Датчик длины и пройденного пути ИСД-5
Общее описание
В настоящее время серия включает 2 модели датчиков с различными вер-сиями для обеспечения номинальных рабочих расстояний до объекта от 10 до 1300 мм. Возможны также заказные конфигурации датчиков с параметрами, отличающимися от параметров, указанных ниже.
В дальнейшем серия дополнится двумерными датчиками, измеряющими скорость одновременно по двум координатам. Например, это позволит измерять поступательную скорость вращающихся объектов (применение в трубопрокатном производстве) или траекторию движения, например, отслеживать поперечные смещения движущихся объектов.
Также предполагается создание специализированных лазерных датчиков для измерение динамических характеристик транспортных средств.
Применение в промышленности:
- Измерение длины и скорости материалов, движущихся относительно датчика.
- Измерение пройденного пути и положения объектов, движущихся возвратно-поступательно относительно датчика, либо относительно земли (сенсор установлен на объекте, например, на рельсовом кране, автомобиле, вагоне…).
Главные отличительные черты:
- Прецизионные измерения скорости и дистанции (> 20 м) – точность 0,02 –0,1 % (взависимости от абсолютной скорости и частоты измерения, см. да-лее).
- Возможность определения направления движения (опция).
- Возможность варианта двумерного датчика (измерение скорости по двум ко-ординатам, например, для измерения поступательной скорости вращающе-гося объекта (кабель, труба)).
- Возможность работы по любым поверхностям, включая стекло.
- Широкий диапазон номинальных расстояний до поверхности: от 10 см до 200 см и более.
- Оригинальный моноблочный расщепитель пучка, обеспечивающий стабиль-ностьинтерференционной картины и широкий диапазон допустимых изме-нений расстояния дообъекта (до ±30% от номинального).
- Термоскомпенсированная конструкция, обеспечивающая стабильность из-мерений вшироком диапазоне температур без термостабилизации измери-теля*.
- Небольшая потребляемая мощность датчика (1 Вт без термостабилизатора) имикроконтроллерного блока обработки сигнала (1,5 Вт).
* В диапазоне температур измерителя +15…+50˚С температурный дрейф отсутствует. При низких температурах может использоваться система термостабилизации (опция).
Электромагнитная совместимость
ИСД-5 разработан для использования в промышленности и соответствуют следующим стандартам:- EN 55022:2006 Оборудование информационных технологий. Характеристики радиопомех. Пределы и методы измерений.
- EN 61000-6-2:2005 Электромагнитная совместимость. Общие стандарты. Помехоустойчивость к промышленной окружающей среде.
- EN 61326-1:2006 Электрооборудование для измерения, управления и лабораторного использования. Требования к электромагнитной совместимости. Общие требования
Лазерная безопасность
ИСД-5 соответствует следующим классам лазерной безопасности по IEC
60825-1:2007Модель
ИСД-5 Стандарт
Длина волны, нм
635, 660, 808
Мощность излучения, мВт
5, 12, 40
Класс безопасности
3В
Лазерная безопасность класса 3B
В модели Стандарт, в зависимости от рабочего расстояния, могут быть установлены полупроводниковые лазеры с непрерывным излучением видимого диапазона мощностью 5 — 20 мВт или ИК мощностью до 120 мВт (метровый рабочий диапазон). Все они относятся к классу 3В лазерной безопасности. На корпусе размещена соответствующая предупредительная этикетка:Лазерная безопасность класса 3R
В модели Мини установлен полупроводниковый лазер с непрерывным излучением видимого диапазона с максимальной выходной мощностью 5 мВт. Он относятся к классу 3R лазерной безопасности. На корпусе размещена соответствующая предупредительная этикетка:Технические характеристики
Параметр ИСД-5
СтандартИСД-5
МиниПримечания Диапазон измеряемых скоростей, м/с 0,01 – 50 0,005 — 10 Максимальные пределы.
Одновременно, при данных установках, динамический диапазон Vмакс/Vмин =1000.
Чем больше рабочее расстояние до объекта, тем больше минимальные и максимальные измеряемые
скорости.Точность измеряемой скорости (стандартное
отклонение)*, %±0,07 –
0,15
±0,02 -0,1±0,15
±0,05
Без усреднения С усреднением 0,2 — 0,3 с, при V > 1 м/с Чем меньше рабочее рас-
стояние, тем больше точ-
ность измерений.Определение направле-
ния движенияЕсть Опция, по заказу Абсолютная точность измеряемой длины*, % <±0,03 – 0,1 При предварительной ка-
либровке на длинах пути >20 мЧастота измерений, Гц 10 – 90 (54 Гц типичная) Может настраиваться поль-
зователем.Номинальные расстояния
от оптики датчика до по-
верхности, см18, 30, 50, 75, 130, 200 10,18, 30 Указывается при заказе Допустимый диапазон из-
менения расстояния± 20 – 30 % от номинала Зависит от типа поверхно-
сти (амплитуда сигнала снижается на краях диапа-
зона)Тип излучателя Диодный лазер ИК диапа-
зона, 20 мВткласс 3B Питание 12 В (8 — 14 В)
24 В (9 – 36 В)
Другие по заказу Потребляемая мощ-
ность, Вт ДатчикБлок обработки
1 — 2 1 Типично, зависит от напря-
жения питания. Термоста-
билизация требует допол-
нительной мощности до 10
Вт.1,5 — 3 Вт Диапазон рабочих тем-
ператур датчика, ˚С+5…+50 До -15 – с системой термо стабилизации, для более низких температур датчик может помещаться в термо-кожух (опция).
Вес датчика, г 320 200 Размеры корпуса датчи-
ка, мм85х79х46 114х64х29 Без разъемов, бленд и кре-
пежных гнезд. Подробнее —
см. рисунокДлина кабеля от датчика до блока обработки, м 3 До 10 — 15 м по требованию. Класс защиты датчика от внешней среды IP67 Блок обработки сигнала
Размеры корпуса, мм 120х100х35 Вес, г 350 Выходные сигналы бло ка обработки Аналоговый Скорость, 65 — 150 мВ/м/с,
до 3,3 ВТипичные значения, могут настраиваться пользовате-
лем (см. далее описание
ПО).Частотный Путь, 1000 Имп/м
(=скорость 1000 Гц/м/с),
меандр 0 – 5 или Uпит В, ТТL/HTL совместимый, до 200 КГц.Разрядность ЦАП – 12 бит,
дискретность частоты – 32
битДля датчиков с определени-
ем направления: стандарт-
ный энкодерный (А,В) с ин-
версией фаз либо импульс-
ный + сигнал направления.Цифровой Передача всех параметров и настройка датчика
по Ethernet (протокол UDP) либо по COM-USB
(UART) .При использовании Ethernet в качестве основного воз можно также дублирование выходных данных по UART (подробнее см. гл.5) Физическая задержка обновления выходных
сигналов (latency)0,5/(частота измерений) Без фильтрации, постоянна Поставляемое ПО для работы с датчиком - Программа для считы вания данных по сети,
отображение данных и параметров датчика, со хранение в файл ASCII. - Программы для диагно стики датчика.
- DLL считывания данных по сети для встраивания в ПО пользователя.
- Конфигурирование параметров датчика – по сети.
Подробнее см. далее.
Возможно создание специа лизированного ПО по ТЗ за казчика.*При предварительной калибровке на объекте (для устранения геометрических ошибок установки).
Характеристики ИСД-5 постоянно улучшаются, поэтому они могут отличаться от приведенных в данном документе без ухудшения функциональности.
Схема соединений
Состав системы и схема соединений показаны на рисунке
- Программа для считы вания данных по сети,
Обозначения при заказе
ИСД – 5.[1 или 2]– [x]см– [ET или ET+UART или USB ] – AN(U или I) – PL([x]В) – SM – [x]В — [x]м/с-[x]м -[Тип разъема][x]м– H – M – PC –FC – EU
Символ Наименование 1 или 2 Вариант исполнения (→pdf смотрите описание типа измерения (10. 24 MB)) [x] cm Номинальное расстояние до объекта 1* ET, ET+UART или USB Цифровые интерфейсы 2*:
ET — Ethernet интерфейс
ET+UART – опция к ET 3*
USB – через конвертер COM-USB.
Одновременная установка разных интерфейсов невозможна!
AN(U или I) Аналоговый выход по напряжению (U) – базовый вариант — или току (I) PL Импульсный выход (один канал) – базовый вариант. Уровень 12В (3, 5, 24 В – опции). ENC (уровень,В)– энкодерный выход А и B (сдвинутый на 90 град) 4* SM Функция останова импульсного выхода [x]В Номинальное напряжение питания от 9 до 24В.
48В или 220В — Опции.
[x]м/с Необходимый диапазон измеряемых скоростей 5* [x]м Длина кабеля от датчика к блоку контроллера, м Тип разъема (длина кабе-ля)[x]м CL – автомобильный прикуриватель
PG – сетевой адаптер питания
— — открытые концы
Длина кабеля питания, м
Н Наличие встроенного нагревателя (термостабилизатора) (опция) M Магнитный крепеж PC Индикатор длины (как правило, промышленный счетчик) FC Индикатор скорости EU Переходник Ethernet-USB (если в ноутбуке пользователя нет разъема Eternet) Комментарии Можно коротко описать назначение датчика (дорожный/промышленный), а также конкретизировать указанные параметры, например, токовый выход 0-20мА или 4-20мА или: при питании 12В требуется уровень импульсного выхода 5В или 24В и т. п. Символ «[» и «]» при обозначении заказа указывать не надо.
Можно коротко описать назначение датчика (дорожный/промышленный), а также конкретизировать указанные параметры, например, токовый выход 0-20мА или 4-20мА или: при питании 12В требуется уровень импульсного выхода 5В или 24В и т.п.
1* По возможности следует выбирать минимальное расстояние, подходящее для данной задачи. Чем меньше номинал, тем выше точность измерений.
2* Основной протокол должен быть один, поскольку в зависимости от него используются различные пользовательские программы (см. далее).
3* В дополнение к основному может быть установлен отдельный разъем — выход данных по UART, например, для их передачи непосредственно на пользовательский контроллер или на смарт-дисплей (нужно указать необходимый формат посылки данных).
4* Эмуляция энкодера, т.е. направление движения не определяется (фаза не изменяется при реверсе направления). Используется, если у пользовательской системы нет одноканального счетного входа.
5* Указывается реально необходимый диапазон. Необходим для оптимизации параметров датчика, в том числе, полосы электронного тракта. Минимальный предел скорости 0,05 м/с, максимальный – 120 м/с. Однако, следует помнить, что динамический диапазон при конкретных настройках датчика составляет 1:1000.
Датчик перемещения DTH-A
Главная » Каталог » Тензометрическое оборудование » Тензометрические датчики » Датчики перемещения » Датчик перемещения DTH-A
Тензометрические датчики перемещения серии DTH-A — компактные и легкие, с превосходными температурными характеристиками, высокоточные с нелинейностью ±0,1% нвс (номинального выходного сигнала).
В чувствительные элементы датчиков перемещения серии DTH-A встроены тензорезисторы для обеспечения длительных стабильных измерений. Датчики можно использовать для измерений структурного относительного перемещения или абсолютного перемещения от опорной точки.
Технические характеристики
- Высокий выходной сигнал 5 мВ/В (10000 мкм/м) ±0,1%
- Небольшая сила измерения — приблизительно от 1,5 до 4 Н
TEDS — версии датчиков могут изготавливаться по запросу.
Спецификации
Модель | Диапазон | Измерит-ая сила (приблиз.) | A | B | C | Диаметр D | Диаметр E | F | (G) | Вес (приблиз.) | |
Макс. | Мин. | ||||||||||
DTH-A-5 | 5 мм | 1,5 Н | 84,4 | 78,4 | 68 | 60 | 4 | 20 | 21 | 57 | 30 г |
DTH-A-10 | 10 мм | 2,2 Н | 96,4 | 85,4 | 75 | 67 | 35 г | ||||
DTH-A-20 | 20 мм | 2,2 Н | 122,4 | 101,4 | 91 | 83 | |||||
DTH-A-30 | 30 мм | 2,2 Н | 149,4 | 118,4 | 108 | 100 | 40 г | ||||
DTH-A-50 | 50 мм | 3 Н | 209,5 | 158,4 | 148 | 140 | 4 | 25 | 23,5 | 62 | 75 г |
DTH-A-100 | 100 мм | 4 Н | 359,5 | 258,5 | 248 | 240 | 5 | 35 | 28,5 | 72 | 200 г |
Параметры
Диапазон | См. таблицу выше |
Нелинейность | В пределах ±0,1% нвс |
Гистерезис | В пределах ±0,1% нвс |
Повторяемость | 0,1% нвс или менее |
Номинальный выходной сигнал (нвс) |
5 мВ/В (10000 мкм/м) ±0,1% (±0,15% для DTH-A-5) |
Характеристики среды
Безопасный температурный диапазон | От -10 до 70º C (без конденсации) |
Компенсированный температурный диапазон | От 0 до 60º C (без конденсации) |
Температурный дрейф баланса ноля | В пределах ±0,01% нвс/º C |
В пределах ±0,01%/º C |
Электрические характеристики
Безопасное напряжение возбуждения | 6 В переменного или постоянного тока |
Рекомендуемое напряжение возбуждения | От 1 до 4 В переменного или постоянного тока |
Входное сопротивление | 350 Ом ±1% |
Выходное сопротивление | 350 Ом ±1% |
Кабель | 4-жильный (0,065 мм 2 ) виниловый экранированный кабель, диаметр 4 мм, длина 2 м, с разъемом на конце |
(экранированный провод не подсоединен к корпусу датчика) |
Механические свойства
Диапазон частотных характеристик | От 0 (DC) до приблизительно 2 Гц |
Измерительная сила | См. таблицу выше |
Вес | См. таблицу выше (без учета кабеля) |
Стандартные аксессуары
Монтажные хомуты / Mounting band | 1 шт. для DTH-A-5 / 10 / 20 / 30 |
2 шт. для DTH-A-50 и 100 |
Опциональные аксессуары
Удлинители штока: EB-50/100/200
Сменные наконечники штока: X/XS/SH
Магнитная база: MB-B
Примечания:
- Начальный дисбаланс при полностью удлиненном штоке приблизительно от -5000 to -6000 мкм/м.
- Не применяйте иное перемещение, кроме направления удлинения / сокращения штока.
- Для безопасного использования следует зафиксировать датчик перемещения на опорной точке с помощью монтажного хомута, винта и шайбы.
Размеры:
См. полное описание датчика перемещения DTH-A на английском языке.
*Технические характеристики, размеры, комплектация и маркировка могут быть изменены производителем без предварительного уведомления.
Нет отзывов об этом товаре.
Написать отзыв
Ваше Имя:
Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.
Оценка: Плохо Хорошо
Введите код, указанный на картинке:
Продолжить
Обзор сигнальных трактов датчика
Скачать PDF
Abstract
В этом учебном пособии объясняется цепочка сигналов датчика для наиболее популярных типов датчиков для измерения давления, температуры, тока, света и приближения. Статья знакомит с тонкостями выбора пути прохождения сигнала. Схемы-примеры и блок-схемы помогают читателю выбрать оптимальный набор деталей, отвечающий его требованиям к конструкции.
Обзор
Необходимость обнаружения и измерения давления и веса является очень распространенным требованием для современного промышленного контроля и системного мониторинга. Измерение давления особенно важно, так как оно также косвенно используется для измерения расхода, высоты над уровнем моря и других свойств. Устройства для измерения давления и веса можно рассматривать как «датчики силы», поскольку сила — это свойство, влияющее на выходные сигналы преобразователей. Области применения датчиков силы обширны и варьируются от вакуумметров до весов для тяжелой техники, промышленного гидравлического оборудования и датчиков абсолютного давления в коллекторе (MAP) для двигателей внутреннего сгорания. Каждое приложение имеет свои собственные разнообразные потребности в точности, аккуратности и стоимости.
Хотя существует несколько методов и технологий измерения давления и веса (измерение силы), наиболее часто используемым измерительным элементом является тензодатчик.
Двумя наиболее распространенными типами тензорезисторов являются датчики с металлической фольгой, используемые в различных датчиках веса/давления, и пьезорезистивные преобразователи на основе полупроводников, широко используемые для измерения давления. По сравнению с преобразователями с металлической фольгой пьезорезистивные преобразователи более чувствительны с лучшей линейностью, но имеют большую температурную зависимость и большие начальные смещения.
В принципе, все тензорезисторы реагируют на приложенную силу изменением значения сопротивления. Следовательно, при наличии электрического возбуждения они эффективно преобразуют давление или вес в электрический сигнал. Обычно один, два или четыре таких активных резистивных элемента (тензометрические датчики) располагаются в конфигурации моста Уитстона (иногда называемой тензодатчиком) для создания дифференциального выходного напряжения в ответ на давление или вес.
Инженеры могут разработать сенсорный модуль, отвечающий уникальным требованиям различных приложений для измерения силы. Успешная конструкция будет включать в себя подходящий чувствительный элемент для физических свойств и правильно спроектированную сигнальную цепочку.
Блок-схема сигнальной цепи в приложении измерения силы.
Комплексные решения для сигнальных цепей
Сигнальная цепочка датчика должна обрабатывать очень слабые сигналы в присутствии шума. Для точного измерения изменений выходного напряжения резистивного преобразователя требуется схема, которая точно обеспечивает следующие электрические функции: возбуждение, усиление, фильтрацию и сбор данных. Некоторые решения могут также потребовать использования методов цифровой обработки сигналов (DSP) для манипулирования сигналами, компенсации ошибок, цифрового усиления и возможности программирования пользователем.
Возбуждение
Для возбуждения датчика обычно используются точные и стабильные источники напряжения или тока с низкотемпературным дрейфом. Выходной сигнал датчика является логометрическим (обычно выражается в мВ/В) относительно источника возбуждения. Следовательно, проект обычно имеет общий эталон как для аналого-цифрового преобразователя (АЦП), так и для схемы возбуждения, или же в качестве эталона для АЦП используется напряжение возбуждения. Дополнительные каналы АЦП могут использоваться для точного измерения напряжения возбуждения.
Преобразователь/мост
Эта часть сигнальной цепочки состоит из тензометрических преобразователей, расположенных в тензодатчике (формат моста Уитстона), как кратко описано в разделе обзора выше.
Усиление и преобразование уровней — аналоговый интерфейс (AFE)
В некоторых конструкциях диапазон выходного напряжения преобразователя будет очень мал, а требуемое разрешение достигает диапазона нановольт. В таких случаях выходной сигнал преобразователя должен быть усилен перед подачей на входы АЦП. Чтобы предотвратить появление ошибок на этом шаге усиления, малошумящие усилители (МШУ) с чрезвычайно низким напряжением смещения (V OS ) и должны быть выбраны низкотемпературные дрейфы и дрейфы со смещением. Недостатком мостов Уитстона является то, что синфазное напряжение намного больше, чем интересующий сигнал. Это означает, что МШУ также должны иметь отличные коэффициенты подавления синфазного сигнала (CMRR), обычно превышающие 100 дБ. При использовании несимметричных АЦП требуется дополнительная схема для устранения больших синфазных напряжений перед сбором данных. Кроме того, поскольку полоса пропускания сигнала узкая, 1/f-шум усилителей может вносить ошибки. Поэтому часто используются усилители, стабилизированные прерывателем. Некоторых из этих строгих требований к усилителю можно избежать, если использовать небольшую часть полного диапазона АЦП с очень высоким разрешением.
Приобретение — АЦП
При выборе АЦП обратите внимание на такие характеристики, как диапазон отсутствия шумов или эффективное разрешение, которые показывают, насколько хорошо АЦП может различать фиксированный уровень входного сигнала. Альтернативными терминами могут быть подсчеты без шума или коды внутри диапазона. В большинстве спецификаций высокоточных АЦП эти характеристики представлены в виде таблицы размаха шума или среднеквадратичного значения шума в зависимости от скорости; иногда характеристики отображаются графически в виде графиков шумовой гистограммы.
Другие аспекты АЦП включают низкую ошибку смещения, низкотемпературный дрейф и хорошую линейность. Для некоторых маломощных приложений соотношение скорости и мощности является еще одним важным критерием.
Фильтрация
Полоса пропускания сигнала преобразователя обычно мала, а чувствительность к шуму высока. Поэтому полезно ограничить полосу пропускания сигнала путем фильтрации, чтобы уменьшить общий шум. Использование сигма-дельта АЦП может упростить требования к фильтрации шумов из-за присущей этой архитектуре передискретизации.
Цифровая обработка сигналов (DSP) — цифровой домен
Помимо обработки аналогового сигнала, захваченные сигналы дополнительно обрабатываются в цифровой области для извлечения сигнала и уменьшения шума. Обычно можно найти сфокусированные алгоритмы, которые подходят для конкретных приложений и их нюансов. Существуют также общие методы, такие как коррекция смещения и усиления, линеаризация, цифровая фильтрация и компенсация на основе температуры (и других зависимых факторов), которые обычно применяются в цифровой области.
Формирование сигнала/Интегрированное решение
В некоторых интегрированных решениях все необходимые функциональные блоки объединены в одну ИС, обычно называемую преобразователем сигналов датчика. Формирователь сигналов — это специализированная ИС (ASIC), которая выполняет компенсацию, усиление и калибровку входного сигнала, обычно в диапазоне температур. В зависимости от сложности преобразователя сигнала, ASIC объединяет некоторые или все из следующих блоков: схема возбуждения датчика, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), усилитель с программируемым коэффициентом усиления (УПУ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП). , память, мультиплексор (MUX), процессор, датчик температуры и цифровой интерфейс.
Обычно используются два типа преобразователей сигналов: аналоговый формирователь сигнального тракта (аналоговый кондиционер) и цифровой формирователь сигнального тракта (цифровой кондиционер). Аналоговые преобразователи имеют более быстрое время отклика и обеспечивают непрерывный выходной сигнал, отражающий изменения входного сигнала. Как правило, они имеют запрограммированную (негибкую) схему компенсации. Цифровые кондиционеры, которые обычно основаны на микроконтроллерах, имеют более медленное время отклика из-за задержек, вносимых процедурами АЦП и DSP. Разрешение АЦП следует пересмотреть, чтобы свести к минимуму ошибки квантования. Самым большим преимуществом цифровых преобразователей сигналов является гибкость алгоритмов компенсации, которые можно адаптировать к пользовательскому приложению.
Обзор
Измерение температуры критически важно для реализации трех ключевых функций в промышленных системах.
- Контроль температуры, например, в печах, холодильных установках и системах контроля микроклимата зависит от измерения температуры для принятия решений по нагреву/охлаждению.
- Калибровка различных преобразователей, генераторов и других компонентов часто зависит от температуры. Поэтому для обеспечения точности чувствительных компонентов системы необходимо измерять температуру.
- Защита компонентов и систем от вредных температурных колебаний. Измерение температуры определяет соответствующие действия.
Термисторы, резистивные датчики сопротивления, термопары и интегральные схемы являются одними из наиболее широко используемых на сегодняшний день технологий измерения температуры. У каждого подхода к проектированию есть свои сильные стороны (например, стоимость, точность, температурный диапазон), которые делают его подходящим для конкретных приложений. Каждая из этих технологий будет рассмотрена ниже.
В дополнение к самой обширной в отрасли линейке специализированных интегральных схем для датчиков температуры, Maxim производит все компоненты, необходимые для сопряжения системы с термисторами, резистивными датчиками сопротивления и термопарами.
Блок-схема цепи сигналов в приложении для измерения температуры. Список рекомендованных компанией Maxim решений для датчиков температуры можно найти на сайте: www.maximintegrated.com/-40+85.
Термисторы
Термисторы — это резисторы, зависящие от температуры, обычно изготавливаемые из полупроводниковых материалов, таких как металлооксидная керамика или полимеры. Наиболее широко используемые термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления и поэтому часто называются NTC. Существуют также термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC).
Характеристики термистора включают умеренный диапазон температур, как правило, до +150°C, хотя некоторые из них способны выдерживать гораздо более высокие температуры; стоимость от низкой до умеренной в зависимости от точности; и плохая, но предсказуемая линейность. Термисторы доступны в виде зондов, в корпусах для поверхностного монтажа, с оголенными выводами и в различных специализированных корпусах. Maxim также производит микросхемы, такие как MAX6682 и MAX6698, которые преобразуют сопротивление термистора в цифровой формат.
Термистор часто подключается к одному или нескольким резисторам с фиксированным значением для создания делителя напряжения. Выход делителя обычно оцифровывается АЦП. Нелинейность термистора можно скорректировать либо с помощью справочной таблицы, либо расчетным путем.
Датчики сопротивления
Датчики температуры сопротивления (RTD) представляют собой резисторы, сопротивление которых зависит от температуры. Платина — самый распространенный и самый точный материал для проволоки; платиновые RTD называются Pt-RTD. Никель, медь и другие металлы также могут использоваться для изготовления РДТ.
Характеристики RTD включают широкий диапазон температур до +750°C, превосходную точность и воспроизводимость, а также достаточную линейность. Для Pt-RTD наиболее распространенными значениями номинального сопротивления при 0°C являются 100 Ом и 1 кОм, хотя доступны и другие значения.
Преобразование сигнала для термосопротивления может быть таким же простым, как сочетание термосопротивления с прецизионным постоянным резистором для создания делителя напряжения, или может быть более сложным, особенно для измерений температуры в широком диапазоне. Обычный подход состоит из прецизионного источника тока, источника опорного напряжения и АЦП высокого разрешения, как показано на рис. 1 . Линеаризацию можно выполнить с помощью таблицы поиска, вычислений или внешних линейных цепей.
Рис. 1. Упрощенная схема формирования сигнала RTD.
Термопары
Термопары изготавливаются путем соединения двух проводов из разнородных металлов. Точка контакта между проводами генерирует напряжение, приблизительно пропорциональное температуре. Существует несколько типов термопар, которые обозначаются буквами. Наиболее популярным является тип К.
Характеристики термопары включают широкий диапазон температур до +1800°С; низкая стоимость в зависимости от комплектации; очень низкое выходное напряжение около 40 мкВ на °C для устройства K-типа; разумная линейность; и умеренно сложная обработка сигнала, то есть компенсация и усиление холодного спая.
Измерение температуры с помощью термопары несколько затруднено из-за низкого выходного сигнала термопары. Измерение дополнительно усложняется, поскольку в точке, где провода термопары соприкасаются с медными проводами (или дорожками), которые подключаются к схеме формирования сигнала, создаются дополнительные термопары. Эта точка контакта называется холодным спаем (см. , рис. 2 ). Для точного измерения температуры с помощью термопары необходимо добавить второй датчик температуры на холодный спай, как показано на рис. 9.0072 Рисунок 3 . Затем температура, измеренная на холодном спае, добавляется к значению, показанному измерением напряжения термопары. В примере схемы на рис. 3 показана одна реализация, включающая ряд прецизионных компонентов.
Рис. 2. Простая схема термопары. Соединение между металлом 1 и металлом 2 является основным спаем термопары. Другие термопары присутствуют там, где металлические 1 и металлические 2 провода соединяются с медными проводами измерительного устройства или дорожками печатной платы (PCB).
В дополнение ко всем компонентам, показанным на рис. 3, компания Maxim производит MAX6674 и MAX6675, которые выполняют функции преобразования сигналов для термопар K-типа. Эти устройства упрощают задачу проектирования и значительно сокращают количество компонентов, необходимых для усиления, компенсации холодного спая и оцифровки выходного сигнала термопары.
Рис. 3. Пример схемы формирования сигнала термопары.
ИС датчиков температуры
ИС датчиков температуры используют преимущества линейных и предсказуемых тепловых характеристик кремниевых PN-переходов. Поскольку они представляют собой активные схемы, построенные с использованием обычных полупроводниковых процессов, эти ИС могут принимать различные формы. Они включают в себя множество функций, таких как цифровые интерфейсы, входы АЦП и функции управления вентилятором, которые недоступны в других технологиях. Диапазон рабочих температур для интегральных схем датчиков температуры простирается от -55°C до +125°C, при этом некоторые продукты работают до верхнего предела около +150°C. Далее следуют описания распространенных типов интегральных схем датчиков температуры.
Аналоговые датчики температуры
ИС аналоговых датчиков температуры преобразуют температуру в напряжение или, в некоторых случаях, в ток. Простейшие аналоговые датчики температуры с выходом по напряжению имеют всего три активных соединения: заземление, вход напряжения питания и выход. Другие аналоговые датчики с расширенными функциями имеют дополнительные входы или выходы, например выходы компаратора или опорного напряжения.
Аналоговые датчики температуры используют тепловые характеристики биполярных транзисторов для создания выходного напряжения, пропорционального температуре. К этому напряжению применяются усиление и смещение, чтобы обеспечить удобную связь между выходным напряжением датчика и температурой кристалла. Точность температуры может быть отличной. Например, DS600 — самый точный в отрасли аналоговый датчик температуры с гарантированной погрешностью менее ±0,5°C в диапазоне от -20°C до +100°C.
Локальные цифровые датчики температуры
Интеграция аналогового датчика температуры с АЦП является очевидным способом создания датчика температуры с прямым цифровым интерфейсом. Такое устройство обычно называют цифровым датчиком температуры или локальным цифровым датчиком температуры. «Местный» указывает на то, что датчик измеряет собственную температуру. Эта операция отличается от удаленного датчика, который измеряет температуру внешней микросхемы или дискретного транзистора.
Базовые цифровые датчики температуры просто измеряют температуру и позволяют считывать данные о температуре с помощью ряда интерфейсов, включая 1-Wire®, I²C, PWM и 3-wire. Более сложные цифровые датчики предлагают другие функции, такие как выходы повышенной/пониженной температуры, регистры для установки порогов срабатывания для этих выходов и EEPROM. Maxim производит несколько локальных цифровых датчиков температуры, в том числе DS7505 и DS18B20, которые гарантируют точность ±0,5°C в широком диапазоне температур.
Дистанционные цифровые датчики температуры
Выносной цифровой датчик температуры также называют выносным датчиком или термодиодным датчиком. Удаленный датчик измеряет температуру внешнего транзистора, либо дискретного транзистора, либо встроенного в кристалл другой ИС, как показано на рис. 4 . Микропроцессоры, программируемые вентильные матрицы (FPGA) и ASIC часто содержат один или несколько чувствительных транзисторов, обычно называемых тепловыми диодами, подобных показанному на рис. 4.9.0004
Рис. 4. Удаленный датчик температуры MAX6642 отслеживает температуру чувствительного транзистора (или термодиода) на кристалле внешней ИС.
У удаленных датчиков температуры есть важное преимущество: они позволяют контролировать более одной горячей точки с помощью одной микросхемы. Базовый одиночный удаленный датчик, такой как MAX6642 на рис. 4, может контролировать две температуры: собственную и внешнюю температуру. Внешнее расположение может быть на кристалле целевой микросхемы, как показано на рис. 4, или в горячей точке на плате, которую он контролирует с помощью дискретного транзистора. Некоторые удаленные датчики контролируют до семи внешних температур. Таким образом, восемь локаций, состоящих из микросхем и горячих точек платы, контролируются с одного чипа. Рассмотрим в качестве примера MAX6602. Этот датчик температуры имеет четыре входа удаленных диодов, поэтому он может контролировать температуру пары FPGA со встроенными термодиодами, двух горячих точек платы с использованием дискретных транзисторов и температуру платы в месте расположения MAX6602. И MAX6602, и MAX6642, упомянутые здесь, достигают точности ±1°C при считывании показаний внешних тепловых диодов.
Обзор
Измерение тока важно во многих приложениях, и его можно разделить на два популярных подхода.
- В одном подходе измерение тока обычно используется при более высоких токах и часто при мониторинге источников питания. Типичные области применения включают обнаружение короткого замыкания, обнаружение переходных процессов и обнаружение обратного заряда батареи.
- Измерение тока также используется в приложениях, требующих гораздо более низких уровней обнаружения тока (в микроамперах), таких как фотодиоды, которые генерируют небольшой ток при воздействии света. Распространенными приложениями являются определение внешнего освещения, обнаружение приближения и мониторинг химических процессов на основе поглощения / отражения света.
Измерение тока с использованием усилителей измерения тока
Для измерения тока используются различные методы, но, безусловно, наиболее популярным является использование токоизмерительного резистора. Основной принцип этого подхода заключается в усилении падения напряжения на токоизмерительном резисторе с помощью каскада дифференциального усиления на основе операционного усилителя, а затем в измерении результирующего напряжения. В то время как дискретные компоненты могут использоваться для создания схемы усилителя, интегрированные усилители с датчиком тока имеют значительные преимущества по сравнению с дискретными реализациями: лучший температурный дрейф, меньшая площадь печатной платы (PCB) и способность работать с широкими диапазонами синфазных сигналов.
В большинстве приложений для измерения тока используется либо принцип низкой стороны, либо принцип высокой стороны. В методе нижнего плеча измерительный резистор подключается последовательно с цепью заземления. Схема имеет дело с выходным напряжением, привязанным к земле. Однако чувствительный резистор нижнего плеча создает нежелательное постороннее сопротивление на пути заземления. По принципу верхней стороны измерительный резистор подключается последовательно с положительным напряжением источника питания. Здесь нагрузка заземлена, но резистор верхнего плеча должен справляться с относительно большими синфазными сигналами.
Блок-схема сигнальной цепочки в приложении измерения тока. Список рекомендованных компанией Maxim решений для измерения тока можно найти на сайте: www.maximintegrated.com/detect.
В токоизмерительных усилителях верхнего плеча от Maxim используется токоизмерительный резистор, расположенный между положительной клеммой источника питания и входом питания контролируемой цепи. Такая компоновка позволяет избежать посторонних сопротивлений в заземляющем слое, значительно упрощает компоновку и в целом улучшает общие характеристики схемы. Разнообразие однонаправленных и двунаправленных ИС для измерения тока от Maxim включает устройства с внутренними чувствительными резисторами и без них.
Датчики света с трансимпедансными усилителями (TIA)
Второй по популярности метод измерения тока использует операционный усилитель с очень низким входным током смещения, такой как TIA, который преобразует входной ток в выходное напряжение. Этот принцип работает для гораздо меньших токов с большими вариациями, например, генерируемых фотодиодами в светочувствительных устройствах.
Простой фотодиод является очень точным преобразователем для восприятия света. Датчики света используются во многих различных приложениях, от управления питанием на основе солнечного света до сложных приложений управления промышленными процессами. Поскольку освещенность в данной ситуации может варьироваться в широком диапазоне (например, от 20 клк до 100 клк), ключевым требованием к датчику освещенности может быть широкий динамический диапазон. Интегрированное решение, такое как MAX44007 или MAX44009, который объединяет фотодиод, усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), обеспечивает динамический диапазон от 0,025 лк до 104 000 лк (MAX44007) и от 0,045 лк до 188 000 лк (MAX44009).
Датчик приближения с помощью фотодиода
Хотя датчик приближения может быть реализован разными способами, использование фотодиода обеспечивает более высокую точность и экономит больше энергии, чем другие методы. Когда свет попадает на фотодиод, генерируется ток, пропорциональный силе интенсивности света. Буферный каскад с низким входным шумом и широкой полосой пропускания передает этот ток на остальную часть системы. Усилитель с низким уровнем шума входного тока, например MAX9.945, обеспечивает точные измерения.
Датчик передает полученную информацию с помощью аналоговых или цифровых технологий. Аналоговые методы основаны на петлях напряжения или тока. Цифровая информация передается через CAN, CompoNet®, IO-Link®, RS-485 и другие интерфейсы данных.Бинарные датчики передают только однобитовую информацию. Как правило, наличие или отсутствие объекта обнаруживается и сообщается с помощью логического уровня. Кроме того, когда такой объект, как поршень в клапане, достигает заданного критического расстояния, датчик обнаруживает и сообщает об этом в систему программируемого логического контроллера (ПЛК) через двоичный интерфейс.
Интерфейсы датчиков должны быть устойчивы ко всем формам неправильного обращения и электромагнитным помехам, поскольку промышленные условия суровы.
Двухканальные диодные датчики мощности R&S®NRP-Z2x1
Рекомендованная производителем розничная цена (MSRP). Указанная цена не включает НДС. Цены и предложения предназначены только для предпринимателей, а не для частных конечных потребителей.
1. Розыгрыш призов «10 лет осциллографам Rohde & Schwarz» (далее именуемый «Розыгрыш») организован компанией Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, Mühldorfstraße 15, 81671 Мюнхен, Германия, тел. +4989 41 29 0 (далее именуемый «R&S»).
2. Период розыгрыша. Этот розыгрыш проводится с 1 января 2020 г. по 31 декабря 2020 г. R&S оставляет за собой право изменить дату окончания розыгрыша.
3. Участие. Покупка не требуется. В этом розыгрыше могут принять участие законные жители США и Канады в возрасте от 18 лет на момент подачи заявки. Сотрудники R&S, ее филиалов, дочерних компаний, партнеров по сбыту и агентов, а также ближайшие родственники каждого из них не имеют права. Государственные учреждения и учреждения (включая государственные университеты) и их сотрудники не имеют права участвовать или получать призы. Этот розыгрыш недействителен там, где это запрещено законом.
4. Вход. Заполните форму выше в период розыгрыша и следуйте инструкциям, чтобы заполнить и отправить форму. Ограничьте одну запись на человека. R&S по своему единоличному разумному усмотрению оставляет за собой право дисквалифицировать любые заявки лиц, которые, как установлено, вмешиваются или злоупотребляют каким-либо аспектом этого розыгрыша. Участник должен указать свое имя, адрес и адрес электронной почты, чтобы считаться имеющим право на участие.
5. Политика защиты данных и конфиденциальности. Чтобы считаться имеющим право на участие, участник должен предоставить личные данные, такие как имя, адрес и адрес электронной почты. Эти данные будут использованы для предоставления необходимой контактной информации для уведомления победителя. Помимо целей уведомления, собранные данные будут использоваться в маркетинговых целях, и участник соглашается разрешить R&S связаться с ним. Персональные данные, которые были получены от вас и сохранены, не будут проданы Rohde & Schwarz третьим лицам. Однако может потребоваться раскрытие ваших личных данных поставщикам услуг Rohde & Schwarz в деловых целях, чтобы они могли предоставлять услуги для Rohde & Schwarz. Веб-сайты Rohde & Schwarz могут содержать ссылки на другие веб-сайты. Это заявление о конфиденциальности не распространяется на эти другие веб-сайты, и компания Rohde & Schwarz не несет никакой ответственности ни за методы обеспечения конфиденциальности, ни за содержание этих других веб-сайтов. Дополнительную информацию о защите данных и конфиденциальности можно найти по адресу: http://www.rohde-schwarz.us/en/general_information/statement-of-rivacy_101515.html.
6. Описание приза. Будет определен один (1) победитель для каждого из одного (1) из десяти (10) цифровых осциллографов R&S®RTB2000. R&S оставляет за собой право заменить приз равной или большей стоимости в случае, если указанный приз станет недоступен. Денежный эквивалент или обмен не допускается. Все федеральные, государственные и/или местные подоходные и другие налоги или сборы, если таковые имеются, являются исключительной ответственностью победителя.
7. Шансы на победу. Шансы на победу в этом розыгрыше зависят от количества полученных допущенных заявок.
8. Выбор победителей. Розыгрыш проводится в штаб-квартире Rohde & Schwarz по адресу Muehldorstrasse 15, 81671 Мюнхен.
9. Уведомление победителя. Победители каждого из призов будут проинформированы по электронной почте в течение пяти (5) рабочих дней. Участник, выбранный в качестве победителя приза, должен сообщить Rohde & Schwarz о принятии цены. В случае отказа в приеме или отсутствия ответа в течение двух (2) недель будет выбран новый победитель. Если в течение четырех (4) недель не удается определить победителя, розыгрыш завершается, а приз аннулируется.
10. Ограничение ответственности. Принимая участие, участники освобождают компанию Rohde & Schwarz и ее соответствующие материнские компании, дочерние компании, аффилированные лица, директоров, должностных лиц, сотрудников и агентов от какой-либо ответственности или любых травм, убытков или ущерба любого рода, возникающих в результате или в связи с этом розыгрыше или с любым присужденным призом. Денежный эквивалент или обмен призов не допускается. Призы не подлежат передаче. Все налоги, сборы, пошлины, сборы и другие платежи, взимаемые в стране участника, несет участник.
11. Интернет. Если по какой-либо причине Интернет-часть Розыгрыша не может работать, как планировалось, включая заражение компьютерным вирусом, ошибки, вмешательство, несанкционированное вмешательство, мошенничество, технические сбои или любые другие причины, не зависящие от R&S или ее третьих лиц- сторонние провайдеры, которые нарушают администрирование, безопасность, честность, целостность или надлежащее проведение этого розыгрыша или влияют на него, R&S оставляет за собой право по своему собственному усмотрению отменить, прекратить, изменить или приостановить розыгрыш, а также дисквалифицировать любое лицо, которое вмешивается с процессом входа.
R&S не несет ответственности за любую ошибку, упущение, прерывание, удаление, дефект, задержку в работе или передаче, отказ линии связи, кражу или уничтожение, несанкционированный доступ или изменение записей. R&S не несет ответственности за какие-либо проблемы или техническую неисправность какой-либо телефонной сети или линий, компьютерных онлайн-систем, серверов или провайдеров, компьютерного оборудования или программного обеспечения, а также за невозможность получения компанией Rohde & Schwarz любого электронного сообщения или записи по техническим причинам. проблемы или перегруженность трафика в Интернете или на любом веб-сайте, или любое их сочетание, включая любые травмы или повреждения компьютера участника или любого другого лица, связанные или возникшие в результате участия или загрузки каких-либо материалов в этом Розыгрыше.
12. Общие условия.
а. Участники соглашаются соблюдать условия этих официальных правил и решения R&S, которые являются окончательными и обязательными по всем вопросам, касающимся данного Розыгрыша. Любой Участник, который не соблюдает настоящие Условия и положения, может быть дисквалифицирован компанией R&S из этого Розыгрыша. В таких случаях призы также могут быть отозваны задним числом. В случае отзыва приза задним числом из-за несоблюдения настоящих Положений и условий, он должен быть возвращен соответствующим участником за его счет на адрес R&S, указанный в № 1, и будет выбран новый победитель. Розыгрыш и любые договорные отношения, вытекающие из него между R&S и соответствующим участником, регулируются и толкуются в соответствии с законами Германии без каких-либо коллизионных норм. Суды Мюнхена, Германия, обладают исключительной юрисдикцией в случае любых споров, возникающих прямо или косвенно в связи с участием в этом Розыгрыше.
б. Подоходный налог: победитель из США должен будет предоставить R&S свой номер социального страхования по номеру 1099 на общую сумму (текущая оценка составляет примерно 1540 долларов США), которая будет выдана. Любой победитель несет единоличную ответственность за любые и все налоговые обязательства/ответственность за это. R&S не несет ответственности за какие-либо налоги или налоговые последствия для победителя или для победителя, связанные с выигрышами в розыгрышах.