/(d/2 + Ad) (1)

 CL = S/(d/2 - Ad) (2) 

При малых отклонениях  чувствительной мембраны, можно считать, что отклонение Ad мембраны прямо пропорционально разности давлений АР:

АР = aAd (3)

Подставив (1) и (2) в выражение (CL - CH)/(CL + CH) и имея ввиду (3) получим, что коэффициент пропорциональности a = 2/d.

 Таким образом  AP = 2Ad/d. 

Блок-схема  аппаратной части датчика представлена на рисунке 4. 
 
 

 
 
 
 

4  - 20 мА 

Процессор осуществляет управление датчиком, линеаризацию выходного сигнала, термокомпенсацию сенсора. Данные хранятся во внешней памяти. Процессор имеет как энергозависимую память для хранения временных данных, так и энергонезависимую для хранения таких данных как калибровка, конфигурация датчика, его идентификационные данные. ЦАП формирует аналоговый выходной сигнал с разрешением 14 бит. Осциллятор генерирует частоту, как функцию емкости сенсора Локальная настройка позволяет локально настраивать датчик при помощи двух магнитноактивируемых переключателей. 
 

Блок-схема программной  части датчика представлена на рисунке 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 

 

Ниже  приведено описание и предназначение каждого блока:

Заводская характеристика.

Емкость и температура  на основании заводских характеристик  преобразуются в измеряемое давление.

Цифровой фильтр.

Цифровой фильтр с настраиваемой временной константой (в секундах) предназначен для сглаживания  быстроменяющихся сигналов. Временная  константа - это время достижения выходным сигналом величины соответствующей 63.2% от скачкообразного изменения  давления, принятого за 100%. 

Линеаризация  пользователя.

Для корректировки  характеристики датчика по 5 точкам. 

Подстройка.

Корректировка "нуля" и диапазона. Нужна, например, для корректировки долговременного  смещения выходного сигнала или  устранения дополнительной погрешности  вызванной установкой и/или статическим  давлением. 

Калибровка.

Используется  для установки НПИ/ВПИ соответствующего 4 мА/20 мА.

Функции.

В зависимости  от приложения, выходная характеристика датчика может иметь: линейный вид (измерение давления, уровня), квадратичный, квадратичный третьей и пятой  степени (для измерения потока) 

Табличные данные.

По табличным  данным ставится соответствие между  входным давлением и выходным сигналом. Выходной сигнал интерполируется  по заданным точкам (от 2-х до 16 точек). Давление и выходной сигнал задаются в % от диапазона. К примеру, это требуется  для пересчета уровня в массу  или объем жидкости, а в расходометрии  для коррекции изменения числа  Рейнольдса. 

Уставка.

Желаемое значение измеряемой величины в режиме контроллера - SP. PID

Вычисляется разность между измеряемой величиной (PV) и желаемой (SP). На основании этой разницы в соответствии с заложенным алгоритмом вычисляется управляющая величина (MV). Алгоритм также может задавать пользователь (до 16 точек) - в этом случае на индикаторе датчика отображается знак F(x). 

Автоматически/вручную.

Выбирается режим  работы датчика в режиме контроллера.

 Выход.

Формирует ток  пропорциональный измеряемой (PV) или управляющей величине (MV) величине. Значение тока ограничено снизу 3.6 мА и 21 мА сверху. 

Подстройка тока.

Предназначена для корректировки значения токового выходного сигнала в случае его  отличия от истинного. 

Единицы пользователя.

Преобразует измеряемую величину в заданные пользователем  единицы. Например, это требуется  для пересчета разности давлений в поток или уровня в массу  или объем. 

Суммирование.

Используется  в расходометрии для учета  переданного или полученного  объема или массы. 

     

Активна табличная функция

     

Рисунок 6 - Дисплей

      Встроенный  дисплей (опция) позволяет отображать одну или две (например, измеряемое давление и выходной ток) величины. При выборе 2-х величин, каждая из них отображается с интервалом в 3 секунды. Помимо, непосредственно  величин, дисплей отображает их единицы, а также режимы работы датчика  и системные сообщения.  

3.2 Конструкция датчика

Рассмотрим составные  части датчика давления D-M-D 331-A-S.

 
 
 
 

1 – Защитная  крышка дисплея 

2 – Уплотнительное  кольцо защитной крышки дисплея 

3 – Винты  для фиксации дисплея 

4 - Дисплей 

5 - Винты 

6 – Электронный  блок 

7 - Распорка 

8 – Винт для  фиксации сенсора 

9 – Стопорный  винт 

10 - Корпус 

11 – Заглушки  отверстий локальной настройки 

12 – Винт для  фиксации шильдика 

13 – Клеммная  колодка 

14 - Винты 

15 - Крышка 

16 - Заглушка 

17 - Фланцы 

18 – Фланцевый  болт 

19, 20, 24 – Уплотнительное  кольцо 

21 – Винт заземления 

22 - Гайка 

23 – Дренажный  винт 

25 – Винт для  фиксации адаптера 

26 – Адаптер 

27 - Сенсор 

28 – Кольцо  металлическое для защиты от  выдавливания уплотнительного кольца 19  

  На рисунке 7 приведены рекомендуемые схемы монтажа датчика давления в зависимости от измеряемой среды. При измерении давления газа в нижних точках соединительных линий следует устанавливать отстойные сосуды, а при измерении давления жидкости в наивысших точках – газосборники.

 

      Рисунок 7.- Схемы монтажа датчика.

  Отборные  устройства для установки датчиков желательно монтировать на прямолинейных  участках, на максимально возможном  удалении от насосов, запорных устройств, колен, компенсаторов и других гидравлических устройств. Особенно не рекомендуется  устанавливать датчик перед запорным устройством в трубопроводах, если измеряемая среда – жидкость. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                 Заключение.

Датчик давления DMD 331-A-S применяется во многих отраслях промышленности, таких как энергетика, металлургия, нефтяная, химическая и пищевая. Использование емкостного чувствительного элемента определяет устойчивость к перегрузкам и стабильность в течении длительного периода времени. Датчик отличается большим давлением перегрузки. Применение в чувствительных элементах мембран из специализированных сплавов позволяет использовать датчик для измерения давления высокоагрессивных сред. Метрологические характеристики, удобство использования и дополнительные возможности обусловлены применением современной элементной базы. Датчик обладает отличным соотношением цена/качество. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    Список литературы.

1. Трофимов А.Н. Автоматика, телемеханика, вычислительная техника в химических производствах. Учебник. Энергоатомиздат. 1985.
2. Трофимов А.Н. Автоматика, телемеханика, вычислительная техника в химических производствах. Учебник. Энергоатомиздат. 1985.
3. Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля и управления. Учебник. Высшая школа. 1989.
4. Попов И.А., Грунтович Н.В. Сборник заданий для самостоятельной работы по основам теории автоматического управления (регулирования). Учебное пособие. ВМФ. 1982.
5. Трофимов В.В. Справочник АСУТП. Справочник. Киев. Техника. 1988.
6. Измерительно-информационные системы. Учебник. ВМФ. Ч.1. 1990 г.

 

7.  Руководство по эксплуатации. Датчик давления DMD 331-A-S.Москва 2005 г..

   start="8"

 Техническая документация на DMD 331-A-S-