Преобразователь постоянного тока в аналоговый сигнал

Описание

Преобразователи сигнала частота => напряжение – ток – аналоговый сигнал – последовательный RS232
Преобразователи аналогового сигналов (напряжение, ток) => частота / последовательный RS232

DZ 266: Преобразователь сигнала частота => напряжение и частота => последовательный RS 232>PDF< (нем.)  >PDF< (англ.) 

•  Прибор с очень быстрым преобразованием и большим количеством программируемых функций преобразования частоты в аналоговые или цифровые последовательные сигналы
•  Масштабируемая LCD-индикация  фактических значений и рабочих состояний
•  Импульсные входы для подключения одноканальных сигналов (только канала A), двухканальных сигналов (A, B, 2×90°) или TTL- и RS422-сигналов в дифференциальном формате A, /A, B, /B
•  Выход +/- 10 вольт (полярность в зависимости от направления вращения), а также 0 – 20 мА или 4 – 20 мА
•  Широкий рабочий диапазон 0,1 Гц до 1 МГц
•  Установка с помощью кнопок на передней панели прибора в сопровождении меню отображаемом на LCD-индикаторе или с помощью ПК
•  Последовательный RS232-интерфейс
•  Напряжение питания 24 В постоянного тока, вспомогательное напряжение +5В для питания TTL-датчиков
•  Исполнение корпуса для установки на монтажную DIN-шину

FU 252: Преобразователь сигнала частота => напряжение и частота => последовательный RS 232>PDF< (нем.)  >PDF< (англ.)

•  Прибор с очень быстрым преобразованием и большим количеством программируемых функций преобразования частоты в аналоговые или цифровые последовательные сигналы
•  Масштабируемая LCD-индикация фактических значений и рабочих состояний
•  Импульсные входы для подключения одноканальных сигналов (только канала A), двухканальных сигналов (A, B, 2×90°) или TTL- и RS422-сигналов в дифференциальном формате A, /A, B, /B
•  Выход +/- 10 вольт (полярность в зависимости от направления вращения), а также 0 – 20 мА или 4 – 20 мА
•  Широкий рабочий диапазон 0,1 Гц до 1 МГц
•  Установка с помощью кнопок на передней панели прибора в сопровождении меню отображаемом на LCD-индикаторе или с помощью ПК
•  Последовательный RS232-интерфейс
•  Напряжение питания 24 В постоянного тока, вспомогательное напряжение +5В для питания TTL-датчиков
•  Исполнение корпуса для установки на монтажную шину

UF251: Преобразователь аналогового сигнала (напряжение, ток) в частоту и последовательный цифровой интерфейс>PDF< (нем.)  >PDF< (англ.)

•  Входной диапазон: -10…+10В / 0/4….20мА
•  Время преобразования всего около 1 мс
•  Частотные выходы HTL (A/B/Z) от 1 Гц до 100кГц, а также TTL и RS422 (A, /A, B, /B, Z, /Z) от 1 Гц до 500 кГц
•  Положение фазы A/B в зависимости от полярности входного сигнала, программируемое положение нулевого импульса
•  Различные режимы работы: программируемая кривая U / F (напряжение / частота) характеристики, наличие функции мотор-потенциометр и режима Repeat для цикличного прохода запрограммированной кривой частоты
•  RS232- и RS485-интерфейсы для последовательного считывания напряжения, частоты и др. внутренних регистров
•  Программируемое усреднение значения и предустановки для любых кривых линеаризации
•  Режим печати для автоматической передачи данных внутренних регистров на внешний регистратор данных или ПК
•  24В-блоки питания (см. принадлежности)

Преобразователи аналоговых сигналов фирмы Weidmuller

Митрофанова Наталья

Немецкая фирма Weidm uller Interface (www.weidm ueller.de) — известный производитель компонентов для автоматизации промышленных объектов и инсталляции зданий. Она хорошо известна как производитель клемм, разъемов и электромонтажного инструмента высочайшего класса. Вместе с тем одним из основных направлений деятельности фирмы является производство недорогих электронных модулей преобразователей для обработки аналоговых сигналов и защиты контроллеров при решении задач промышленной автоматизации.

Задача измерения и контроля параметров технологических процессов является одной из основных в технологиях автоматизации промышленного производства

Повышение степени автоматизации делает очень важной обработку аналоговых сигналов, поступающих от многочисленных датчиков. Чтобы эти данные могли поступить на промышленный компьютер (логический контроллер), нужно преобразовать их в вид, приемлемый для его входных цепей

Преобразователи аналогового сигнала конвертируют сигналы, поступающие от датчиков, например, температуры, усилия и др. в сигналы тока 4-20 мА или в сигнал напряжения 0-10 В для последующей обработки логическим контроллером.

Кроме этого, они выполняют функцию гальванической развязки цепей датчиков от цепей измерения для защиты контроллера от возможных внешних помех.

Модули серий WAVEanalog, MICROanalog и MCZ предназначены для контроля тока и напряжения, гальванической развязки, преобразования частотных, тензометрических, интерфейсных сигналов (RS-232, RS-485, RS-422), нормализованных сигналов постоянного тока и напряжения и сигналов от датчиков температуры.

В чем заключается предназначение преобразователей сигналов?

Преобразователи сигналов — устройства, которые действительно могут быть представлены в самом широком спектре решений. Данный термин фактически собирательный и может иметь отношение к оборудованию, применяемому в разных сегментах хозяйства и классифицируемому по совершенно несхожим критериям. Основные типы сигналов, которые могут преобразовывать устройства, о которых идет речь:

— электрические;

— звуковые;

— температурные;

— технологического характера.

В зависимости от задач, которые стоят перед пользователем преобразователя сигнала, в структуре соответствующего устройства могут объединяться модули, обрабатывающие несколько разных типов данных. Преобразование, таким образом, может осуществляться в рамках одного типа сигнала (например, с одной частоты на другую) либо являться механизмом, предполагающим трансляцию между разными категориями сигналов. Например, электрических в звуковые.

К самым распространенным девайсам относится преобразователь аналоговых сигналов в цифровые (и наоборот, если это предусмотрено структурой внутренних модулей устройства). Рассмотрим особенности его работы.

Способы применения

Особенно широко преобразователи тока с 12 на 220 В применяются в местах, где отсутствует снабжение электроэнергией. От любого автомобильного аккумулятора можно сделать 220 В для обеспечения подачи электричества в загородный дом.

Следует помнить, что инверторы напряжения из 12 В в 220 В преобразуют форму электрического тока, которая ограничивает его использование. То есть не все электрические приборы способны воспринимать напряжение, подающееся графически почти по прямоугольной форме. Конструктивно инверторы бывают:

  • автомобильными;
  • стационарными;
  • мобильными.

Если рассматривать выходную мощность, то автомобильные АКБ максимально выдают 500 Вт, а стационарные — до 10 тыс. Вт. Если при выезде за город на отдых или дачный участок необходимо в вечернее время осветить помещение или место ночевки, то самый простой способ заключается в подсоединении к преобразователю светодиодного светильника.

Стационарные преобразователи напряжения 12—220 вольт в основном применяются для трансформирования электрической энергии солнечных батарей и ветряных конструкций. Мобильные инверторные преобразователи подключаются к сети от 12 до 50 В и считаются неприхотливыми в выборе источника питания. Для обслуживания автомобилей это устройство представляет собой зарядное устройство с розеткой.

«Токовая петля»: унифицированный аналоговый сигнал 4-20 мА

Аналоговый сигнал 4-20 мА (ещё называют «токовая петля») так же как сигнал напряжения 0-10 В используется в автоматике для получения информации от датчиков и управления различными устройствами.

По сравнению с сигналом 0-10 В сигнал 4-20 мА имеет ряд преимуществ:

  • Во-первых, токовый сигнал можно передать на большие расстояния в сравнении с  сигналом 0-10 В, в котором происходит падение напряжения на длинной линии, обусловленное сопротивлением проводников.
  • Во-вторых, легко диагностировать обрыв линии, т.к. рабочий диапазон сигнала начинается от 4 мА. Поэтому если на входе 0 мА — значит на линии обрыв.

Нормирующий преобразователь

При измерении физической величины (температуры, влажности, загазованности, pH и др.) датчики преобразуют её значение в ток, напряжение, сопротивление, ёмкость и т.д. (в зависимости от принципа работы датчика). Для того, чтобы привести выходной сигнал датчика к унифицированному сигналу используют нормирующие преобразователи.

Нормирующий преобразователь — устройство, приводящее сигнал первичного преобразователя к унифицированному сигналу тока или напряжения.

Так выглядит датчик температуры с нормирующим преобразователем:

   Tags: Промышленная автоматика, сигнал 0-10 В, сигнал 4-20 мА, унифицированные сигналы

Межповерочный интервал

Межповерочный интервал аналоговых измерительных преобразователей составляет 1 год.  Межповерочный интервал цифровых преобразователей увеличен до 4 — 6 лет. На этот параметр производители шкафного оборудования и проектировщики обычно не обращают внимания, он для них не столь важен. Однако с этим сталкивается служба метрологии, обслуживающая приборный парк. Именно ей каждое средство измерения приходится поверять с указанной в технических условиях периодичностью.

При увеличенном межповерочном интервале снижаются затраты на обслуживание приборного парка, в т.ч. за счёт снижения объёма обменного фонда и затрат на его поддержание.

Как устроен ЦАП

ЦАП подразделяются на электрические и механические. В электрических ЦАП выходными сигналами являются ток, напряжение, временной интервал, а в механических — линейное и угловое перемещения, скорость и т.д. Широкое применение ЦАП нашли:

  • в системах цифровой связи, системах телеизмерений (модемы, кодеки, активные и цифровые фильтры), системах распределения аналоговых сигналов;
  • в системах управления технологическими процессами (станки с числовым программным управлением, прецизионная электротермообработка, электронно-лучевая фотолитография и др.);
  • в испытательной и измерительной технике (программируемые источники питания, цифровые измерительные приборы и др.).

Цифровая информация представляется соответствующим кодом. Наиболее распространен двоичный цифровой код. Значения разрядов в таком коде определяются присутствием или отсутствием электрического напряжения или напряжениями высокого или низкого уровня. Цифровой код может быть последовательным, когда уровни напряжения, соответствующие отдельным разрядам кода, поступают в различные моменты времени и могут быть переданы по одной линии.

При параллельном кодировании все уровни напряжения, соответствующие разрядам кода, поступают одновременно и передаются по отдельным линиям. Цифровой код представляется в виде последовательности единиц и нулей, например: 1101. В данном коде записано 4 цифры, которые называют разрядами. Крайний левый разряд называют старшим разрядом (СР), крайний правый — младшим разрядом (МР). Числовой эквивалент может быть определен, если известна система кодирования или тип кода. В ЦАП наибольшее распространение получили двоичные и двоично-десятичные коды с весами разрядов 8-4-2-1 или 2-4-2-1.

Что такое фоторезистор.
Читать далее

Маркировка SMD транзисторов.
Читать далее

Как сделать датчик движения своими руками.
Читать далее

Коды бывают прямыми и обратными. Обратные коды получаются инвертированием всех разрядов прямого кода. Максимальное число разрядов, которые могут быть поданы на вход ЦАП и преобразованы в выходную величину, определяется конкретной интегральной схемой. Число разрядов — это двоичный логарифм максимального числа кодовых комбинаций на входе ЦАП. Число разрядов является наиболее общей характеристикой, определяющей номинальные функциональные возможности ИМС.

Современный цифро-аналоговый преобразователь.

По способу формирования выходного напряжения в зависимости от цифрового входного кода все ЦАП можно разделить на три группы: с суммированием токов, с суммированием напряжений, с делением напряжений. При реализации ЦАП в виде БИС наибольшее распространение получила схема с суммированием токов. ЦАП с суммированием и делением напряжений менее технологичны, но до сих пор реализуются в аппаратуре на цифровых и аналоговых микросхемах.

ЦАП, использующие для формирования выходного напряжения суммирование токов, делятся на два типа: с использованием взвешенных резисторов и с использованием многозвенной цепочки резисторов R-2R. Принцип действия ЦАП основывается на том, что любое двоичное число Xn_iXn_2.. .Х2ХгХ можно представить в виде суммы степеней числа 2. Поэтому для преобразования двоичных чисел в аналоговую величину (напряжение, ток и т.д.) необходимо каждой единице числа поставить в соответствие аналоговую величину со своим весом, соответствующим разряду данной цифры, а затем произвести суммирование этих величин.

Схема ЦАП

Схема четырехразрядного ЦАП на основе двоично-взвешенных резисторов состоит из матрицы двоично-взвешенных резисторов, переключателей на каждый разряд, которые управляются цифровыми сигналами, входного (опорного) напряжения и суммирующего усилителя, собранного на базе ОУ в инверсном включении. Сопротивления резисторов, соответствующих разрядам входного слова, отличаются в два раза при переходе к соседнему биту. На цифровые входы ЦАП подается двоичный ЛГ-разрядный сигнал.

Каждый i-й цифровой сигнал управляет г-м переключателем, обеспечивая подключение любого резистора с сопротивлением R ? 21 либо к общей шине, либо к источнику входного напряжения. Для простоты рассмотрения принимается, что сопротивление переключателей и внутреннее сопротивление источника входного сигнала равно нулю.

Четырехразрядного цифро-аналоговый преобразователь.

Решение проблем изоляции с помощью приборов семейства iCoupler

Фирма Analog Devices в течение уже нескольких лет выпускает семейство iCoupler — уникальные по многим параметрам устройства гальванической развязки цифрового сигнала, идущие на смену оптопарам. Родоначальником линии iCoupler является ИС ADuMHOO — одноканальный прибор, заслуживший популярность за счет высокой скорости передачи, а также портативности, надежности и малого энергопотребления.

Возвращаясь к оптопарам, необходимо отметить, что это приборы с высоким энергопотреблением, для их успешного функционирования необходим ток порядка 10 мА. Кроме того, для применения оптопар требуются дополнительные компоненты: токоограничительные резисторы, дополнительные транзисторы (эти компоненты не показаны на рис. 3 для упрощения схемы).

Рис. 5. Конструкция изоляторов цифрового сигнала iCoupler

Для изоляторов цифрового сигнала iCoupler дополнительные компоненты не требуются: мы просто подаем цифровой сигнал на вход, как на обычную логическую микросхему, и получаем этот же сигнал на изолированном выходе. Изоляторы цифрового сигнала семейства iCoupler фирмы Analog Devices созданы на основе интегральных микротрансформаторов. На рис. 5 показан четырехканальный изолятор цифрового сигнала, в котором имеется три кристалла в одном корпусе. На двух кристаллах, сделанных по технологии CMOS, реализованы схемы драйвера и приемника. Между ними находится блок из четырех микротрансформаторов. Трансформаторы представляют собой плоские катушки (сделанные из золота), разделенные 20-микронным слоем полиимидной пленки. Эта полиимидная изоляция выдерживает напряжение 5 кВ в течение одной минуты.

Через трансформаторы передается не собственно логический сигнал, подаваемый на вход микросхемы, а «производная» от него, то есть сигнал типа «перейти в 0» и «перейти в 1». Поэтому схема корректно обрабатывает медленно меняющиеся логические сигналы и постоянные логические сигналы.

В настоящее время перечень продукции iCoupler стремительно расширяется. Появились многоканальные приборы — на 2, 3 и 4 канала в различной конфигурации, специализированные приборы для интерфейсов RS-485 и PC.

В приведенных выше схемах развязки цифрового сигнала оптопары можно с успехом заменить на изоляторы типа iCoupler. Эта замена обеспечит существенное снижение энергопотребления и уменьшение места, занимаемого схемой на плате. Кроме того, приборы iCoupler обеспечивают очень высокую скорость передачи сигнала и скорость фронта/спада, поэтому отпадает описанная выше проблема медленного нарастания тактовых импульсов. Вообще стоит отметить, что максимальные преимущества приборы семейства iCoupler обеспечивают именно при высоких скоростях цифрового потока. На низких частотах дешевые оптопары составляют серьезную конкуренцию приборам iCoupler. Тем не менее даже на низких частотах схема на iCoupler гораздо компактнее и экономичнее, особенно когда необходимо несколько (3, 4 или больше) однобитных каналов передачи данных.

Однако и в случае применения приборов iCoupler все равно стоит проблема питания изолированной части схемы, то есть и здесь обычно нужен DC/DC-преобразователь.

Классификация

По виду измеряемого и преобразуемого входного сигнала самыми распространёнными и массово применяемыми измерительными преобразователями в энергетике и у производителей шкафного оборудования являются преобразователи:

— переменного тока и напряжения,

— постоянного тока и напряжения,

— активной и реактивной мощности переменного тока.

Основными производителями указанных преобразователей являются: ОАО «Электроприбор» (г. Чебоксары), ООО «Алекто» (г. Омск), МНПП «Электроприбор», ООО «ЭнергоСоюз» и ОДО «Энергоприбор» (г. Витебск). 

При выборе измерительного преобразователя перед потребителями всегда стоит ряд вопросов, которые мы и постараемся рассмотреть в данной статье.

Особенности тиристорного управления

Тиристоры в качестве коммутирующих элементов характеризуются тем, что могут использоваться исключительно в качестве ключей. Каталог номенклатуры тиристоров отличается тем, что большинство элементов в нем не требует постоянной подачи управляющего сигнала. Здесь используется свойство тиристоров сохранять открытое состояние после снятия управления. Запирание происходит только тогда, когда ток через элемент снижается ниже определенного уровня, или происходит смена полярности напряжения на аноде и катоде.

Не дожидаться смены полярности или уменьшения тока можно, применяя специальные запираемые тиристоры, которые запираются путем подачи сигнала на управляющий электрод.

Любой тиристорный преобразователь отличается высоким уровнем искажения формы напряжения. Также в момент переключения возникают импульсы электромагнитных помех, для уменьшения уровня которых требуется использование дополнительных схемных решений (коммутация в момент перехода напряжения через нуль, установка помехоподавляющих фильтров).

Искажение формы сигнала

Принцип действия

Преобразователь напряжение вырабатывает напряжение питания необходимой величины из иного питающего напряжения, к примеру, для питания определенной аппаратуры от аккумулятора. Одним из главных требований, которые предъявляются к преобразователю, является обеспечение максимального коэффициента полезного действия. Преобразование переменного напряжения легко можно выполнить при помощи трансформатора, вследствие чего подобные преобразователи постоянного напряжения часто создаются на базе промежуточного преобразования постоянного напряжения в переменное.

  • Мощный генератор переменного напряжения, который питается от источника исходного постоянного напряжения, соединяется с первичной обмоткой трансформатора.
  • Переменное напряжение необходимой величины снимается с вторичной обмотки, которое потом выпрямляется.
  • В случае необходимости постоянное выходное напряжение выпрямителя стабилизируется при помощи стабилизатора, который включен на выходе выпрямителя, либо с помощью управления параметрами переменного напряжения, которое вырабатывается генератором.
  • Для получения высокого кпд в преобразователях напряжения используются генераторы, которые работают в ключевом режиме и вырабатывают напряжение с использованием логических схем.
  • Выходные транзисторы генератора, которые коммутируют напряжение на первичной обмотке, переходят из закрытого состояния (ток не течет через транзистор) в состояние насыщения, где на транзисторе падает напряжение.
  • В преобразователях напряжения высоковольтных источников питания в большинстве случаев применяется эдс самоиндукции, которая создается на индуктивности в случаях резкого прерывания тока. В качестве прерывателя тока работает транзистор, а первичная обмотка повышающего трансформатора выступает индуктивностью. Выходное напряжение создается на вторичной обмотке и выпрямляется. Подобные схемы способны вырабатывать напряжение до нескольких десятков кВ. Их часто применяют для питания электронно-лучевых трубок, кинескопов и так далее. При этом обеспечивается кпд выше 80%.

Принципиальная схема Бестрансформаторного преобразователя напряжения.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ДОМА

В настоящее время широкое применение преобразователи напряжения нашли в быту. Их стали использовать в домашних условиях в качестве резервных или аварийных источников питания, задача которых обеспечить работу бытовой техники в случае несанкционированного отключения сети централизованного электропитания.

Как правило, преобразователь напряжения для дома представляет собой комбинацию инвертора с одной или несколькими аккумуляторными батареями. В коттеджах и загородных домах (дачах) их дополняют также устройствами, способными заряжать аккумуляторы.

В отдельных случаях для этого могут использоваться солнечные батареи или ветрогенераторы.

К инверторам, предназначенным для использования в домашних условиях, чаще всего подключают маломощную бытовую технику:

  • телевизоры;
  • компьютеры и пр.

При этом необходимо помнить об электроприборах, например, холодильниках, электронасосах и др., которым для работы необходима подача электропитания с «чистой синусоидой», что требует приобретения значительно более дорогих устройств.

В местах, где отсутствует централизованная электросеть можно, рассчитав необходимую электрическую мощность, организовать систему электропитания целого дома. Однако это потребует приобретения достаточно дорогого оборудования.

Например, стоимость инвертора мощностью 10…60 кВт составляет не менее $20000. Использование подобного рода устройств целесообразно в случае организации систем электропитания на основе альтернативных источников энергии.

Если сравнивать классический блок бесперебойного питания (UPS), работающий в режиме online, с преобразованием напряжения, то сочетание компонентов «аккумуляторная батарея+инвертор» выглядит предпочтительней по ряду причин, среди которых:

  • щадящий режим работы аккумуляторов;
  • большой выбор аккумуляторных батарей;
  • возможность параллельного подключения нескольких преобразователей и пр.

На отечественном рынке электрооборудования импульсные преобразователи представлены в достаточно широком ассортименте. Особой популярностью пользуется, например, продукция тайваньской компании Mean Well и голландской фирмы Victron Energy.

Продукция этих производителей отличается высоким качеством и обладает большим количеством различных функций. Так преобразователи типа DC/AC обеспечивают защиту рот глубокого разряда аккумуляторных батарей, контролируя величину минимального входного напряжения. Контролируют они и параметры выходного сигнала.

Все модели этих компаний имеют большой запас мощности, что позволяет им выдерживать большие перегрузки, возникающие при запуске электроприборов. Ряд устройств обеспечивает получение на выходе синусоиды высокого качества, что позволяет подключать к ним самое требовательное электрооборудование.

2012-2022 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

«Аналоговый» или «цифровой» выход?

На сегодняшний день все производимые преобразователи по форме обработки входного сигнала можно разделить на две большие группы:

• преобразование входного сигнала в аналоговый выходной сигнал,

• преобразование входного сигнала в цифровой сигнал.

Аналоговые измерительные преобразователи — это тип изделий, которые широко применялись раньше и применяются сегодня во многих областях промышленности. Большинство энергообъектов вводилось в строй в 70 — 80-х годах прошлого века. Системы телемеханики в то время строились на приёме и обработке аналоговых сигналов. Измерительные преобразователи в таких системах преобразовывают входной сигнал в унифицированный выходной сигнал постоянного тока и обеспечивают возможность дистанционной передачи выходного сигнала или подключения щитового прибора для визуальной индикации результата преобразования. Время установления выходного аналогового сигнала этих преобразователей составляет до 1 сек.

Измерительные преобразователи с аналоговым выходным сигналом наиболее дёшевы и очень распространены, однако современным требованиям не соответствуют. Принятая в ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Россети» политика предусматривает передачу данных от вторичных приборов и датчиков только в цифровом формате с использованием стандартных интерфейсов.

Измерительные преобразователи с цифровым выходным сигналом более дороги, но обладают достаточно серьёзными преимуществами:

  • высокая точность, быстродействие и скорость передачи данных;
  • простота реализации линии передачи (например, для интерфейса RS485 — это витая пара);
  • возможность подключения дополнительных модулей индикации для отображения измеряемых (преобразуемых) параметров;
  • расширенный ряд напряжений питания (+12В, +24В, 220ВУ, ~230В);
  • повышенный уровень электробезопасности за счёт трёхуровневой гальванической развязки: по входным измерительным цепям, по выходным цепям и по цепи питания.

Современные измерительные преобразователи нередко оснащаются и цифровыми и аналоговыми выходными цепями. Примерами таких преобразователей являются Е854ЭЛ, Е856ЭЛ и Е849ЭЛ (рис.). 

.

Рис.  Схема подключения цифровых измерительных преобразователей.

Возможность объединения преобразователей в единую сеть с другими средствами измерения и передачи информации  посредством интерфейсов RS485, а так же наличие выходных унифицированных сигналов постоянного тока позволяет использовать преобразователи на объектах энергетики и в автоматизированных системах различного назначения (ССПИ, АСУ ТП).

Преобразователи с цифровым выходом выполняются в стандартном корпусе с передним расположением винтовых подпружиненных клеммных разъёмов, которые надёжно фиксируют присоединительные провода и облегчают монтаж. Преобразователи допускают установку как на стандартную DIN-рейку, так и на плоскую поверхность.

В последнее время в энергетике планомерно проводятся работы по реконструкции старых и строительству новых подстанций с применением современных систем телемеханики. Цифровые измерительные преобразователи легко интегрировать в любую систему телеизмерения в силу целого ряда присущих им преимуществ (таблица).

Таблица.

Преимущества цифровых измерительных преобразователей перед аналоговыми

+12В, +24В, @220ВУ, ~230В

Поверка или калибровка?

Нормативные документы не слишком чётко разграничивают понятия поверки и калибровки средств измерений. Поверка — это совокупность операций и процедур, направленных на определение и подтверждение соответствия средств измерения и приборов установленным законодательством требованиям. В свою очередь калибровка представляет собой только установление зависимости между размерами измеряемых величин и показаниями приборов. Не все производители предлагают потребителям изделия с первичной поверкой, некоторые обходятся только калибровкой. При получении от таких изготовителей калиброванного измерительного преобразователя потребитель перед вводом его в эксплуатацию обязан провести поверку изделия в центре стандартизации и метрологии (ЦСМ).

Решение проблем изоляции с помощью AD7400/AD7401

Технология iCoupler также применяется в микросхемах AD7400/AD7401. Это микросхемы, представляющие собой сигма-дельта модуляторы с гальванической развязкой цифрового однобитного сигнала, то есть со встроенным модулем типа iCoupler (рис. 6).

Рис. 6. Функциональная схема преобразователя AD7400

На выходе MDAT эти преобразователи формируют однобитный поток, средняя плотность «единичных» бит в котором пропорциональна уровню сигнала (рис. 7). Скорость этого однобитного потока довольно высока — 10 или 20 МГц, соответственно у AD7400 и AD7401.

Рис. 7. Форма сигналов на выходе преобразователя AD7400

Для построения полноценной системы оцифровки необходимо обрабатывать этот однобитный поток с помощью довольно быстродействующих процессоров -DSP или FPGA. Для обработки рекомендуется применять алгоритм фильтрации sinc3, который подробно описан в техническом руководстве на микросхему (datasheet).

Однако существует и более простой подход, который мы опишем ниже.

С помощью простой дополнительной логической схемы (рис. 8), мы получаем сигнал/MCLOCKOUT-MDAT, представляющий собой последовательность импульсов, в сущности подобную импульсам на выходе AD7742, однако их частота более высокая. Тем не менее современные микроконтроллеры имеют в своем составе счетчики, которые успешно функционируют на такой частоте. При этом на микроконтроллере, скорее всего, не получится организовать полноценную цифровую фильтрацию (разве что простейший фильтр «скользящего среднего»). Поэтому качество оцифровки будет хуже, чем при использовании хорошего цифрового фильтра, но зато мы получим простой и недорогой изолированный аналоговый вход.

Напоминаем, что здесь тоже понадобится отдельное питание для изолированной части схемы!

Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь — это устройство преобразующее входной цифровой сигнал в аналоговый.

На вход устройства поступают дискретные отсчеты в виде цифрового кода, которые затем преобразуются в напряжение. Напряжение это соответствует набору уровней, как и случае с АЦП, многие ЦАП, используют равномерный уровни при преобразовании.

Уровень напряжения остается неизменным до момента прихода следующего отсчета на вход, таким образом формируется ступенчатый непрерывный сигнал, который в дальнейшем может быть сглажен фильтром нижних частот.

Один из простейших видов ЦАП широтно-импульсный модулятор (ШИМ) он часто используется для управления скоростью электромоторов.

Заключение

В настоящее время известно огромное количество различных архитектур АЦП и ЦАП, и прежде чем приступить к их изучению, целесообразно ознакомиться с общими концепциями, на которых базируются принципы преобразования и построения преобразователей, с особенностями выполняемых в них операций и протекающих процессов, используемой элементной базой, основными характеристиками и параметрами, а также с основными классификационными признаками. Поскольку ЦАП в функциональном плане проще АЦП и входит в состав некоторых типов АЦП, все подлежащие изучению вопросы будем сначала излагать для ЦАП, а затем для АЦП.

Дополнительный материал по теме можно узнать из статьи Цифро-аналоговый преобразователь. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

www.ru.bmstu.wiki

www.hifinews.ru

www.russianelectronics.ru

www.cxem.net

www.wikiwand.com

www.studref.com

www.studme.org

Мне нравится3Не нравится

Предыдущая
ИнверторыЗачем нужен преобразователь частоты
Следующая
ИнверторыЧто такое преобразователь напряжения

Заключение

Как можно понять из материалов статьи, сделать своими руками несложный преобразователь 12 – 220 вольт не так и трудно. И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле. При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.

В качестве дополнения по данной теме в прилагаемой статье приведены подробная информация об инверторах напряжения Преобразователи напряжения для современных высокопроизводительных цифровых систем. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

www.compax.ru

www.electrostation.ru

www.eltechbook.ru

www.amperof.ru

www.electrosam.ru

www.regionvtormet.ru

www.radiostorage.net

Мне нравится5Не нравится

Предыдущая
ИнверторыКак выбрать цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Источник: ledsshop.ru

Стиль жизни - Здоровье!