Теоретичні відомості про перетворювач SITRANS TF2

Конфігуруємий SITRANS TF2 (рис. 2 та 3) - це компактний

вимірювальний перетворювач температури з цифровим дисплеєм та термо-

метром опору Pt100. Призначення приладу - індикація та контроль температури, що вимірюється на технологічній лінії за місцем, а також дистанційна передача сигналу вимірювальної інформації на відстань.

■ Загальний огляд:

Вимірювальний перетворювач температури SITRANS TF2 (рис.2) об’єднує три компоненти в одному приладі: • термометр опору Pt100 в захисній трубці із нержавіючої сталі; • корпус із нержавіючої сталі з високим класом захисту; • вбудований та конфігуруємий за допомогою трьох клавіш мікропроцесорний вимірювальний перетворювач з рідинно-кришталевим дисплеєм (РКД). Випускаються осьова та радіальна конструкції TF2.

Сфера використовування SITRANS TF2 – це технологічні процеси в таких галузях як: • хімічна промисловість; • енергетика; • централізоване теплопостачання; • водопостачання; • очищення стічної води; • харчова промисловість; • металургія; • виробництво цементу; • формакологія; • біотехнологія. ■ Переваги приладу:

• висока точність вимірювання та індикація з дозволяючою властивістю 1/100 °C в усьому діапазоні вимірювання; • конфігуруємі діпазони вимірювання в межах від -50 до +200°C; • сигнализація (+/-) про перевищення заданого межового значення температури на РКД, а також за допомогою червоного світло діоду (рис.3). ■ Конструкція:

Корпус SITRANS TF2 (рис.2) виготовлений із інструментальної сталі (Ø 80 мм) та оснащений захисним склом. В захисну трубу із інструментальної сталі з різьбовим з’єднанням вмонтований температурний датчик Pt100. За рахунок використовування інструментальної сталі при виготовлені захисних труб досягається висока хімічна стійкість, яка визначає високу степінь захисту температурного датчика від впливу вимірюваного за температурою середовища. У стандартному виконанні довжина захисної труби складає 170 мм або 260 мм. На зворотній стороні корпуса разташовані клеми для підключення живлення за рахунок струмового ланцюга (петлі) 4...20 мA. Підключення здійснюється через рознім в відповідності з EN 175301-803A.

 

Рис.1 Рис. 2 Рис. 3

 

На передній стороні корпуса знаходиться п’ятирозрядний дисплей під скляною кришкою. Під дисплеєм разташовані три клавіші конфігурування SITRANS TF2. Над дисплеєм розташовані один зелений та один червоний світлодіоди для індикації стану приладу.

■ Принцип роботи:

Вимірювальний перетворювач TF2 (рис.4) можна разділити на наступні функціональні блоки і окремі функції:

Вхід: RTD – термометр опору Pt100; Iк – стабілізоване джерело струму;

A/D – аналого-цифровий перетворювач.

 

 

Рис.4

Вихід: D/A – цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП);

U/I – перетворювач напруги в струм, який живиться від стабілізованого

джерела каліброваної напруги Uк та перетворює напругу ЦАП в

уніфікований вихідний сигнал по струму (4…20 мА);

EMV – вихідний каскад з захисними компонентами, який об’єднує струм живлення з уніфікованим вихідним сигналом по струму;

U –джерело живлення постійного стуму в межах +12 В - +36В;

I – уніфікований вихідний сигнал по струму (він же струм споживання).

Мікроконтролер:

EEPROM – перепрограмуємий запам’ятовуючий пристрій для всіх параметрів;

μС – функції обчислення та контролю мікроконтролера.

Вихід: D/A – цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП);

U/I – перетворювач напруги в струм, який живиться від стабілізованого

джерела напруги та перетворює напругу ЦАП в уніфікований вихідний сигнал по струму (4…20 мА);

EMV – вихідний каскад з захисними компонентами, який об’єднує струм живлення з уніфікованим вихідним сигналом по струму;

U –джерело живлення постійного стуму в межах +12 В - +36В;

I – уніфікований вихідний сигнал по струму (він же струм споживання).

Керування та індикації:

3 клавіші– конфігурування параметрів перетворювача;

LCD – індикація вимірюваних величин з одиницями вимірювання (РКД);

Зелений світлодіод – індикація нормального режиму роботи;

Червоний світлодіод– індикація повідомлень про помилки та при виході параметру за встановлені межі.

Первинний вимірювальний перетворювач RTD (Pt100) (рис.4), що знаходиться в об’єкті, отримує живлення від стабілізованого джерела струму I . Спад напруги на датчику відповідає вимірюваній температурі. Аналого-цифровий перетворювач (A/D) перетворює спад напруги у цифровий сигнал. В мікроконтролері (μС) відбувається лінеаризація сигналу у цифровій формі і відтворюється у цій формі у відповідності з необхідними даними (наприклад, вибраною одиницею вимірювання або необхідному діапазону), що запрограмовані заздалегідь та зберігаються в енергонезалежній постійній пам’яті EEPROM, яка дозволяє перепрограмування.

Основною перевагою перетворювача Sitrans TF2 є схема живлення в два проводи, в якій виконано об’єднання ланцюга живлення перетворювача з одночасним передаванням по ньому сигналу вимірювальної інформації - вихідного уніфікованого аналогового сигналу по струму в межах 4…20 мА, який відповідає значенню вимірюваної температури. Тобто, при налаштованому початковому значенні вимірюваної температури, схема перетворювача споживає струм 4 мА напругою постійного струмі в межах 12…30В. В кінці діапазону – перетворювач споживає струм 20 мА при тих же межах напруги живлення.

Для передавання інформації про значення вимірюваної температури немає необхідності в додаткових лініях зв’язку. Для отримання цієї інформації достатньо в ланцюг підведення живлення в два проводи, ввімкнути опір навантаження величиною R 500 Ом (рис. 4) та отримати на ньому, на необхідній відстані від місця вимірювання, спад напруги, який маже бути використаний, наприклад, для перетворення в аналого-цифровому перетворювачі (АЦП) мікропроцесорного контролера системи керування технологічним процесом.

Рис.4. Схема підключення TF2 до двопроводової лінії живлення.

 

■ Технічні характеристики TF2:

Вхід:вимірювана величина – температура в діапазоні від -50…+200°C.

Вихід: уніфікований сигнал 4…20 мА по дротам живлення.

Нижня (мінімум) - 3,6 мА та верхня межа стуму (максимум) - 23 мА.

Вихід захищений: від от невірного під’єднання джерела живлення за полярністю, від перевищення напруги живлення та від короткого замикання.

Максимальний опір навантаження: U - 12V / 0,023A.

Характеристика перетворення – прямо пропорційна вимірюваній температурі.

■ Нормовані метрологічні характеристики:

•Абсолютна похибка при температурі навколишнього середовища в межах

(23±5) °C складає: < ±(0,45°C + 0,2% від верхньої межі налаштованого діапазону вимірювань).

•Час одного циклу вимірювання ≤100 мс.

•Додаткова похибка від зміни температури навколишнього середовища: < ± 0,15% від верхньої межі налаштованого діапазону вимірювань на кожні 10°C.

•Додаткова похибка від впливу вібрацій в усіх напрямках:<±0,05%/g до 500Гц

•Додаткова похибка від впливу нестабільності джерела живлення на кожний

вольт зміни напруги: <±0,01% від верхньої межі налаштованого діапазону

вимірювань.

■ Умови використовування:

•Температура навколишнього середовища, в межах: -25...+85°C.

•Рекомендований діапазон температур, в межах: -10…+70°C.

•Температура середовища зберігання приладу, в межах: -40…+85°C.