Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Převodníky SIMIREL pro analogové signály

číslo 10/2002

Inovace, technologie, projekty

Převodníky SIMIREL pro analogové signály

Ing. Jan Chrástecký, Siemens A&D CD

Obr. 1.

Pod souhrnným názvem SIMIREL firma SIEMENS vyrábí a nabízí časová, spínací a hlídací relé s elektronickým vyhodnocením elektrických i neelektrických veličin a také převodníky pro analogové signály. Předkládaný článek se věnuje možnostem a důvodu použití převodníků pro analogové signály (obr. 1). Klasickým silnoproudým elektrotechnikům je toto téma možná méně známé, ale požadavky na zpracování a přenos analogových signálů se objevují v podstatě ve všech oborech. Výkonové rozpětí se v automatizační a regulační technice ustálilo na hodnotách 0 až 10 V a 0 nebo 4 až 20 mA (obr. 2).

Základní vlastnosti
Převodníky vykonávají funkci vazebních členů pro analogové signály na vstupní i na výstupní straně řídicího systému. Mohou pracovat jako prostý oddělovač, ale i jako převod z jednoho typu normovaného signálu na jiný. Převodník typu 3RS1706 (obr. 3) je přepínatelný a vhodný i pro zpracovávání nenormalizovaných hodnot, např. 0 až 300 mV nebo ±5 mA a podobně, ve standardním analogovém vstupu řídicího systému. Firma Siemens nabízí také převodníky standardních signálů s přepínačem druhu provozu, typy 3RS1725. Ty je vhodné použít při uvádění do provozu nebo při práci v nouzovém režimu, kdy lze potenciometrem nastavit libovolnou hodnotu.

Obr. 2.

Dalšími kritérii pro dělení převodníků jsou (kromě druhu zpracovávaného signálu) napájení a oddělení měřicích cest. Tak zvané aktivní provedení je napájeno z vnějšího zdroje, pasivní se napájí z měřeného signálu 20 mA. Firma Siemens dodává v řadě 3RS17 aktivní i pasivní převodníky, základní typy mají unikátní pouzdro o tloušťce 6,2 mm (obr. 4). Projektování s aktivními převodníky je velmi jednoduché, protože vstupní a výstupní odpory a úbytky napětí jsou vyrovnány pomocnou energií. Umožňují pouhé oddělení potenciálů i přeměnu mezi různými signály nebo zesílení. Zatížení snímače – zdroje analogového signálu – je zanedbatelné. Oddělení obvodů je buď ve dvou směrech, kdy má napájecí zdroj společný nulový potenciál s výstupním analogovým signálem, nebo ve všech třech směrech (vstup – napájení – výstup).

Obr. 3. Obr. 4.

Naproti tomu pasivní převodníky nepotřebují žádné externí napájení. Tuto výhodu lze využít jen u prostých proudových převodníků 1 : 1. Zesílení nebo přeměna nejsou možné, převodníky slouží jen ke galvanickému oddělení proudových signálů a k ochraně vstupů nebo výstupů. Pasivní oddělovače nemohou vyloučit zpětné působení, tzn. že každé zatížení výstupu ovlivní vstupní signál. Při projektování pasivních převodníků je třeba posoudit výstupní výkon zdroje signálu a vstupní odpor analogového vstupu. Pro čistě proudové signály se tato technika prosazuje stále víc.

Použití převodníků
Především v průmyslovém prostředí se často musejí přenášet analogové signály na dosti velké vzdálenosti. Kvůli různým napájecím sítím je přitom nezbytné jejich galvanické oddělení. Má-li řídicí systém analogové výstupy, je významnou funkcí převodníku především ochrana proti zkratu. Kromě toho vznikají na dlouhých přívodech k senzoru potenciálové rozdíly a ztráty na odporu vedení. Elektromagnetické rušení nebo přepětí může především na vstupní straně ovlivňovat užitečný signál, nebo dokonce vést ke zničení analogových vstupů. Zvláště u jednodušších PLC často nejsou analogové vstupy galvanicky odděleny a povoleno je jen malé přepětí.

Příklad 1: V některých případech jsou k dispozici pouze snímače s analogovým výstupem 0 až 10 V, jindy představují dlouhé přívody příliš velkou zátěž pro výstupní budič senzoru. Podle obr. 5 se převodníkem 3RS1700-1DD00 převede signál 0 až 10 V na proudovou smyčku 4 až 20 mA. Kromě vyloučení chyby, způsobené úbytkem napětí na vedení, poskytne toto řešení zvýšenou ochranu proti přepětí a rušení, navíc i možnost rozeznat zkrat, poklesne-li vstupní proud do řídicího systému pod definovanou minimální hodnotu 4 mA.

Obr. 5.

Příklad 2: Ve velkém textilním stroji je několik dopravníkových větví, které ústí do jednoho místa. Rychlost motorů podavače a dopravníků se přizpůsobuje zde probíhající operaci. K dispozici je jen jeden analogový výstup z řízení dané operace (obr. 6). Namísto individuálně vyvíjených řídicích desek jsou zde použity převodníky 3RS1700-1AD00, které umožnily analogovou variantu „pomnožení kontaktů“. Jejich vstupy jsou paralelně spojeny a připojeny na analogový napěťový výstup. Díky vysoké impedanci (330 kW) není výstup přetížen; dodatečné potenciometry slouží k vzájemnému doladění celkem pěti regulovaných pohonů. Toto řešení vyloučí speciální a dosti nákladnou jednoúčelovou desku, kterou stěží lze certifikovat; navíc přináší galvanické oddělení pohonných jednotek a vyšší ochranu proti rušení a přepětí.

Příklad 3: Menší řídicí systémy často nemají analogový vstup, popř. je třeba zpracovat další analogovou veličinu a všechny analogové vstupy jsou již využity. Velmi vhodným řešením je univerzální přepínatelný analogový převodník s kmitočtovým výstupem. Ten převede normalizovaný analogový signál (tj. 0 až 10 V, 0/4 až 20 mA) na impulsy s kmitočtem úměrným vstupnímu signálu a ty se zpracují volným digitálním vstupem automatu. Čím větší je kmitočet, tím větší je i rozlišení řídicího systému; omezením ovšem je rychlost vstupů PLC. Převodník 3RS1705-1KD00 nabízí řešení i pro ty nejjednodušší automaty. Lze jej přepnout na tyto rozsahy: 0 až 50 Hz, 0 až 100 Hz, 0 až 1 kHz a 0 až 10 kHz.

Obr. 6.

Nejdůležitější důvody pro zařazení těchto analogových převodníků za snímačem nebo za výstupem z PLC:

  • přeměna nenormovaných a normovaných signálů,
  • galvanické oddělení,
  • zesílení a impedanční přizpůsobení,
  • přeměna na kmitočet pro zpracování digitálním vstupem,
  • ochrana proti přepětí a rušení,
  • ochrana výstupů proti zkratu.

Kromě uvedených funkčních vlastností se řada 3RS17 vyznačuje rychlou a kompaktní výstavbou, možnou díky unikátně úzkému pouzdru (již od 6,2 mm) a montáži nasazením na běžnou profilovou lištu 35 mm. Pro rychlé a spolehlivé připojení nabízí firma Siemens všechny tyto přístroje také s bezšroubovými pružinovými svorkami.

Popsané převodníky doplňují na dolním konci spektra řadu SIMEAS, což jsou přesné převodníky určené především pro procesní techniku, které již mnoho let firma Siemens vyrábí. Ty mají řádově větší přesnost (<0,1 %) a možnost nastavit parametry protokolem HART na dálku. Typy SIMIREL 3RS17 s přesností 0,1 až 1 % najdou uplatnění díky příznivějším cenám a minimálním rozměrům také v běžných aplikacích v průmyslu a technice budov.

Siemens, s. r. o.
Evropská 33a
160 00 Praha 6
tel. 233 031 111
http://www.siemens.cz/ad