Нормирующие преобразователи температуры

Нормирующие преобразователи температуры предназначены для преобразования сигнала датчиков термосопротивления или термоЭДС термопар в стандартный выходной токовый сигнал 0…5, 0…20 или 4…20 мА. Необходимость применения нормирующих преобразователей связана с тем, что в некоторых случаях измеренное значение температуры требуется передать на несколько вторичных приборов. Сделать это, имея выходной сигнал термоЭДС и, особенно, термосопротивления весьма проблематично.

Так же целесообразно применять нормирующий преобразователь в случае, если термопара существенно удалена от вторичного прибора. Ведь при этом материальные затраты на приобретение компенсационного провода могут быть очень велики. Выгоднее использовать встроенный в головку термопары нормирующий преобразователь (так называемую токовую таблетку) и выполнить подключение к вторичному прибору обычным медным кабелем. С этой же точки зрения выгоднее использовать нормирующий преобразователь при подключении удаленного термометра сопротивления. Четырехжильный соединительный кабель можно будет заменить менее дорогим двухжильным кабелем.

«Токовая таблетка» всегда имеет токовый выход 4…20 мА если соединяется с вторичным прибором по двухпроводной схеме. Нормирующий преобразователь температуры имеет более узкий диапазон рабочих температур по сравнению с термометром сопротивления или термопарой. Обычно его нормальная работа гарантируется в диапазоне температур от -20 до +40 °С. Это необходимо учитывать при его применении, так как, например, головка термопары может подвергаться воздействию более высоких температур, располагаясь вблизи стенки печи. Термометр сопротивления, наоборот, может охлаждаться до температур ниже -20°С при установке на открытом воздухе или в продуваемом пролете цеха. Несоблюдение температурного режима работы может стать причиной некорректных показаний и выхода нормирующего преобразователя из строя. Диапазон рабочих температур нормирующего преобразователя не имеет ни чего общего с диапазоном измерения (преобразования) температур, или, иначе говоря, шкалой нормирующего преобразователя. Если в качестве датчика температуры используется термопара, то шкала нормирующего преобразователя может быть 0…600, 0…900 и даже 0…1200°С. «Токовые таблетки» чаще всего изготавливаются однопредельными, работающими с датчиками температуры одной определенной градуировки (100П, 100М, ХА и т.п.). Перенастроить их нельзя. В лучшем случае можно выполнить подстройку нуля и шкалы в небольших пределах резисторами, размещенными в корпусе нормирующего преобразователя.

Интеллектуальные нормирующие преобразователи (iTEMP HART TMT182, например), выпускаемые фирмой Endress+Hauser, являются перенастраиваемыми – можно установить тип датчика температуры (термопара или термосопротивление), градуировку и шкалу измерения. Конфигурирование интеллектуального преобразователя осуществляется по протоколу HART с помощью HART-коммуникатора или HART-модема и компьютера.

Довольно широко распространены нормирующие преобразователи щитового монтажа и для монтажа на DIN рейку. Как правило, они требуют подачи напряжения питания 24В постоянного тока или 220В переменного тока. Чаще всего они так же, как и «токовые таблетки», имеют выход 4…20 мА, но он, как правило, является активным. Наличие отдельной цепи питания позволяет реализовать в данных нормирующих преобразователях токовые выхода 0…5 мА и 0…20 мА. Некоторые нормирующие преобразователи (например, 2000НМ, компании «Челябинск теплоприбор») дополнительно оснащены настраиваемым пороговым устройством и функцией контроля целостности линии связи с первичным датчиком температуры.

Широкие возможности конфигурирования имеют нормирующие преобразователи MCR немецкой фирмы Phoenix Contact. Под съемной крышкой корпуса преобразователя расположен ряд миниатюрных DIP переключателей, с помощью которых устанавливается шкала измерения, тип выходного сигнала (0…20 или 4…20 мА) и включается /отключается коррекция температуры холодного спая (для модификаций преобразователей работающих с термопарами). Питание преобразователя осуществляется от внешнего источника питания 24В. Достоинством данных преобразователей является полная гальваническая развязка между входными и выходными цепями и функция подавления помех на входе. В частности, именно эти модули были применены в цепях контроля температуры подины электросталеплавильной печи девятью термопарами градуировки ХА. Так как данные термопары (тип TSC3 10 BEXJ148G1, изготовитель Endress+Hauser) в цельнометаллическом корпусе диаметром 6 мм имели длину от 3 до 6,5 метров и располагались под подиной печи, то они были подвержены существенным наводкам со стороны горящей электрической дуги. Будучи первоначально подключенными непосредственно к входному модулю контроллера Siemens S300 (тип модуля 6ES7 331-7PF11-0AB0) они не обеспечивали стабильного измерения температуры: при горящей дуге показания температуры скачкообразно изменялись в весьма широких пределах, что приводило к срабатыванию защиты от перегрева подины и аварийному останову электросталеплавильной печи. Установка девяти модулей нормирующих преобразователей MCR Phoenix Contact позволило устранить этот эффект, но потребовалось естественно заменить входной модуль контроллера на другой (с входами 4…20 мА).

Тема2. Схемы включения НП.