Датчик давления серии Метран-100-ДД

Датчик давления серии Метран-100 [4] с индексом “ДД” предназначен для измерения разности давлений и может использоваться для преобразования уровня жидкости, расхода жидкости, пара или газа в унифицированной токовый выходной сигнал, цифровой сигнал на базе HART-протокола в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

Устройство датчика представлено на рис. 6. Датчик состоит из первичного преобразователя 9 (сенсорного блока) и электронного преобразователя 1. В сенсорном блоке размещен чувствительный элемент мембранно-рычажного типа, представляющий собой пластину из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными резисторами, прочно соединенную с металлической мембраной 4.

Рис.6. Конструктивные элементы датчика Метран-100 ДД модели 1440

Давления подаются в плюсовую 7 и минусовую 12 камеры, образованные разделительными мембранами 8 и фланцами 10, герметизированные прокладками 3. Во внутренней полости 11 между разделительными камерами, заполненной кремнийорганической жидкостью, размещена тяга 5, передающая перемещение от жестких дисков 6 под действием разности давлений, рычагу, связанному с мембраной 4. Под влиянием прогиба этой мембраны образуется сигнал разбаланса моста, составленного из терморезисторов, который через герметичный ввод 2 передается в электронный блок 1 для обработки и формирования унифицированного токового сигнала 4-20 мА.

На рис. 7 представлена функциональная схема электронного преобразователя. Схема содержит две платы – плату аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и плату микропроцессора с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Обе платы вместе с жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ) размещены в корпусе датчика.

Рис.7. Функциональная схема электронного преобразователя

Сенсорный блок датчика получает питание в виде напряжения U _п равного 12-42 В. Потребляемая мощность составляет 0,8 В·А, минимальное сопротивление нагрузки (последовательное включение) R_н = 250 Ом. Плата АЦП принимает аналоговые сигналы первичного преобразователя по давлению в виде напряжения U _р, пропорционально измеряемой величине, и корректирующий по температуре сенсора в виде напряжения U _t, преобразует их в цифровые коды. В энергозависимой памяти АЦП хранятся коэффициенты коррекции характеристик и информация о сенсорном блоке.

Цифровые сигналы от АЦП вместе с коэффициентами коррекции поступают на микроконтроллер платы микропроцессора, в котором осуществляется коррекция и линеаризация характеристики сенсорного блока и вычисление скорректированного выходного сигнала датчика, передаваемого в цифро-аналоговый преобразователь. В ЦАП происходит преобразование цифрового сигнала микроконтроллера в аналоговый токовый выходной сигнал.

При включении питания датчика и в процессе измерения в датчике автоматически проверяется:

состояние микропроцессора;

наличие связи с платой АЦП;

наличие связи АЦП с тензопреобразователем;

состояние энергонезависимой памяти платы АЦП и платы процессора.

Самодиагностика в режиме контроля параметров измерения выполняется примерно через 1,8 с после включения питания датчика с индикацией на дисплее ЖКИ символов в соответствии с таблицей 1 при отказе или выходе измеряемого давления за пределы отображения от минус 0,01 P _в до 1,1 P _в, где P _в – верхний предел измеряемого параметра.

Таблица 1

Значения символов индикации на ЖКИ

Символы на ЖКИ	Содержание режима
П-П	Измеряемое давление выходит за верхний предел, P в
ППП	Переполнение индикатора вследствие неправильно выбранных единиц измерения
ЕЕЕ	Отказ аналоговой части
1Е.ЕЕ	Отказ цифровой части, ошибка записи информации в РПЗУ, платы процессора
1ЕЕ.Е	Отказ цифровой части, ошибка записи информации в РПЗУ, платы АЦП
U-U	Измеряемое давление выходит за нижний предел измерения, P н
О п	В датчике активирована технологическая программа
1ЕЕ.П	Сбой при калибровке или настройке датчика
1ЕЕ.А	Несоответствие программной и аппаратной версии
1ЕЕЕ	Отказ, потеря связи с платой АЦП

В динамическом отношении датчик имеет переходную характеристику подобную характеристике последовательного соединения запаздывающего и апериодического звеньев. Время задержки включающее время обновления данных канала давления не превышает 250 мс. При опросе канала температуры, происходящего 1 раз в 5 с, время задержки не превышает 350 мс, а в момент самокалибровки по каналу давления, который происходит 1 раз в 5 минут, время задержки не более 550 мс. Постоянная времени апериодической части не превосходит 0,2 с.

При возникновении неисправности значение выходного тока датчика 3,8А.

Электрическая схема электронного преобразователя выполнена так, что она позволяет осуществлять контроль выходного сигнала без разрыва сигнальной цепи. Тогда можно проконтролировать величину напряжения вольтметром, который подключается на клеммы “тест” 1 и 2, выведенные на корпус датчика (рис. 8). Максимальному выходному току (20 мА) должно соответствовать напряжение 200 мВ с погрешностью контроля сигнальной цепи без разрыва не более 2%.

Рис. 8. Электронный преобразователь датчика Метран-100-ДД (код МП3)

Предельные значения (уровни ограничения) аналогового сигнала в рабочем диапазоне измеряемых давлений соответственно равны: нижнее – 3,84 ± 0,2 мА, верхнее – 21,76 ± 0,16 мА.

Под крышкой с надписью “установка “0” (z) на корпусе электронного преобразователя (рис. 8) размещена кнопка 15 для корректировки смещения характеристики датчика (калибровка “нуля”). Электронный преобразователь размещен в корпусе 10, который закрыт крышками 5 и 11 с уплотнительными прокладками. С помощью кабеля, подсоединяемого на клемную колодку 6 и проходящего через сальниковый ввод 7, преобразователь датчика коммутируется в схему измерения. Болт 8 служит для заземления датчика, а винт 12 – для подсоединения экранной жилы кабеля.

Поиск по сайту: