Mērījumu vērtību reģistrētāji – atrodiet ražotājus un piegādātājus

Pārveidotāji ir tehniskas ierīces, kas reģistrē fizikālus, ķīmiskus vai elektriskus lielumus un pārvērš tos izmantojamā elektriskā signālā.

Pēc tam šo signālu var apstrādāt vadības sistēmā, displeja blokā vai datu iegūšanas sistēmā. Tāpēc sensori ir mūsdienu mērīšanas un automatizācijas tehnoloģiju pamatā, jo tie veido saikni starp reālo un digitālo pasauli.

Turpmāk sniegts pārskats par sensoru darbības pamatprincipiem un režīmu, dažādiem tipiem un to mērāmajiem lielumiem, signālu veidiem un interfeisiem, kā arī pārskats par to izmantošanu un prasībām, kas jāievēro mūsdienu konstrukcijās:

Pārveidotāju darbības pamatprincips un veids:

Pārveidotāju funkcionalitāte sastāv no trim pamatposmiem:

1. Mērāmā lieluma iegūšana:
   To veic sensora elements, kas fiziski mijiedarbojas ar mērāmo lielumu, piemēram, deformējoties, mainoties temperatūrai, magnētiskajam laukam vai gaismas absorbcijai.
2. Pārvēršana elektriskajā signālā:
   Mērāmo mainīgo lielumu pārvērš elektriskajā signālā, piemēram, spriegumā, strāvā, frekvencē.
3. Signāla apstrāde:
   Neapstrādāto signālu pastiprina, filtrē, linearizē vai digitalizē, lai to varētu izmantot pakārtotajās sistēmās.

Pārveidošanas principa veids - mehāniskais, optiskais, pjezoelektriskais, magnētiskais, ķīmiskais u. c. - ir atkarīgs no attiecīgā mērāmā lieluma.

Pārveidotāju veidi un to mērāmie lielumi:

Pārveidotāji ir ļoti specializēti, un tos var iedalīt atbilstoši attiecīgajam mērāmajam lielumam:

1. Mehāniskie lielumi:
   a. Spiediena sensori: Mērītājus, kas mēra šķidrumu un gāzu statisko vai dinamisko spiedienu, bieži vien izmantojot pjezorezistīvos vai kapacitatīvos elementus.
   b. Spēka sensori: Mehāniskā spēka pārveidošana elektriskajā signālā, bieži izmantojot spriedzes mērinstrumentus.
   c. Pārvietojuma un attāluma sensori: Novietojuma noteikšanai izmanto optiskās, induktīvās, kapacitatīvās vai ultraskaņas metodes.
   d. Griezes momenta sensori: Mēra vārpstas griezes momentu, bieži izmantojot spriedzes mērītājus vai magnētiskās metodes.
2. Siltuma mainīgie lielumi:
   a. Temperatūras sensori: Tie ir termopāri, pretestības termometri, pusvadītāju temperatūras sensori vai infrasarkanie sensori.
   b. Siltuma plūsmas sensori: Nosaka siltuma plūsmu caur materiāla slāni, bieži izmantojot termoelektriskos principus.
3. Elektriskie un magnētiskie lielumi:
   a. Strāvas un sprieguma pārveidotāji: Mēra elektriskos lielumus barošanas avotos, ķēdēs vai sistēmās.
   b. Magnētiskā lauka sensori: Izmantojiet Hola efektu vai magnetorezistīvos principus, lai izmērītu lauka intensitāti.
4. Ķīmiskie un fizikāli ķīmiskie lielumi:
   a. Gāzu sensori: Noteiktu gāzu (piemēram, skābekļa, CO₂, amonjaka) koncentrācijas noteikšana, izmantojot elektroķīmiskās, optiskās vai pusvadītāju metodes.
   b. pH sensori un vadītspējas sensori: Izmanto procesu un vides mērīšanas tehnoloģijās, lai noteiktu šķidrumu ķīmiskās īpašības.
   c. Mitruma sensori: Mēra relatīvo vai absolūto mitrumu gaisā vai materiālos.

Sensoru signālu veidi un saskarnes:

Lielākā daļa mūsdienu pārveidotāju nodrošina standartizētus izejas signālus:

1. Analogie signāli: bieži 4-20 mA vai 0-10 V, piemēroti vienkāršiem pārraides ceļiem.
2. Digitālās saskarnes: I²C, SPI, CAN, Modbus vai IO-Link inteliģentiem sensoriem ar papildu funkcijām.
3. Lauka kopņu sistēmas: Profibus, EtherCAT vai Profinet rūpnieciskajā automatizācijā.

Atkarībā no pielietojuma sensors jau var būt iekšēji kalibrēts, ar temperatūras kompensāciju un pašdiagnostikas funkciju.

Pārveidotāju izmantošana:

Pārveidotāji tiek izmantoti gandrīz visās tehniskajās jomās. Nozīmīgākās pielietojuma jomas ir šādas:

1. Automātikas tehnoloģijas:
Rūpnieciskās ražošanas uzņēmumos sensori nepārtraukti uzrauga spiedienu, temperatūru, pozīciju, ātrumu, plūsmu un citus procesa mainīgos lielumus.
Signālus izmanto regulēšanai, vadībai un drošībai.

2. Enerģētikas tehnoloģijas:
Enerģijas sadales sistēmās, apakšstacijās un transformatoros devēji reģistrē tādus parametrus kā strāvas, sprieguma, frekvences, jaudas vai izolācijas vērtības.

3. Automobiļu inženierija:
Pārveidotāji ir elementāri transportlīdzekļa dinamikas kontrolei, gaisa spilveniem, dzinēja kontrolei, izplūdes gāzu mērījumiem vai akumulatoru vadības sistēmām.

4. Medicīnas tehnoloģijas:
Lai mērītu tādus dzīvībai svarīgus parametrus kā asinsspiediens, ķermeņa temperatūra, glikozes līmenis vai elpošanas gāzes, tiek izmantoti biosaderīgi sensori.

5. Celtniecības tehnoloģijas:
Apkures, gaisa kondicionēšanas un ventilācijas sistēmās sensori mēra temperatūru, mitrumu, CO₂ saturu un gaismas intensitāti, lai kontrolētu komfortu un energoefektivitāti.

6. Vides mērīšanas tehnoloģija:
Lai reģistrētu laikapstākļu datus, gaisa kvalitāti, ūdens analīzes vai emisijas, izmanto specializētus devējus.

Prasības moderniem devējiem:

• Precizitāte un atkārtojamība: Īpaši svarīgi kvalitātes nodrošināšanas vai kontroles tehnoloģijās.
• Ilgtermiņa stabilitāte: Svarīgi nepārtrauktiem mērījumiem daudzu gadu garumā, piemēram, energosistēmās vai vides stacijās.
• Ātrs reakcijas laiks: Īpaši dinamiskiem procesiem (piemēram, sprādzienu noteikšanai vai triecienu mērījumiem).
• Noturība: Aizsardzība pret putekļiem, ūdeni, vibrācijām, ķīmisko iedarbību un temperatūru.
• Kalibrējamība: Izmērīto vērtību izsekojamībai atbilstoši valsts standartiem.

Pārveidotāji ir neaizstājami komponenti gandrīz visos tehniskajos, rūpnieciskajos un zinātniskajos lietojumos. To galvenais uzdevums ir precīzi reģistrēt reālos lielumus un pārvērst tos izmantojamā signālā. Pieejamo tehnoloģiju daudzveidība ļauj precīzi pielāgot tos visdažādākajiem mērījumu uzdevumiem. Līdz ar viedo sensoru (viedo sensoru) parādīšanos un integrāciju digitālajās sistēmās, pārveidotājs aizvien vairāk kļūst par galveno sastāvdaļu Rūpniecības 4.0 un lietu interneta (IoT) laikmetā.

Šeit sniegts pārskats par svarīgākajiem punktiem, kas jāņem vērā, iegādājoties devēju.

Lai iegādātos pārveidotājus mehānisko, termisko, elektrisko vai ķīmiski-fizikālo mainīgo lielumu reģistrēšanai, ir nepieciešams holistisks skatījums uz tehniskiem, specifiskiem lietojuma un ekonomiskiem kritērijiem. Runa nav tikai par tīro mērīšanas funkciju, bet arī par precizitātes, robustuma, integrācijas, kalibrēšanas un sistēmas saderības mijiedarbību.

• Pirmais solis ir precīzi definēt, kāds fizikālais lielums un kādos apstākļos ir jāmēra:
• Mehāniskie mainīgie lielumi: Spēks, spiediens, griezes moments, svars
• Termiskie mainīgie lielumi: Temperatūra, siltuma plūsma
• Elektriskie lielumi: Spriegums, strāva, pretestība, jauda
• Ķīmiski fizikālie lielumi: pH vērtība, vadītspēja, koncentrācija, mitrums
• Katram no šiem mainīgajiem lielumiem ir nepieciešama atšķirīga sensoru tehnoloģija un līdz ar to atšķirīgas prasības attiecībā uz konstrukciju, signālu apstrādi un materiāliem.
• Lai reģistrētu vēlamās izmērītās vērtības, ir svarīgi izvēlēties pareizo mērīšanas principu:
• Mehāniskiem mainīgajiem lielumiem, piemēram, spēkam un spiedienam
• Termopāri vai RTD (Pt100): Temperatūras mērījumiem
• Hala efekta vai induktīvās metodes: Elektrisko un magnētisko mainīgo lielumu noteikšanai
• Jonu selektīvie elektrodi vai optoķīmiskie sensori: Ķīmiski-fizikāliem mērāmajiem lielumiem
• Mērīšanas principa izvēle nosaka jutību, noturību un signālu apstrādi.
• Sensora izvēlei jāatbilst paredzamajam mērījumu diapazonam - ne pārāk lielam (izšķirtspējas zudums), ne pārāk mazam (pārslodzes risks).
• Vienlaikus jāpārbauda vēlamā izšķirtspēja un precizitāte atkarībā no tā, vai tas paredzēts aptuvenai procesa uzraudzībai vai augstas precizitātes laboratorijas lietojumiem.
• Īpaši svarīgi, lai pārveidotājs mehāniski atbilstu uzstādīšanas situācijai:
• Izmērs un ģeometrija: Jābūt iespējai integrēt esošajās sistēmās
• Uzstādīšanas pozīcija: Horizontāli, vertikāli, rotācijas simetriski
• Montāžas iespējas: Atloku, skrūvju montāža, spraudņu sistēmas
• Kabeļu izvietojums un savienotāju veidi: Jāatbilst uz vietas esošajiem kabeļiem
• Atkarībā no vides sensoram jābūt īpaši izturīgam:
• Izturība pret koroziju: Piemēram, ķīmiskiem procesiem vai ārpus telpām
• Temperatūras izturība: Augsttemperatūras lietojumiem vai kriogēnā vidē
• Hermētiskums (IP aizsardzības klase): Piemēram, IP67 vai augstāka mitruma vai netīrumu gadījumā
• Mehāniskās slodzes izturība: Vibrācija, triecieni, spiediena impulsi
• Pārveidotājam jābūt piemērotam esošajai novērtēšanas tehnoloģijai un automatizācijas videi:
• Analogie signāli: piemēram, mV/V, 0-10 V, 4-20 mA
• Digitālās saskarnes: piemēram, CANopen, Modbus, EtherCAT, IO-Link
• Savietojamība ar vadības sistēmām un datu reģistrētājiem
• Elektromagnētiskās elektromagnētiskās saderības aizsardzība un traucējumu izturība: īpaši svarīgi elektriskajā vai rūpnieciskajā vidē
• Tikai kalibrēti sensori nodrošina ticamas izmērītās vērtības, tāpēc obligāta prasība ir rūpnīcas kalibrēšana ar testa ziņojumu.
• DAkkS kalibrēšana vai līdzvērtīga kalibrēšana visaugstākajām prasībām, piemēram, QS saskaņā ar ISO 9001, automobiļu rūpniecībā, farmācijā.
• Izsekojamība līdz valsts standartiem garantē salīdzināmību. Atkārtotas kalibrēšanas cikli jānosaka atkarībā no lietošanas intensitātes.
• Pārveidotājam ir jāveic stabili mērījumi daudzus gadus:
• Tāpēc jānovērtē nulles punkts un sensora dreifs atkarībā no temperatūras, novecošanās un mehāniskās slodzes.
• Jāņem vērā līšanas raksturlielumi pastāvīgas slodzes apstākļos. Īpaši mehāniskiem mainīgajiem lielumiem.
• Atbilstība ir ļoti svarīga, jo īpaši rūpnieciskā vai ar drošību saistītā vidē:
• CE marķējums un konkrētam produktam specifiskas ES direktīvas.
• ATEX apstiprinājums sprādzienbīstamai videi.
• RoHS un REACH atbilstība.
• Īpašas nozares prasības, piemēram, GMP (farmācija), HACCP (pārtika), SIL (apstrādes rūpniecība).
• Pārveidotāja kvalitāte ir cieši saistīta ar ražotāja pieredzi un atsauksmēm, tehnisko atbalstu un lietošanas konsultācijām.
• Izšķiroša nozīme ir ne tikai vienības cenai, bet arī vispārējai rentabilitātei.

Īpaši svarīgs ir skaidri definēts pielietojums, pareiza mērīšanas principa izvēle, pareiza integrācija mērīšanas ķēdē un pieredzējuša ražotāja atbalsts. Tikai tā var izveidot mērīšanas sistēmu, kas ir pastāvīgi precīza, stabila un neprasa lielu apkopi - neatkarīgi no tā, vai tā mēra mehāniskos spēkus, temperatūru, elektriskos mainīgos vai ķīmiski fizikālos parametrus.

Devējus var iegādāties no dažādiem piegādātājiem. Visaptverošu informāciju par pārveidotāju ražotājiem un piegādātājiem no visas pasaules var atrast exportpages.