Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных

Содержание

2. Лекция 4 Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных
3. Упрощенная блок-схема модуля ввода-вывода
4. Буферная память предназначена для обеспечения обмена данными с компьютером без потери отсчетов с максимальной скоростью (реализована
5. Обозначение источников напряжения, тока и заряда К основным параметрам источника напряжения относятся: • внутреннее сопротивление •
6. Виды источников сигналов Заземленный Незаземленный ДЛФВ
7. Дифференциальный вход
8. Символы аналоговой и цифровой земель
10. Схемы с несимметричными входами Система с незаземленными несимметричными входами (NRSE) Заземленная измерительная система с несимметричными входами
11. Для увеличения отношения сигнал/помеха усиление сигнала производится непосредственно у источника
12. Коэффициент подавления синфазного сигнала KD и KCM – коэффициенты усиления разностного и синфазного сигналов соответственно. Схема
13. Диференциальный вход с динамическим коммутатором
14. Измерительная система с дифференциальными входами Instrumentation amplifier – инструментальный усилитель Напряжение синфазного сигнала
15. Псевдодифференциальный вход
18. Принципиальная совместимость входов
19. Основные правила заземления приборов Правило 1 Низкочастотный ток заземления гальваносвязанной части системы должен быть равен нулю.
20. Правило 2 Если должны заземляться две точки общего провода сигнальной цепи, то провода к цепи заземления
21. Правило 3 Гальваническую связь сигнальных цепей следует стремиться производить только в одной точке. При этом именно
23. Стандартные сигналы Аналоговые сигналы: 0…5 В; 0…10 В; 0…20 мА 4…20 мА, токовая петля. Дискретные сигналы:
24. То́ковая петля́ То́ковая петля́ (Current Loop) — способ передачи информации с помощью измеряемых значений силыCurrent Loop)
25. Принцип действия "токовой петли" В качестве линии передачи обычно используется экранированная витая пара, которая совместно с
26. Стандарт 4-20 мА логическому уровню "1" соответствует ток в линии от 4 до 20 мА протекающий
27. Согласование сигналов Усиление/ Для достижения наибольшей точности максимальный диапазон напряжения в усиленном сигнале должен равняться максимальному
28. Типы датчиков, сигналов и виды кондиционирования сигналов
29. Измерительные (нормирующие) преобразователи датчиков температуры ИП 0304
30. Схема преобразователя ИП 0304
31. Конфигуратор
32. Универсальный нормирующий преобразователь НПТ1 Преобразование сигналов термодатчиков в унифицированный сигнал 0(4)...20мА Универсальный вход Поддержка большинства известных
33. Нормализатор сигнала тензомоста Тип входного сигнала — мост Диапазон входного сигнала: ±15, ±30, ±100 мВ Выходной
34. Усилитель тензосигнала тип 131 Сопротивление моста от 120 до 2000 Ом Четырехпроводная схема подключения тензомоста Напряжение
35. Линейное преобразование переменного тока частотой 45 - 65 Гц в выходной унифицированный сигнал постоянного ток
36. Линейное преобразование активной мощности трехфазных и однофазных, четырех- и трехпроводных цепей переменного тока в унифицированный выходной
37. Преобразователи линейного преобразования частоты переменного тока в унифицированные выходные сигналы постоянного тока
38. Модули ввода-вывода Мх110 Стандарт проводной связи RS-485. Простые протоколы, основанные на принципе «запрос-ответ». работа по протоколам
39. Модификации модулей ввода вывода Mx110
41. Подключение прибора
43. Модульная система согласования сигналов SCXI - высокопроизводительная многоканальная платформа согласования и коммутации из одного или нескольких
45. Шасси CompactDAQ на базе интерфейсов USB и Ethernet
46. Модули ввода вывода C-серии Аналоговый ввод, аналоговый вывод, цифровой ввод-вывод, реле
49. Технология реконфигурируемого ввода/вывода (RIO) Reconfigurable input/output – RIO) предоставляет вам возможность создания на аппаратном уровне вашей
51. CompactRIO Контроллер реального времени Реконфигурируемое шасси Модули ввода/вывода
52. Контроллер реального времени LabVIEW Real-Time
54. Канал общего пользования КОП (General Purpose Interface Bus - GPIB) разработан компанией Hewlett Packard в конце
55. Устройства и типичная система с КОП Каждое устройство, включая плату-контроллер, должно иметь свой уникальный адрес КОП
56. PXI и VXI VXI, сокращение от «VMEbus extension for Instrumentation» («расширение шины VME для использования в
58. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция 4 Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных

Слайд 3

Упрощенная блок-схема модуля ввода-вывода

Слайд 4

Буферная память предназначена для обеспечения обмена данными с компьютером без потери

отсчетов с максимальной скоростью (реализована схема поочередного считывания данных из буферов).
Цифровой регистр представляет собой 16-разрядный цифровой порт вывода общего назначения с тремя состояниями выхода и предназначен для управления внешними устройствами.
Блок старта предназначен для определения (путем программирования) начала ввода данных.
Таймер синхронизируется от кварцевого генератора и задает временную диаграмму ввода и вывода данных.
Регистр режимов управляет режимами работы блоков модуля.
Интерфейсы системной и локальной шин обеспечивают обмен с компьютером и с дополнительными модулями на базе цифровых процессоров сигналов.
Конвертор питания обеспечивает прецизионным питанием +/-15V аналоговые цепи модуля.

Слайд 5

Обозначение источников напряжения, тока и заряда
К основным параметрам источника напряжения относятся:
•

внутреннее сопротивление
• полярность
• максимальный выходной ток

К основным параметрам источника тока относятся:
• полярность
• запас по напряжению
• внутреннее сопротивление

Слайд 6

Виды источников сигналов
Заземленный
Незаземленный
ДЛФВ

Слайд 7

Дифференциальный вход

Слайд 8

Символы аналоговой и цифровой земель

Слайд 9

Слайд 10

Схемы с несимметричными входами
Система с незаземленными несимметричными входами
(NRSE)
Заземленная измерительная система с

несимметричными входами

Слайд 11

Для увеличения отношения сигнал/помеха усиление сигнала производится непосредственно у источника

Слайд 12

Коэффициент подавления синфазного сигнала
KD и KCM – коэффициенты усиления разностного и

синфазного
сигналов соответственно.

Схема измерения коэффициента подавления синфазного сигнала, определяемого в dB как:

Слайд 13

Диференциальный вход с динамическим коммутатором

Слайд 14

Измерительная система с дифференциальными входами
Instrumentation amplifier – инструментальный усилитель
Напряжение синфазного сигнала

Слайд 15

Псевдодифференциальный вход

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Принципиальная совместимость входов

Слайд 19

Основные правила заземления приборов
Правило 1
Низкочастотный ток заземления гальваносвязанной части системы должен

быть равен нулю. Ток сигнальных цепей не должен иметь контура распространения 'через землю'.

Слайд 20

Правило 2
Если должны заземляться две точки общего провода сигнальной цепи, то

провода к цепи заземления необходимо подсоединить в одной точке.
Примечание I
Типичный случай: два прибора осциллограф и генератор, имеющие коаксиальные выход и вход, с экраном (общим проводом), соединенным с корпусами приборов. Правило Техники безопасности требует индивидуального заземления корпуса каждого прибора, а Правило 2 объясняет, как это нужно сделать правильно.
Примечание 2
Данные рассуждения относятся для простого случая, когда токи I3 и I4 не ответвляются в рассматриваемый общий провод Z1 по дополнительным цепям, показанным на рисунке. Но даже если это так, то соблюдая принцип заземления в одной точке. Вы значительно уменьшите взаимные влияния Ваших сигналов.

Слайд 21

Правило 3
Гальваническую связь сигнальных цепей следует стремиться производить только в одной

точке. При этом именно эта точка будет оптимальна для заземления всей гальваносвязанной системы с помощью единственного заземляющего проводника.
Правило 4
Если две локальные системы имеют разные (удаленные) точки заземления, то они должны иметь между собой гальваническую развязку сигнальных цепей (следствие из 2).

Слайд 22

Слайд 23

Стандартные сигналы
Аналоговые сигналы:
0…5 В;
0…10 В;
0…20 мА
4…20 мА,
токовая

петля.
Дискретные сигналы:
сигналы TTL-уровня с диапазоном 0…5 В;
сигналы TTL-уровня с диапазоном 0…24 в.

Слайд 24

То́ковая петля́
То́ковая петля́ (Current Loop) — способ передачи информации с помощью измеряемых

значений силыCurrent Loop) — способ передачи информации с помощью измеряемых значений силы электрического тока.
Принцип работы токовой петли это дифференциальная пара
Для задания измеряемых значений тока используется, как правило, управляемый источник тока. По виду передаваемой информации различаются аналоговая токовая петля и цифровая токовая петля.
Токовая петля может использоваться на значительных расстояниях (до нескольких километров). Для защиты оборудования применяется гальваническая развязкаТоковая петля может использоваться на значительных расстояниях (до нескольких километров). Для защиты оборудования применяется гальваническая развязка на оптоэлектронных приборах, например оптронах.
Основное преимущество токовой петли —точность не зависит от длины и сопротивления линии передачи, поскольку управляемый источник тока будет автоматически поддерживать требуемый ток в линии. Схема позволяет запитывать датчик непосредственно от линии передачи. Несколько приемников можно соединять последовательно, источник тока будет поддерживать требуемый ток во всех одновременно

Слайд 25

Принцип действия "токовой петли"
В качестве линии передачи обычно используется экранированная витая

пара, которая совместно с дифференциальным приемником позволяет ослабить индуктивную и синфазную помеху.

Слайд 26

Стандарт 4-20 мА
логическому уровню "1" соответствует ток в линии от

4 до 20 мА протекающий в ПРЯМОМ направлении
логическому уровню "0" соответствует ток в линии от 4 до 20 мА протекающий в ОБРАТНОМ направлении. При токе ниже 4 мА приемник и передатчик обнаруживают ошибку "ОБРЫВ ЛИНИИ". При токе выше 20 мА передатчик обнаруживает ошибку "КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ ЛИНИИ".

Слайд 27

Согласование сигналов
Усиление/ Для достижения наибольшей точности максимальный диапазон напряжения в усиленном

сигнале должен равняться максимальному входному диапазону АЦП.
Изоляция Необходима по соображениям безопасности и избежания эффекта паразитного контура с замыканием через землю
Фильтрация –удаление ненужных составляющих из измеряемого сигнала.
Питание – питание для параметрических датчиков, таких как датчики деформаций, термисторы и терморезисторы.
Линеаризация – учет нелинейности отклика
Следует чётко понимать природу измеряемого сигнала, конфигурацию, в которой производятся измерения и воздействие, которое может оказывать окружающая среда. Основываясь на этой информации, можно определить, нужно ли использовать модули согласования сигнала в данной системе сбора данных или нет.

Слайд 28

Типы датчиков, сигналов и виды кондиционирования сигналов

Слайд 29

Измерительные (нормирующие) преобразователи датчиков температуры
ИП 0304

Слайд 30

Схема преобразователя ИП 0304

Слайд 31

Конфигуратор

Слайд 32

Универсальный нормирующий преобразователь НПТ1
Преобразование сигналов термодатчиков в унифицированный сигнал 0(4)...20мА
Универсальный вход
Поддержка

большинства известных типов термодатчиков
Высокая точность преобразования
Высокая разрешающая способность
Настройка по интерфейсу USB 2.0
Климатическое исполнение «-40...+85 С»

Слайд 33

Нормализатор сигнала тензомоста
Тип входного сигнала — мост
Диапазон входного сигнала: ±15, ±30,

±100 мВ
Выходной сигнал: 0-10, 0-5 В, 0-20 мА
Гальваническая изоляция 1000 В

Слайд 34

Усилитель тензосигнала тип 131
Сопротивление моста от 120 до 2000 Ом
Четырехпроводная

схема подключения тензомоста
Напряжение питания 12-24В
Рабочая температура -20ºC..+50ºC
Обеспечивает напряжение возбуждения моста 8,0В
Линейность 1:4000

Слайд 35

Линейное преобразование переменного тока частотой 45 - 65 Гц в выходной

унифицированный сигнал постоянного ток

Слайд 36

Линейное преобразование активной мощности трехфазных и однофазных, четырех- и трехпроводных цепей

переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или напряжения

Слайд 37

Преобразователи линейного преобразования частоты переменного тока в унифицированные выходные сигналы постоянного

тока

Слайд 38

Модули ввода-вывода Мх110
Стандарт проводной связи RS-485.
Простые протоколы, основанные на принципе «запрос-ответ».

работа по протоколам ModBus-ASCII, ModBus-RTU, DCON и ОВЕН.
Модули объединяются в сеть с помощью двухпроводной линии связи и подключаются к ведущему устройству (Master). В роли мастера может выступать:
ПЛК,
персональный компьютер с установленной SCADA-системой
панель оператора.
модулей (Slave), имеет уникальный адрес.
Одновременно в одной сети может быть один мастер и до 32 модулей. Максимальная длина линии связи составляет 1200 м. Длина линии связи и количество модулей в сети могут быть увеличены с помощью повторителей интерфейса (например, ОВЕН АС5).

Слайд 39

Модификации модулей ввода вывода Mx110

Слайд 40

Слайд 41

Подключение прибора

Слайд 42

Слайд 43

Модульная система согласования сигналов SCXI - высокопроизводительная многоканальная платформа согласования и

коммутации из одного или нескольких промышленных шасси с установленными различными модулями согласования сигналов.
Портативная недорогая система согласования сигналов SCC–недорогое решение для задач согласования сигналов с небольшим количеством каналов с возможностя поканальной конфигурации каналов ввода/вывода с использованием одно- и двухканальных модулей
SC серия – устройства сбора данных со встроенными возможностями согласования сигналов - расширяют возможности платформы PXI путем интегрирования схем согласования сигналов в 16-разрядные модули PXI.
Высокоточные регистраторы температуры и

Слайд 44

Слайд 45

Шасси CompactDAQ на базе интерфейсов USB и Ethernet

Слайд 46

Модули ввода вывода C-серии

Аналоговый ввод, аналоговый вывод, цифровой ввод-вывод, реле

Слайд 47

Слайд 48

Слайд 49

Технология реконфигурируемого ввода/вывода (RIO)
Reconfigurable input/output – RIO) предоставляет вам возможность создания

на аппаратном уровне вашей собственной контрольно-измерительной системы, используя программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) и инструментарий среды графической разработки приложений LabVIEW

Слайд 50

Слайд 51

CompactRIO
Контроллер реального времени
Реконфигурируемое шасси
Модули ввода/вывода

Слайд 52

Контроллер реального времени
LabVIEW Real-Time

Слайд 53

Слайд 54

Канал общего пользования
КОП (General Purpose Interface Bus - GPIB) разработан

компанией Hewlett Packard в конце 1960 года для обеспечения связи между компьютерами и измерительными приборами, известен как стандатр IEEE 488.(2.).
КОП является цифровой 24-х разрядной параллельной шиной. Шина состоит из:
8 линий данных (data lines),
5 линий управления шиной (bus management lines) - ATN, EOI, LFC, REN, SRQ,
3 линий квитирования (handshaking),
8 заземленных линий.
сообщения (messages) представляются в виде символов ASCII

Слайд 55

Устройства и типичная система с КОП
Каждое устройство, включая плату-контроллер, должно

иметь свой уникальный адрес КОП в диапазоне от 0 до 30

Слайд 56

PXI и VXI
VXI, сокращение от «VMEbus extension for Instrumentation» («расширение

шины VME для использования в инструментальных системах»)

PXI, сокращение от «compactPCl extension for Instrumentation» («расширение шины Compact-PCI для использования в инструментальных системах»)

Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных

Содержание

Лекция 4 Схемы подключения датчиков к устройствам сбора данных

Упрощенная блок-схема модуля ввода-вывода

Буферная память предназначена для обеспечения обмена данными с компьютером без потери

Обозначение источников напряжения, тока и зарядаК основным параметрам источника напряжения относятся:•

Виды источников сигналовЗаземленныйНезаземленныйДЛФВ

Дифференциальный вход

Символы аналоговой и цифровой земель

Схемы с несимметричными входамиСистема с незаземленными несимметричными входами(NRSE)Заземленная измерительная система с

Для увеличения отношения сигнал/помеха усиление сигнала производится непосредственно у источника

Коэффициент подавления синфазного сигналаKD и KCM – коэффициенты усиления разностного и

Диференциальный вход с динамическим коммутатором

Измерительная система с дифференциальными входамиInstrumentation amplifier – инструментальный усилительНапряжение синфазного сигнала

Псевдодифференциальный вход

Принципиальная совместимость входов

Основные правила заземления приборовПравило 1Низкочастотный ток заземления гальваносвязанной части системы должен

Правило 2Если должны заземляться две точки общего провода сигнальной цепи, то

Правило 3Гальваническую связь сигнальных цепей следует стремиться производить только в одной

Стандартные сигналыАналоговые сигналы:0…5 В; 0…10 В; 0…20 мА 4…20 мА, токовая

То́ковая петля́То́ковая петля́ (Current Loop) — способ передачи информации с помощью измеряемых

Принцип действия "токовой петли"В качестве линии передачи обычно используется экранированная витая

Стандарт 4-20 мА логическому уровню "1" соответствует ток в линии от

Согласование сигналовУсиление/ Для достижения наибольшей точности максимальный диапазон напряжения в усиленном