Система измерения давления в нефтепроводе
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
рические элементы, которые не вошли в моделирование функциональных блоков.
В схеме преобразователя тока используются элементы, которые моделировать не было смысла, т.к. они используются для сглаживания незначительных помех и не влияют на результаты, к таким элементам относятся конденсаторы C1, C6, C13.
Схема работает в двух режимах, подключенная к источнику сигнала и без подключения к источнику сигнала. В качестве сигнала используется напряжение. Для перехода из одного режима в другой используется переключение контактов Х1-Х2 и Х2-Х3. Когда токовая петля не подключена к источнику сигнала, к входу усилителя остается подключенным резистор R1 и постоянная составляющая в 2.5 В, чтобы избежать паразитных сигналов от находящимся поблизости токовых сигналов, которые могут повлечь за собой дезинформацию персонала и нарушение в функционирование прибора. Потенциал в 2.5 В обеспечивает на выходе интерфейса "токовая петля" потенциал тока равный 4 мА, если в схеме будет неисправность и потенциал пропадет, то на выходе вместо 4 мА окажется 0 мА, что проинформирует операторов об неисправности устройства.
В преобразователе рекомендуется использовать следующие компоненты:
Резисторы R2…R6, R16, R18 - прецизионные, с допуском 1% и ТКС не хуже 50 Ч 10-6/C. Остальные постоянные резисторы должны иметь допуск не хуже 5%;
Конденсаторы С2, С5 - электролитические, с диапазоном рабочих температур - 40…85С. Конденсатор С3 - керамический с диэлектриком NP0 (COG) и допуском 5%; С4 - керамический конденсатор большой ёмкости типа GRM31CR61A106KA01L фирмы Murata. Конденсаторы С7 - С12 плёночные типа К73-17 с допуском 5%. Остальные конденсаторы - керамические типа К10-17 или аналогичные;
Подстроечные резисторы R16, R18 - многооборотные керметные (серии 3269, 3266, 3296 фирмы Bourns);
Вместо интегральной сборки BAS125-04 малосигнальных диодов Шоттки можно использовать сборки MBD330DWT1 или BAT54SLT1;
Преобразователь может эксплуатироваться в следующих условиях:
Диапазон изменения температуры окружающего воздуха - 30…+50С;
Диапазон изменения напряжения питания 12,5…40 В.
Усилитель сигнала датчика реализует передаточную функцию ФНЧ первого порядка. Верхняя граничная частота фильтра FВЧ по уровню - 3 дБ определятся:
, (3.24)
при R3 = 274 кОм, C3 = 1 нФ: FВЧ = 580.8 Гц. Нижняя граничная частота FНЧ полосы пропускания по уровню - 3 дБ выпрямителя рассчитывается:
, (3.25)
при R4 = 3.65 кОм, C4 = 10 мкФ: FНЧ = 4.360 Гц.
Центральная частота F0 фильтра равна геометрическому среднему частот FВЧ и FНЧ:
, (3.26)
при FВЧ = 580.8 Гц, FНЧ = 4.360 Гц: F0 = 50 Гц.
4.2 Датчики серии 3051
Серия 3051 относится к последнему поколению преобразователей давления серии DPharpEJA.- это серия высокоточных интеллектуальных преобразователей давления. Приборы относятся к интеллектуальной серии, поддерживающей двусторонний обмен информацией по BRAIN - или HART - протоколу. Благодаря этому пользователь имеет возможность сам сконфигурировать основные параметры измерения давления и настроить выходной сигнал. Датчики серии EJA и EJX обладают всеми функциями современных интеллектуальных датчиков. Отличительной особенностью преобразователей серий EJA и EJX является принцип измерения давления: в качестве чувствительного элемента в них используется кремниевый механический резонатор - уникальная разработка фирмы Иокогава.
Кремниевый резонатор представляет собой параллелепипед плоской формы, защищенный герметичной капсулой и интегрированный в плоскость кремниевой мембраны. При изготовлении чувствительных элементов применяются самые современные технологи роста кристаллов, благодаря чему вся эта сложная структура получается с единой монокристаллической решеткой.
До недавнего времени чувствительным элементом преобразователей давления служили тензодатчики, собранные по мостовой схеме, в которых разбаланс измерительного моста преобразуется электронным преобразователем в токовый унифицированный сигнал.
Данный принцип получения сигнала в сенсорах (чувствительных элементах), несмотря на применение высокостабильных материалов, не обеспечивает стабильности преобразования, т.е. показатель основной погрешности "плывет" в процессе работы, что требует периодической (примерно раз в год) калибровки датчика.
В новом поколении преобразователей давления, совместно с применением микропроцессоров, используется другой принцип получения сигнала. Чувствительным элементом является искусственный монокристалл кремния, частота генерации которого изменяется в зависимости от величины приложенного давления.
Цифровой принцип нового сенсора, использующего частоту в качестве измеряемого сигнала, обеспечивает лучшую повторяемость и стабильность во времени, чем аналоговый, и имеет природный "иммунитет" к влиянию температуры, статического давления, вибрации и перегрузок по давлению. Это позволяет увеличить межповерочный интервал до 5 лет (снижение затрат на поверку), а применение цифровых протоколов обмена данных позволяет проводить удаленную настройку и конфигурирование датчиков давления.
Стабильность характеристик преобразователей нового типа показана на графике сравнения частоты калибровок на рис.8.1, обычный датчик давления требует калибровки каждые 9 - 12 месяцев. У датчиков нового типа отсутствует необходимость в калибровке в течение 60 месяцев.
Новая линейка датчиков давления и перепада давления - серия EJX используют тот же "частотно-резонан?/p>