מערכות בקרה Pneumatic יוצרות את עמוד השדרה של אוטומציה תעשייתית, רתום אוויר דחוס למניפסט חשמל, שסתום, וציילינדרים על פני ייצור, עיבוד, ויישומים של טיפול בחומרים.הביצועים של מערכות אלה מופיעים אותות שליטה מדויקים כי עמדות רכיב שליטה, רמות לחץ, ורמות זרימה גבוהות יותר של חיישן לא מתאים, עם זאת, פלטי חיישן גולמי - בין אם זה ממריצים לחץ, מיקומים, מיקומים, ממיקומים, או חיישנים מיקום - לעתים רחוקות - עלולים להגיב מדויק, לא יעיל, לא יכול להיות יעיל, כלומר, כלומר, לא מדויק, כלומר, לא מדויק, לא יכול לגרום לשגיאות הפעלה של לחץ, לא מדויק, לא מדויק.

מה זה Signal Conditioning?

מיזוג אותות הוא עיבוד אלקטרוני של אותות חיישן גולמי כדי לענות על דרישות קלט של מערכות בקרה - באופן רטי תכנות לוגיות בקרים לוגיות (PLCs), מערכות בקרה מבוזרות (DCS), או מיקום מסתם pneumatic ייעודי של מערכות הבקרה.מטרות הליבה הן לשפר את איכות האות, להבטיח תאימות עם מטה אלקטרוניקה, ולהגן על רכיבים רגישים מהתערבות חשמלית.

ביישומים pneumatic, מיזוג אותות מבוצע לעתים קרובות על ידי מודולים ייעודיים שיושבים בין החיישן לבין הבקר.מודולים אלה עשויים להיות שוכנו במסגרים תעשייתיים, רכובים על מסילות DIN, או משולבים לתוך משדרים חכמים.שלב מתכוונת היטב מבטיח כי הלולאה הבקרה מקבל אותות עם עיוות מינימלי ודרג עקבי, ומאפשרת pneumatics להגיב במדויק כדי להגדיר נקודות יעילות גם על ידי מתח מתמשך של מתחים של מתחים של מתחים.

(FLT:0Key תובנה: המחשה: סיגנל 1) , ניתוק אותות אינו אמצעי חשיבה – זהו תפקיד הנדסי הליבה הקובע אם מערכת בקרה נינומטית פועלת באופן אמין על פני החיים המיועדים שלה.

מדוע שינוי המצב עבור בקרת Pneumatic

מעשים pneumatic הם לא ליניארית בשל דחיסה של אוויר, חיכוך בחותמים, ועומסים משתנים. כדי לשמור על מיקום מדויק, מערכות מודרניות מעסיקות שליטה סגורה כי כל הזמן משווה את המיקום בפועל או הלחץ לנקודת זמן ומתאים את השסתום בהתאם.בקר זה מסתמך לחלוטין על האות מ חיישן - באופן זמני משתנה ליניארי שונה (L) עבור הפרעה מסיבית או לחץ חד פעמי, לחץ לא מדויק.

לדוגמה, לשקול שסתום בקרה כיוון יחסי המשמש למטר אוויר לתוך גליל pneumatic. מיקום שסתום spool נשלט על ידי solenoid או a pzoelectric Actuator, אשר מקבל פקודה נוכחית או מתח מ PLC.הפקדת השלט נגזרת מן ההבדל בין מיקום המטרה לבין המיקום בפועל של LV.If LV.If LV מכיל תפוקה נוכחית או מתח הנוכחי מסמן אנרגיה קרוב, רק כדי לראות את המיקום האמיתי של מיקום כוח refus.

מעבר לדיוק, מיזוג אותות משפיע ישירות על אמינות המערכת והבטיחות.מערכות ⁇ בסביבות מסוכנות (למשל, צמחים כימיים, שמן וגז) חייב להיות בטוח או מבודד באופן מהותי גזים נפץ.בידוד גלונסי בתנודות מונעים מעוברי מתח גבוה להיכנס ללוח הבקרה, הגנה על כוח אדם וציוד.

המונחים: shape

סינון

סינון הוא גם טכניקת המיזוג הבסיסית ביותר, המשמש כדי להעצים רכיבים לא רצויים בסימן החיישן.בסביבות pneumatic, מקורות רעש כוללים התערבות אלקטרומגנטית (EMI) מ-Solenoids מעבר ל- /off, התערבות בתדר רדיו (RFI) מפני מנועים רגישים, ו-Fret-line-Fretretretretretretretretine-Fretretretretance) מ-Fretexertextextextexertextextextextextretretine-Fretretine-out.

Amplification

חיישנים רבים לוגיים פלט אותות ברמה נמוכה - מיקרו וולט עבור שלבים זנים או מ"ל מ"מ מדויק עבור חיישנים - כי הם חלשים מדי עבור חיבור ישיר PLC או בקר. amplification מעלה אותות אלה לטווחים סטנדרטיים מתח (למשל, 0-10 V, - 10 עד +10 V) או לולאות נוכחיות (4A).

בידוד

בידוד Galvanic שובר את הקשר החשמלי הישיר בין החיישן לבין הבקר, באמצעות מהפך, אופטוקרטרים, או הפיכה קיבולית להעביר את האות תוך חסימת נתיבי DC.זה חיוני במערכות pneumatic שבו חיישנים עשויים להיות ממוקמים רחוק מפאנל הבקרה, יצירת מחסומים פוטנציאליים קרקעיים שיכולים להזריק מתחים נפוצים גדולים ללא בידוד, אלה יכולים לגרום למדידה מסוכנת, או למנוע אלקטרוניקה גבוהה כל כך.

Analog-to-Digital ו- Digital-to-Analog Conversion

בקרים pneumatic הם דיגיטליים, כך אותות חיישן אנלוגיים חייב להיות מומר לערכים דיסקרטיים. A / D להמיר את המדגם של מתח אנלוגי מותנה לייצר מילה דיגיטלית ביחס לרזולוציה הוא קריטי: 12 סיביות מתמיר נכנע 4096 צעדים, בעוד 16 סיביות ממיר מציע 65536 מדרגות, ישירות המשפיע על הדיוק של המיקום או השליטה.

המונחים: Signal Conditioning

שרשרת טיפוסית של מיזוג אותות במערכת בקרה pneumatic מורכבת ממספר מרכיבים דיסקרטיים, כל אחד מהם משרת מטרה ספציפית:

  • (FLT:0) העברת מסננים מסננים 1 (RC) רשתות Resistor-capacitor (RC) מספקות פשוט פאס נמוך או מסנן גבוה.הם זולים אך יש להם רק רול-off והם עשויים לטעון את פלט החיישן.
  • (FLT:0) פילטרים פילטרים (Active FiltersFLT:1) - בהתבסס על מגבר תפעולי, אלה מציעים קיצוץ חד יותר, רווח מותאם, ומניעה גבוהה של סללן-Key ותוספת להתנצלות הם נפוצים.
  • (FLT:0) Instrument amplifierssveFLT:1) - מגברי ראייה עם 3-op-amp טופולוגיה, CMRR גבוה ורעש נמוך. אידיאלי עבור אותות שונים מגשר (לחץ, כוח).
  • (FLT:0)Isolation AmplifiersFLT:1) - שילוב מגבר עם שינוי או בידוד Optocoupler זמין במודולים ערוץ יחיד או רב ערוצים.
  • (FLT:0) אנרולוג-ל-Digital Converters (ADC)Felo1 - הסתברות של הסתברות (SAR) ADCs הם מהירים ומדויקים; דלטה-סגמה ADCs לספק החלטה גבוהה עבור אותות נמוכים במהירות נמוכה יותר.
  • (FLT:0)Digital-to-Analog Converters (DAC)FLT:1 - Multiplication DACs או סוגים של התעלות לייצר פלטות אנלוגיות מקודמות דיגיטליות.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בחירה מתאימה לסוג החיישן, תנאים סביבתיים, ודיוק נדרש.לדוגמה, מדידת לחץ גבוהה עבור מערכת מיקום דיוק pneumatic עלולה לדרוש מגבר מכשיר עם <0.1% שגיאה ו- 24bit delta-sigma ADC, בעוד שסום פשוט על / סתום מצב יכול להשתמש מסנן בסיסי RC ו- comparator.

מערכות בקרה Pneumatic Control Systems

מעקב אחר לחץ ו- Feedback

חיישני לחץ הם בכל מקום במערכות pneumatic, מתן משוב עבור הרגולטורים, דחוסים, ובקרת בטיחות. a טיפוסי לחץ transducer פלט 0-10 V או 4 mA אות פרופורציונלי כדי למדוד או לחץ מוחלט.התתת אותות מסיר רעש מושרה רטט לפצות על סחף טמפרטורה.

בקרת זרימה

חייזרי זרימה - מסה שנייה או סוגי לחץ שונים - הם נפחי או זרם המוני של אוויר דחוס.הפלט שלהם הם לא לינארי ולעתים קרובות דורשים מעגלים לינאריזציה בתוך מצב האות. קוarization מושג באמצעות חיזוי פולינומי או שולחנות המראה מאוחסנים מיקרובקר.

מיקום: Cylinders

משוב מיקום עבור cylinders pneumatic בדרך כלל משתמש LVDTs, חיישנים מגנטיים, או חיישני capacitive. LVDTs תפוקה אות AC כי יש להרוס ותנאי כדי לייצר מתח DC פרופו פרופורציה לעקירה הליבה.דמויות דמודר כוללות גלאי רגישות בשלב ופילטרים נמוכים.

אתגרים ועיסוקים טובים

יישום יעיל של התניה אותות במערכות pneumatic מציג כמה אתגרים הנדסיים. הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) מ שסתום solenoid, ממסרים, וכוננים מנועים יכולים להתחבר לכבלי חיישן, במיוחד בטווח הארוך.הפרקים הטובים ביותר כוללים שימוש כבלים מעוותים מתפתלים עם אותות מעוקלים ממוצבים אחד, חסימת אותות מרוחקים מקווי חשמל, והתקנת מפרקים נפוצים או מנקודות רוחב פסים אלה הם מעורבים.

סחף טמפרטורה הוא דאגה מעגלים אנלוגיים רגישים. instrumentation amplifiers ופני מתח צריך להיות נבחר עם טמפרטורות נמוכות coefficients (למשל, 5 pm / ° C) ביישומים בעלי דיוק גבוה, מודול המיזוג כולו יכול להיות מבוקר טמפרטורה או ממוקם בארון מבוקר אקלים.bration במרווחים קבועים עבור הזדקנות; אותות תעשייתיים רבים כוללים התאמות דיגיטליות או טמפרטורות באמצעות התאמות דיגיטליות.

בחירת תדירות ההקצאה הנכונה עבור מסננים דורש איזון דחייה רעש נגד נאמנות אות. נמוך מדי קיצוץ יהיה להגביר את השינויים בלחץ דינמי, גרימת בקר lag; גבוה מדי חתך יאפשר מעבר רעש מופרז.כלל של אצבע הוא להגדיר את הפינה המסנן נמוך-pass ב 5-10Hz בתדירות הגבוהה ביותר הצפויה של תנועה מכנית.

לבסוף, הלולאה הנוכחית 4-20 mA נותרה תקן חזק להעברת אותות מותנים על פני מרחקים ארוכים.חסינותו למתיחות וליכולת לזהות הפסקות חוט (0A) הופכת אותה לבחירה מועדפת בסביבות תעשייתיות רועשות.עם זאת, הלולאה הנוכחית עצמה דורשת אספקת חשמל ואסיר; בחירה זהירה של מתח הלולאה ומתנגדת מבטיחה את השידור פועל בטווח הציות שלו.

מגמות עתידיות ב-Destion Conditioning for Pneumatics

ההתכנסות של תקשורת דיגיטלית וחיישנים חכמים מעצבת מחדש את התניה של זיהוי.IO-Link, תקן תקשורת נקודה לנקודה לנקודה, מטביעה מיזוגים ואבחון ישירות לתוך החיישן.IO-Link משדר לא רק את הערך המדוייק אלא גם זיהוי, תצורה, ונתונים סטטוס על כבל תלת-חוט.זה מבטל את הצורך במודולים אנלוגיים נפרדים ומפחית את ה- AS-face מאפשר אותות דיגיטליים עם ACC-אינטרנטיים עם פרופילים.

מגמה נוספת היא שילוב של התניות אותות לתוך החיישן עצמו. "חכם" חיישנים pneumatic עם מיקרומעבדים בנוי יכול לינאריזציה, מסנן, לפצות על טמפרטורה אוטונומית, פלט נתונים דיגיטליים ישירות.זה מפחית את הנטל על מצבים חיצוניים וסימולציות מערכת עיצוב חיישן אלחוטי. Wireless חיישן nodes, אם כי פחות נפוץ יישומים pneumatic עקב מגבלות כוח, הם מתעוררים עבור ניטור מצב ומדידות אנרגיה לא קריטיות או צינורות כוח.

טכניקות סינון מתקדמות, כגון סינון הסתגלות באמצעות מערך השערים הניתן לחיזוי שדה (FPGAs), מאפשרות כוונון בזמן אמת לשינוי סביבות רעש. במערכות בעלות ביצועים גבוהים, אלה יכולים לדכא ספיגים טרנסיים מהחלפת הזמנות של גודל טוב יותר מאשר מסננים קבועים.העלות של FPGAs ממשיכה ליפול, מה שהופך אותם ליעילות עבור לולאות שליטה pneumatic תובענית.

מסקנה

מיזוג אותות הוא חיוני, אך לעתים קרובות להתעלם, מרכיב בניתוח המדויק של מערכות בקרה pneumatic. על ידי סינון רעש, הגדלת אותות חלשים, מתן בידוד גליוני, וממיר בין אנלוגי לתחומים דיגיטליים, זה מבטיח כי הבקר מקבל ייצוג מדויק של תהליך פיזי ללא שינוי דיוק זה מתורגם ישירות למקם מחדש, לחץ יציב, שימוש יעיל אנרגיה, או שמירה על תפקוד דיגיטלי יעיל, כמו גם אופטימיזציה אובייקטיבית של חומרים מאובטחים, כמו אופטימיזציה אובייקטיבית של אבטחה יעילה, כמו גם לחץ דם יעיל, כמו גם לחץ דם יעיל, כמו גם לחץ דם יעיל, לחץ בטוח, כמו גם לחץ יעיל, כמו גם לחץ דם יעיל, כי הוא בטוח, כמו גם פילטרים בטוח, כמו גם פילטרים בטוח יותר, כי הוא מבטיח לחץ יעיל יותר, כי הוא לחץ יעיל יותר של חומרים מאובטח, כי הוא מבטיח לחץ יעיל, כיעדמינלי אבטחה יעיל, כיעדמינלי אבטחה יעיל, כיעדמינלית אבטחה יעיל, כי הוא מבטיח לחץ יעיל, לחץ יעיל, כי הוא לחץ יעיל, כי הוא מבטיח לחץ יעיל יותר של חומרים מאובטח על ידי ניקוי יעיל יותר של חומרים מאובטח, כמו אופטימיזציה אובייקטיבית אבטחה יעיל, כיעד בטוח לחץ יעיל, כי הוא לחץ יעיל של אבטחה יעיל, כי הוא מבטיח לחץ יעיל יותר לחץ דם יעיל, כי