Производители в областта на Уреди за регистрация на измерени стойности онлайн

Преобразувателите са технически устройства, които регистрират физични, химични или електрически величини и ги преобразуват в използваем електрически сигнал.

След това този сигнал може да бъде обработен от система за управление, дисплей или система за събиране на данни. Следователно датчиците са в основата на съвременните технологии за измерване и автоматизация, тъй като те създават връзката между реалния и цифровия свят.

По-долу е представен преглед на основния принцип и начин на работа, различните видове и измерваните от тях променливи, видовете сигнали и интерфейси на преобразувателите, както и преглед на тяхното използване и изискванията към съвременните конструкции:

Основен принцип и начин на действие на преобразувателите:

Функционирането на преобразувателите се състои от три основни етапа:

1. Приемане на измерваната величина:
   Това се извършва от сензорен елемент, който физически взаимодейства с измерваната величина - например чрез деформация, промяна на температурата, магнитно поле или поглъщане на светлина.
2. Преобразуване в електрически сигнал:
   Измерваната величина се преобразува в електрическа величина, например напрежение, ток, честота.
3. Обработка на сигнала:
   Необработеният сигнал се усилва, филтрира, линеаризира или дигитализира, за да може да се използва от системите надолу по веригата.

Видът на принципа на преобразуване - механичен, оптичен, пиезоелектричен, магнитен, химичен и т.н. - зависи от съответната измервана променлива.

Видове преобразуватели и техните измервани величини:

Преобразувателите са тясно специализирани и могат да бъдат разделени в зависимост от съответната измервана величина:

1. Механични величини:
   a. Сензори за налягане: Измерват статичното или динамичното налягане на течности и газове, като често използват пиезорезистивни или капацитивни елементи.
   b. Сензори за сила: Превръщат механичната сила в електрически сигнал, често с помощта на тензометрични датчици.
   c. Сензори за преместване и разстояние: Използват оптични, индуктивни, капацитивни или ултразвукови методи за определяне на позицията.
   d. Сензори за въртящ момент: Измерват усукването на вала, като често използват тензометрични или магнитни методи.
2. Топлинни променливи:
   a. Температурни сензори: Те включват термодвойки, съпротивителни термометри, полупроводникови температурни сензори или инфрачервени сензори.
   b. Датчици за топлинен поток: Определят потока на топлина през слой от материал, често използвайки термоелектрични принципи.
3. Електрически и магнитни величини:
   a. Преобразуватели на ток и напрежение: Измерват електрически величини в захранващи устройства, вериги или системи.
   b. Датчици за магнитно поле: Използват ефекта на Хол или магниторезистивни принципи за измерване на напрегнатостта на полето.
4. Химични и физико-химични величини:
   a. Газови сензори: Откриват концентрациите на определени газове (напр. кислород, CO₂, амоняк), като използват електрохимични, оптични или полупроводникови методи.
   б. Сензори за рН и за проводимост: Използват се в технологията за измерване на процеси и околната среда за определяне на химичните свойства на течности.
   c. Сензори за влажност: Измерват относителната или абсолютната влажност на въздуха или материалите.

Видове сигнали и интерфейси на преобразувателите:

Повечето съвременни преобразуватели осигуряват стандартизирани изходни сигнали:

1. Аналогови сигнали: често 4-20 mA или 0-10 V, подходящи за прости пътища за предаване.
2. Цифрови интерфейси: Като I²C, SPI, CAN, Modbus или IO-Link за интелигентни сензори с допълнителни функции.
3. Системи за полева шина: Като Profibus, EtherCAT или Profinet в индустриалната автоматизация.

В зависимост от приложението сензорът може вече да е вътрешно калибриран, температурно компенсиран и самодиагностичен.

Използване на преобразуватели:

Преобразувателите се използват в почти всички технически области. Най-важните области на приложение включват:

1. Технологии за автоматизация:
В промишлените производствени предприятия сензорите непрекъснато следят налягането, температурата, позицията, скоростта, дебита и други променливи на процеса.
Сигналите се използват за регулиране, контрол и безопасност.

2. Енергийни технологии:
Преобразувателите регистрират параметри като ток, напрежение, честота, мощност или изолационни стойности в системите за разпределение на енергия, подстанциите и трансформаторите.

3. Автомобилна техника:
Преобразувателите са елементарни за контрола на динамиката на автомобила, въздушните възглавници, управлението на двигателя, измерването на отработените газове или системите за управление на акумулатора.

4. Медицински технологии:
Тук се използват биосъвместими сензори за измерване на жизненоважни параметри като кръвно налягане, телесна температура, нива на глюкоза или дихателни газове.

5. Сградни технологии:
В системите за отопление, климатизация и вентилация сензорите измерват температурата, влажността, съдържанието на CO₂ и интензивността на светлината, за да контролират комфорта и енергийната ефективност.

6. Технология за измерване на околната среда:
Специализирани датчици се използват за регистриране на метеорологични данни, качество на въздуха, анализи на водата или емисии.

Изисквания към съвременните преобразуватели:

• Точност и повторяемост: Особено важни в технологиите за осигуряване на качеството или за контрол.
• Дългосрочна стабилност: Важно за непрекъснати измервания в продължение на много години, например в енергийни системи или станции за опазване на околната среда.
• Бързо време за реакция: Особено при динамични процеси (например откриване на експлозии или измервания на удари).
• Устойчивост: Защита от прах, вода, вибрации, химически въздействия и температура.
• Калибрируемост: За проследимост на измерените стойности спрямо националните стандарти.

Преобразувателите са незаменими компоненти в почти всички технически, промишлени и научни приложения. Тяхната основна задача е прецизното регистриране на реални променливи и преобразуването им в използваем сигнал. Разнообразието от налични технологии позволява прецизно адаптиране към широк спектър от измервателни задачи. С навлизането на интелигентните сензори (smart sensors) и интегрирането им в цифрови системи, преобразувателят все повече се превръща в ключов компонент в ерата на Индустрия 4.0 и Интернет на нещата (IoT).

Тук е представен преглед на най-важните точки, които трябва да се вземат предвид при закупуването на преобразуватели.

Закупуването на преобразуватели за регистриране на механични, термични, електрически или химико-физични променливи изисква цялостен поглед върху техническите, специфичните за приложението и икономическите критерии. Става въпрос не само за чистата измервателна функция, но и за взаимодействието между прецизност, устойчивост, интеграция, калибриране и съвместимост на системата.

• Първата стъпка е да се определи точно коя физична величина трябва да се измерва и при какви условия:
• Механични променливи: Сила, налягане, въртящ момент, тегло
• Топлинни променливи: Температура, топлинен поток
• Електрически величини: Напрежение, ток, съпротивление, капацитет
• Химико-физични величини: рН, проводимост, концентрация, влажност
• Всяка от тези променливи изисква различна сензорна технология - и следователно различни изисквания по отношение на дизайна, обработката на сигнала и материала.
• Изборът на правилния принцип на измерване е от решаващо значение за регистрирането на желаните измерени стойности:
• За механични променливи, като сила и налягане, се използват тензометрични датчици (DMS)
• Термодвойки или RTD (Pt100): За измерване на температурата
• Ефект на Хол или индуктивни методи: За електрически и магнитни променливи
• Йоноселективни електроди или оптико-химични сензори: За измерване на химико-физични променливи
• Изборът на принцип на измерване определя чувствителността, устойчивостта и обработката на сигнала.
• Изборът на сензор трябва да съответства на очаквания обхват на измерване - нито твърде голям (загуба на разделителна способност), нито твърде малък (риск от претоварване).
• В същото време трябва да се провери желаната разделителна способност и точност в зависимост от това дали става въпрос за груб мониторинг на процеса или за високопрецизни лабораторни приложения.
• Особено важно е преобразувателят да отговаря механично на ситуацията при монтажа:
• Размер и геометрия: Трябва да може да се интегрира в съществуващите системи
• Място на инсталиране: Хоризонтална, вертикална, ротационно симетрична
• Възможности за монтиране: Фланец, винтов монтаж, системи за вграждане
• Прокарване на кабели и видове конектори: Трябва да съответства на окабеляването на място
• В зависимост от средата сензорът трябва да бъде особено здрав:
• Устойчивост на корозия: За химически процеси или на открито, например
• Температурна устойчивост: За високотемпературни приложения или криогени
• Херметичност (клас на защита IP): IP67 или по-висока за влага или замърсяване
• Капацитет на механично натоварване: Вибрации, удари, импулси на налягане
• Преобразувателят трябва да е подходящ за съществуващата технология за оценка и среда за автоматизация:
• Аналогови сигнали: напр. mV/V, 0-10 V, 4-20 mA
• Цифрови интерфейси: напр. CANopen, Modbus, EtherCAT, IO-Link
• Съвместимост със системи за управление и устройства за регистриране на данни
• Защита от електромагнитни смущения и устойчивост на смущения: особено важно в електрическа или индустриална среда
• Само калибрирани сензори осигуряват надеждни измерени стойности, така че фабричното калибриране с протокол от изпитване е минимално изискване.
• DAkkS калибриране или еквивалентно за най-високите изисквания, напр. QS съгласно ISO 9001, автомобилостроене, фармацевтика.
• Проследимостта по национални стандарти гарантира сравнимост. Циклите на повторно калибриране трябва да се определят в зависимост от интензивността на използване.
• Преобразувателят трябва да измерва стабилно в продължение на много години:
• Затова нулевата точка и дрейфът на сензора трябва да се оценяват като функция на температурата, стареенето и механичното натоварване.
• Трябва да се вземе предвид поведението при пълзене при постоянно натоварване. Особено за механичните променливи.
• Съответствията са от решаващо значение, особено в промишлена среда или в среда, свързана с безопасността:
• Маркировката СЕ и специфичните за продукта директиви на ЕС.
• Одобрение на ATEX за потенциално експлозивна атмосфера.
• Съответствие с RoHS и REACH.
• Специфични индустриални изисквания като GMP (фармацевтика), HACCP (храни), SIL (преработвателна промишленост).
• Качеството на преобразувателя е тясно свързано с опита и референциите на производителя, техническата поддръжка и съветите за приложение.
• Решаваща е не само единичната цена, но и цялостната рентабилност.

Особено важни са ясно дефинираното приложение, изборът на правилния принцип на измерване, правилното интегриране в измервателната верига и подкрепата от страна на опитен производител. Това е единственият начин да се изгради измервателна система, която е постоянно прецизна, стабилна и не изисква поддръжка - независимо дали измерва механични сили, температури, електрически променливи или химико-физични параметри.

Преобразуватели могат да се получат от различни доставчици. Изчерпателна информация за производителите и доставчиците на Преобразуватели от цял свят можете да намерите на exportpages.