Датчик - первичный измерительный преобразователь.

Состав:

1) ЧЭ (генераторный или параметрический),

2) электрический и механический интерфейсы,

3) средства защиты ЧЭ и электрического интерфейса.

Подавляющее большинство первичных датчиков ПА – термосенсоры, выполненые с клемными соединителями.

Виды первичных термодатчиков по конструкции (Рис.2.4):

1) корпусные – имеют специальный составной корпус, защищающий ЧЭ от воздействия рабочей среды и соединитель - от воздействия внешней среды;

2) кабельные – безкорпусные, не содержат собственного электрического интерфейса, имеют защиту удлинительныхпроводовв виде гибкого кабеляс многослойной изоляцией (для установки датчика в труднодоступных местах)

Принципы действия наиболее распространенных датчиков температуры изложены далее.

2.Датчик электронный с унифицированным выходным сигналом (Рис.2.5).

Состав:

1) первичный ЧЭ со средствами защиты от воздействия рабочей среды,

2) ИП -измерительная электронная схема,

3) интерфейс электрический и электропитания;

4) защитный корпус электронной схемы и ИП от воздействия внешней среды

 

Рис.2.5. Обобщенная функциональная схема электронного датчика с унифицированным выходным сигналом

Электронной схемой является усилитель с нормированными метрологическими характеристиками и с возможностью ручной подстройки при калибровке (2 регулировочных элемента: нуля и чувствительности).

3.Датчик микропроцессорный с унифицированным выходным сигналом и/или коммуникационным портом и/или выносным индикатором. (Рис.2.6):

 

Рис.2.6. Обобщенная функциональная схема микроконтроллерного (информационного) датчика

Состав

1) первичный ЧЭ со средствами защиты от воздействия рабочей среды,

2) микропроцессорная система, возможно, интегрированная в единую микросхему;

3) интерфейс коммуникационный (порт) (может отсутствовать);

4) интерфейс электрический для унифицированных сигналов (может отсутствовать);

5) интерфейс электропитания (может быть конструктивно объединен с предыдущим);

6) интерфейс внешнего или встроенного индикатора (могут отсутствовать);

7) интерфейс электросигнала контроля (только для функциональных реле);

8) индикатор (встроенный или подключаемый внешний) (может отсутствовать);

9) встроенный сигнальный элемент контроля работоспособности (может отсутствовать);

10) защитный корпус электронной микропроцессорной системы и интерфейсов от воздействия внешней среды

Индикатор может отсутствовать, или может быть:

1) встроенным, подключаемым или выносным;

2) стрелочным или цифровым.

Обобщенный состав микропроцессорной платы (модуля):

1) аналого-цифровой преобразователь (АЦП),

2) энергонезависимая память с конфигурационной информацией:

o коэф-ты коррекции АЦП,

o пределы диапазона,

o время усреднения, и т.д.,

3) управляющий микропроцессор с энергонезависимой памятью:

o с системным ПО функций управления датчиком, включая:

§ обмен данными по внутренней шине,

§ прием / передача данных через порт связи,

o прикладным ПО обеспечивающим:

§ хранение переходной характеристики,

§ линеаризацию,

§ изменение диапазона,

§ усреднение,

§ пересчет физических единиц,

4) терминальный порт связи внешних информационных устройств (например, с ПК с соответствующей конфигурационной программой) с энергонезависимой памятью датчика,

o цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) для получения унифицированного выходного сигнала,

o внутренняя шина связи микропроцессора с другими информационными устройствами датчика,

5) корпус:

o защита от воздействия внешней среды: ЧЭ, электронных элементов,

o крепление соединителей с внешним устройством и коммуникационных разъемов,

o крепление индикатора (при наличии).

Принцип действия:

1) сигнал с ЧЭ по запросу (команде) микропроцессора в АЦП преобразуется в число,

2) в соответствии с прикладным ПО полученное число корректируется и усредняется в соответствии с конфигурационными параметрами,

3) полученное число подается в ЦАП и преобразуется в унифицированный сигнал, подаваемый на выходы датчика,

4) запись в память конфигурационных параметров (например, по результатам калибровки) производится через специальный терминальный порт с помощью внешнего информационного устройства (например, компьютера) со специальным конфигурационным ПО.

Преимущество: простота изменения и обеспечения стабильности конфигурации по сравнению с настройкой аналоговых электронных схем.

Примечание: все преобразовательно - информационные функции датчика с достаточной точностью выполняются соответствующим микроконтроллером (т.е. единой микросхемой), возможно с обеспечивающими микросхемами: интерфейсной связи, генерации опорного напряжения и т.д.