4.3.2 Пристрої нормалізації сигналів
4.3.2.1 Загальні відомості.Нормалізацією вважають будь-яке перетворення сигналів з аналогових датчиків, окрім їх посилення і аналого-цифрового перетворення. Пристрої нормалізації є найпершими засобами обробки сигналів на шляху від датчиків технологічних параметрів до оператора або старанного механизма що впливає на технологічний процес.
Головними причинами, що викликають необхідність застосування цих пристроїв, являються:
накладення на сигнали перешкод у вигляді змінної напруги, в основному промислової частоти 50 Гц, створених робочим устаткуванням, мережами енергопостачання і потужними сигналами, що керують, створюються самою системою управління;
потреба узгодження параметрів датчиків і сигналів з характеристиками пристроїв, що забезпечують подальше перетворення сигналів.
Пристрої нормалізації сигналів є прості електричні ланцюги, що складаються з декількох елементів — резисторів, конденсаторів або котушок індуктивності. Вони разміщуються максимально близько до входів підсилювачів, аналого-цифрових перетворювачів і інших пристроїв, які виконують подальше перетворення сигналів.
4.3.2.2 Фільтри. Послаблення наведених перешкод промислової частоти і особливо високочастотних перешкод від спрацьовування пускачів і реле забезпечують за допомогою простих 7?С-фильтрів, що містять резистор До і конденсатор З (мал. 5.6, а). Для більшості сигна-лів ця схема забезпечує достатнє пригнічення, але при необхідності можна включити послідовно дві такі ланки. Конденсатор фільтру зазвичай має велику місткість (десятки і сотні мікрофарад), тому використовують електролітичні конденсатори, а для компенсації наявної у них індуктивності часто підключають паралельно їм ще один конденсатор невеликої місткості.
Якщо в технологічному процесі використовуються агрегати, які створюють особливо потужні електромагнітні поля промислової або іншої частоти, то застосовують подвійний Т-подібний фільтр (мал. 5.6, б), що забезпечує сильне пригнічення сигналу саме на цій частоті.
Рисунок 53 – RC-фільтри
а – одно ланковий, б – подвійний Т-подібний
4.3.2.3 Перетворювачі струму в напругу. Вихідним сигналом ряду датчиків є постійний струм, тоді як пристрої подальшої обробки сигналів працюють з вхідним сигналом у вигляді напруги. Перетворення струмових сигналів у вихідний сигнал напруги 11вых здійснюється за допомогою резистора, включеного паралельно входу последу-ющего пристрою (мал. 5.7).
Рисунок 54 – Перетворювач струму в напругу
Опір резистора визначають виходячи з максимально можливого струму вхідного сигналу і максимально допустимої напруги на вході вимірювального пристрою, оскільки чим вище рівень сигналу, тим менше вплив перешкод і більше точність перетворення. При цьому треба враховувати вхідний опір самого пристрою, який виявляється паралельним резистору.
Точність і стабільність резистора природно позначаються на точності всього перетворення, тому клас точності резистора повинен відповідати погрішності вимірювального пристрою.
4.3.2.4. Аттенюаторы. Деякі датчики, джерела дискретних сигналів технологічного устаткування і пристрою перетворення сигналів мають вихідну напругу, що перевищує максимально допустимий рівень вхідного сигналу наступних пристроїв. Наприклад, з дискретного датчика може поступати напруга 12 В, тоді як стандартна вхідна напруга регістрів і лічильників складає всього 5 В. У такому разі для послаблення сигналів застосовують аттенюатори.
Аттенюатор, або дільник напруги, складається з двох послідовно сполучених резисторів R1 і R2, які подключа-ются до виходу джерела сигналу Uвых (рис. 55). Напруга Uвх на наступний пристрій подається з одного з цих резисторів, наприклад К2. Воно виявляється ослабленим в порівнянні з початковим сигналом в n разів, де n = (R1 + R2)/ R2.
Рисунок 55 - Антеннюатор
Величина n залежить також від вихідного опору источ-ника сигаала, яке в ідеалі дорівнює нулю, і від вхідного сопро-тивления наступного пристрою, в ідеалі нескінченно боль-шого. Точність аттенюатора визначається не точністю самих ре-зисторов, а точністю дотримання співвідношення їх сопротивле-ний, тому зазвичай їх підбирають відразу парами.