В технике автоматизации и регулирования неизбежно приходится работать с аналоговыми сигналами. Здесь нашли свое место интерфейсы 0–10 В и 0/4 –20 мА.

Интерфейсные преобразователи выполняют функцию согласования аналоговых сигналов, как на входе, так и на выходе. Без них не обойтись при обработке аналоговых значений для электронных блоков управления. В промышленности аналоговые сигналы часто передаются на большие расстояния. Для этого необходима гальваническая развязка различных сетей питания. Вследствие сопротивления проводов возникают разности потенциалов и потери, которых следует избегать. Электромагнитные помехи и перенапряжение могут повлиять на входную сторону сигнала или даже вывести из строя аналоговые модули. Интерфейсные преобразователи 3RS17 на всех клеммах имеют защиту до DC 30 В и защиту от неверного подключения полюсов. Очень важной функцией является защита от короткого замыкания на выходе.

Устройства прошли проверку наэлектромагнитную совместимость согласно

• EN 50081 (отраслевой стандарт по излучению помех),
• EN 61000-6-2 (отраслевой стандарт по помехоустойчивости).

Аналоговые системы соответствуют

• IEC 60381-1/2.

Область применения

Преобрахователи применяются для обработки аналоговых сигналовдля:

• Гальваническойразвязки
• Преобразования нормированных и ненормированных сигналов
• Усиления и согласования импеданса
• Преобразования в частоту для обработки с цифровым входом
• Защиты от перенапряженияи ЭМС
• Защиты от короткого замыкания на выходе
• Умножения потенциалов.

Примеры использования: Интерфейсный преобразователь в обработке аналоговых сигналов

Ручной/автоматический преобразователь 3RS17 25

Для специального применения, когда требуется симулировать аналоговый сигнал, или для ввода установки в эксплуатацию, когда точное рабочее значение еще неизвестно, аппараты 3RS17 25 имеют настроечный потенциометр для ручного ввода уставок и переключатель режимов «ручной-автоматический».

При положении переключателя в режиме «Ручной режим» и приложенном управляющем напряжении настроечный потенциометр аппарата 3RS17 25 служит для симуляции аналогового выходного сигнала, при этом входной аналоговый сигнал не требуется, устройство отградуировано от 0 до 100 %.

Пример: При настройке выхода на 4 мА–20 мА значение шкалы 0% потенциометра соответствует выходному току 4 мА, значение шкалы 100% соответствует выходному току 20 мА. В положении «A uto», независимо от настройки потенциометра, выдается выходной сигнал, пропорциональный входному значению.

Функции

Активные преобразователи

Активные преобразователи обеспечивают максимальную гибкость при использовании благодаря внешнему источнику питания. Конфигурация с активными преобразователями чрезвычайно проста, потому что входные и выходные сопротивления и снижение напряжения компенсируются благодаря вспомогательному источнику питания. Они обеспечивают полную гальваническую развязку между источником вспомогательного напряжения, входными и выходными сигналами. Нагрузка на источники измеряемых величин является незначительной.

Пассивные преобразователи

Пассивные преобразователи не требуют внешнего вспомогательного источника питания. Это преимущество может быть использовано только тогда, когда требуется преобразование передаваемых сигналов 1:1. Усиление и преобразование сигналов этим типом преобразователей невозможно. Преобразователи используются для полной гальванической развязки передаваемых сигналов и защиты входов и выходов. Пассивные преобразователи с функцией гальванической развязки не работают без реакции: любая нагрузка на выходе приводит к появлению эквивалентной нагрузки на входе. При планировании использования пассивного преобразователя работа выходного датчика и входное сопротивление аналогового входа должны быть проанализированы. Эта техника находит все большее и большее  применение при наличии сигналов без помех.

Вычисления для пассивного преобразователя

Примечание: Пожалуйста, обратите внимание на следующее при применении пассивных преобразователей:

Напряжение измерительного преобразователя U_E  должно быть достаточным , чтобы обеспечить максимальный ток 20 мА через пассивный преобразователь с падением напряжения U_V = 2.7 В и нагрузкой R_B.

Это означает, что:

U _B ≥ U_E = 2.7 V + 20 mA x R_B

Распределение напряжения при применении пассивных преобразователей

Входное напряжение в зависимости от нагрузки в I_a = 20 мА

Нижеприведенная диаграмма показывает зависимость входного напряжения U_E от нагрузки R_B с учетом падения напряжения  U_V. Если величина нагрузки известна, по оси Y можно определить минимальное напряжение, которое должно быть обеспечено источником тока, чтобы обеспечить максимальный ток 20 мА через пассивный преобразователь и нагрузку.

Нагрузочная способность выходов

Для токовых сигналов определяется максимально допустимое выходное сопротивление. Величина этого сопротивления определяет, насколько большое входное сопротивление может иметь следующее устройство, подключенное последовательно к выходу преобразователя.

Для сигналов напряжения определяющим фактором является максимальная величина тока, которая может быть на выходе преобразователя.

2 ступени гальванической развязки

2 ступени гальванической развязки обеспечивают гальваническое разделение входа и выхода.  "Нулевой потенциал " источника питания (питающего напряжения) такой же, как и потенциал для аналогового выходного сигнала.

3 ступени гальванической развязки

При трехступенчатой гальванической развязке каждая цепь электрически изолирована от от других цепей, то есть, вход, выход и источник питания не имеют электрического соединения.

Технические данные [PDF]

Технические данные

Дополнительную информацию Вы можете получить, нажав кнопку с этим символом.

Чертеж

3RS17
Шириной 6.2 мм

Шириной 12.5 мм

Шириной 17.5 мм

Схема подключения [PDF]

Схема подключения

Дополнительную информацию Вы можете получить, нажав кнопку с этим символом.

Дальнейшая информация

Проектирование

Активные преобразователи сигналов

Активные преобразователи обеспечивают большую гибкость применения благодаря использованию внешнего напряжения питания. Проектирование систем с активными интерфейсными преобразователями является несложным, поскольку входное и выходное сопротивления и падение напряжения компенсируются вспомогательной энергией. Они обеспечивают как разделение потенциалов, так и преобразование различных сигналов или усиление. Нагрузкой измерительных датчиков можно пренебречь.

Пассивные преобразователи сигналов

Пассивным преобразователям внешнее напряжение питания не требуется. Это достоинство используется только при передаче сигнальных токов 1:1. Усиление или преобразование невозможно.

Преобразователи служат для гальванической развязки токовых сигналов и защиты входов и выходов. Пассивные преобразователи находятся в прямой зависимости от нагрузки на выходе, то есть любая нагрузка на выходе в равной степени отражается на входном сигнале.

При использовании пассивных преобразователей необходимо проверить выходную мощность датчика и входное сопротивление аналогового входа. Подобная техника приобретает все большее распространение для чистой передачи токовых сигналов.

Расчет пассивных преобразователей

Внимание: при использовании пассивных преобразователей необходимо учитывать следующее:

При разомкнутом выходе вход становится высокоомным сопротивлением и несущее напряжение измерительного преобразователя U_E должно быть достаточным, чтобы обеспечить максимальный ток 20 мА через пассивный преобразователь с напряжением потерь U_V=2,7 В и включить нагрузку R_B.

Это означает:

U _B ≥ U_E = 2.7 V + 20 mA x R_B

Распределение напряжения на пассивном интерфейсном преобразователе.

Входное напряжение в зависимости от нагрузки I_a = 20 мА

Следующий график показывает входное напряжение U_E в зависимости от нагрузки R_B с учетом потери напряжения U_V. Если нагрузка известна, то на оси Y можно найти минимальное напряжение, чтобы добиться максимального тока 20 мА через пассивный преобразователь и нагрузку.

Нагрузочная способность выходов

Максимальная выходная нагрузка указывается для токовых сигналов. Это значение сопротивления показывает, какой величины

должно быть входное сопротивление следующего устройства, для которого будет достаточно мощности преобразователя.

Напряжение сигналов определяется максимальным током, который берется с выхода.

2 ступенчатая развязка

При двухступенчатой развязке вход гальванически отделен от выхода. Нулевой потенциал напряжения питания относится к аналоговому выходному сигналу.

3 ступенчатая развязка

При 3 ступенчатой развязке каждая цепь отделена от остальных, то есть вход, выход и напряжение питания не имеют связи потенциалов.

Заказные данные