нормирующий преобразователь

Формула изобретения

Нормирующий преобразователь с выходными сигналами 0-5 и 4-20 мА, содержащий соединенные электрически между собой каскад формирования тока 4-20 мА и блок формирования входного сигнала, пропорционального измеряемой физической величине, отличающийся тем, что в него дополнительно введен каскад формирования тока 0-5 мА, электрическое питание которого осуществляется через каскад формирования тока 4-20 мА, при этом выход блока формирования входного сигнала связан с входом каскада формирования тока 0-5 мА и входом каскада формирования тока 4-20 мА через их общую точку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для создания измерительных преобразователей физических величин в стандартный ток 0...5 и 4...20 мА, а именно нормирующих преобразователей, датчиков температуры с токовым выходом, датчиков давления и т.д. Указанные преобразователи предназначены для использования в системах регулирования и управления технологическими процессами в промышленности и энергетике.

Нормирующие измерительные преобразователи предназначены для преобразования выходного сигнала первичных преобразователей и выходного сигнала переменного тока измерительных устройств в унифицированный сигнал постоянного тока.

Существует два стандарта на выходной ток нормирующих преобразователей: 0...5 мА и 4...20 мА.

Известны нормирующие преобразователи [1], имеющие выходной сигнал 0...5 мА, которые состоят из первичных преобразователей, выполненных по статически автокомпенсационной схеме, и подключаемые по трехпроводной схеме (фиг.3). Недостатком таких преобразователей является отсутствие возможности подключения их к вторичной аппаратуре с другим стандартным входным сигналом 4...20 мА.

Известны нормирующие преобразователи [2], имеющие выходной сигнал 4...20 мА и подключаемые по двухпроводной схеме (фиг.2). Недостатком таких преобразователей является отсутствие возможности подключения их к вторичной аппаратуре с другим стандартным входным сигналом 0...5 мА.

Также недостатком известных нормирующих преобразователей является невозможность одновременного подключения вторичных приборов с выходным сигналом 0...5 мА и 4...20 мА.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является обеспечение возможности подключения к одному и тому же нормирующему преобразователю вторичной аппаратуры как с входным сигналом 4...20 мА, так и с входным сигналом 0...5 мА. Также обеспечивается возможность подключения к одному преобразователю двух вторичных измерительных приборов: один с выходным сигналом 4...20 мА, второй - с входным сигналом 0...5 мА.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известный нормирующий преобразователь, содержащий электрически соединенные между собой блок формирования входного сигнала, пропорционального измеряемой физической величине, и каскад формирования тока 4...20 мА, согласно изобретению в него дополнительно включен каскад формирования тока 0...5 мА, питание которого осуществляется через каскад формирования тока 4...20 мА, при этом выход блока формирования входного сигнала связан с каскадом формирования тока 0...5 мА и каскадом формирования тока 4...20 мА через их общую точку.

На фиг.1 показана принципиальная схема для нормирующего преобразователя с унифицированными выходными сигналами 0...5 и 4...20 мА, на фиг.2 - принципиальная схема для нормирующего преобразователя с выходом 4...20 мА, на фиг.3 - принципиальная схема для нормирующего преобразователя с выходом 0...5 мА, на фиг.4 - вариант выполнения устройства, схема работы прибора АИР-20.

Устройство нормирующего преобразователя с унифицированными выходными сигналами 0...5 и 4...20 мА содержит блок 1 питания, выход положительного напряжения которого связан с последовательно соединенными первым резистором 2 нагрузки, каскадом 4 формирования тока 4...20 мА и блоком 6 формирования входного сигнала. Кроме того, нормирующий преобразователь содержит преобразователь 7 сигнала датчика, выход которого подключен к блоку 6 формирования входного сигнала. Также нормирующий преобразователь содержит последовательно соединенные второй резистор 3 нагрузки и каскад 5 формирования тока 0...5 мА, питание которого осуществляется через каскад формирования тока 4...20 мА, с подключенным вторым резистором 3 нагрузки к выходу положительного напряжения блока 1 питания, а свободного конца каскада 5 формирования тока 0...5 мА к общей точкой блока 6 формирования входного сигнала и каскада 4 формирования тока 4...20 мА, причем выход блока 6 формирования входного сигнала связан с каскадом 5 формирования тока 0...5 мА и каскадом 4 формирования тока 4...20 мА через их общую точку, при этом второй выход блока 6 формирования входного сигнала, выход каскада 5 формирования тока 0...5 мА, выход каскада 4 формирования тока 4...20 мА соединены с выходом отрицательного напряжения блока 1 питания.

В качестве примера конкретного применения можно привести работу Преобразователя давления измерительного АИР-20 (фиг.4), выпускаемого научно-производственным предприятием “Элемер”.

АИР-20 состоят из тензопреобразователя и электронного устройства. Среда под давлением подается в камеру тензопреобразователя и деформирует его мембрану, что приводит к изменению электрического сопротивления расположенных на ней тензорезисторов. Электронное устройство преобразует величину изменения сопротивления тензорезисторов в унифицированные токовые выходные сигналы. В состав электронного устройства входят стабилизатор напряжения, АЦП, микроконтроллер управления, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), преобразователи ШИМ-сигнала контроллера в выходной ток 4...20 мА и 0...5 мА. Стабилизатор напряжения обеспечивает питание электронной схемы прибора от линии токовой петли 4...20 мА напряжением +5В и +3,7В. АЦП преобразует аналоговый сигнал тензопреобразователя в код, поступающий в микроконтроллер управления. Микроконтроллер совместно с ППЗУ осуществляет преобразование кода АЦП в ШИМ-сигнал, в ASCI-код для передачи последнего по интерфейсу RS 232, формирует алгоритм работы всех узлов прибора. Преобразователь ШИМ-сигнала выдает аналоговый сигнал для управления транзисторными источниками тока, формирующими выходной сигнал в диапазоне от 3,5 до 22,5 мА и сигнал 0...5 мА.

Источники информации

1. Преображенский В.П. “Теплотехнические измерения и приборы”. М.: “Энергия”, 1978 г., с.341-346.

2. Патент РФ №2082954, МКИ G 01 L 9/04, БИ №18, 1997 г.