Пристрої перетворення сигналу. Перехідні пристрої

Якщо людина сильно стомлена, то може не помітити, наприклад, що йде йому назустріч приятель або не почути з першого разу дзвінок в двері. Але ж його датчики — очі і вуха — отримали інформацію і перетворили її в сигнали, що поступили в нервову систему. Чому ж мозок не відреагував на ці сигнали? Можливо, тому, що вони виявилися занадто слабкими — із-за перевтоми ваша нервова система не забезпечила необхідне підсилення цих сигналів або не змогла виділити їх на тлі інших сигналів (перешкод), що поступили.

У технічних системах теж можливі ситуації, коли сигнали датчиків занадто слабкі, супроводжуються перешкодами, тому в них велику увагу приділяють пристроям перетворення сигналів. Ці пристрої забезпечують:

• передачу інформаційних сигналів від датчиків до апаратів обробки сигналів і керуючих сигналів до виконавчих механізмів;

• попередню обробку (нормалізацію) сигналів датчиків;

• посилення сигналів;

• комутування сигналів;

• перетворення аналогової величини в дискретну, і навпаки;

• підрахунок подій;

• зберігання інформації;

• формування керуючих сигналів для виконавчих механізмів.

Сучасні системи керування технологічними процесами включають в себе сотні датчиків і виконавчих механізмів. Кожен з них потрібно підключити до апаратури керування, розташованої у багатьох випадках на великій відстані від технологічного устаткування. Прокладати від кожного датчика окремий кабель на таку відстань дорого і громіздко, набагато дешевше і компактніше використовувати багатожильні кабелі. Але ж для підключення одного датчика досить усього 2...4 дротів. Компромісом в цій ситуації є розділення сполучних ліній на ділянки, на кожному з яких використовується оптимальний вид кабелю, а стикування ділянок забезпечується відповідними сполучними пристроями — роз'ємами і клемними колодками.

Датчики, розташовані на устаткуванні близько один від одного, об'єднуються в групи, і хоча від кожного датчика йде 2-или 4-жильний кабель, від усієї групи сигнали передаються вже по багатожильних (до декількох десятків жил) кабелях. Стикування кабелів робиться за допомогою клемних колодок (мал. 27). Аналогічно підключаються і старанні механізми.

Кабелі, дроти, роз'єми і клемні колодки складають групу перехідних пристроїв.

Вихідний ланцюг датчика закінчується зазвичай 2 - або 4-контактним роз'ємом. Частина у відповідь роз'єму з'єднується з клемною колодкою, що розташовується безпосередньо на технологічному устаткуванні або поблизу нього. Клемні колодки, які містять набір клем, дозволяють підключати сполучні провода, як правило, під гвинт. Кінці дротів мають бути лудженими. В якості сполучних дротів для датчиків використовуються 2 - або 4-жильні кабелі управління відповідного перерізу (зазвичай 0,35 або 0,50 мм2). Для підключення виконавчих механізмів використовують кабелі, що мають від 4 до 10 жив, оскільки по них не лише передаються сигнали управління, але і приймаються сигнали з датчиків стану ВМ.

До другої сторони клемних колодок підключаються інформаційні (передавальні сигнали від датчиків) і керівні (передавальні сигнали, що управляють, до них) кабелі. Це багатожильні кабелі, що сполучають технологічне устаткування з апаратурою управління, яка зазвичай розміщується в безпосередньої близькості від ЕОМ і на значній відстані від технологічного устаткування (до декількох кілометрів).

Рисунок 27 - Клемна колодка

На шляху від технологічного устаткування до апаратури керування сигнали зазнають різні зміни, які викликані дією зовнішніх електричних і магнітних полів. Якщо ці дії сильні, то корисна інформація спотворюється і приходить до апаратури управління з помилками. Для усунення або зменшення помилок вживають певні заходи. Це, в першу чергу, правильний вибір типу кабелів і вибір способу їх прокладення.

В якості інформаційних кабелів, що управляють, основне застосування знайшли кабелі марки КУПВ і КУПР — кабелі керування в полівінілхлоридній і гумовій ізоляції. Переріз жил кабелів 0,35, 0,50, 0,75 і 1,00 мм²; кількість ізольованих багатодротяних мідних жил — від 4 до 37. Промисловістю випускаються кабелі із загальним екраном з переплетених мідних дротів або алюмінієвої фольги, з окремими екранованими жилами і витими парами жил. Для захисту від механічних ушкоджень кабелі можуть покриватися згори бронею із стального дроту — броньовані кабелі (рис. 28, а).

Рисунок 28 – Броньований і екранований кабелі

Загальний мідний екран (рис. 28, б) захищає сигнали, що по них передаються, від зовнішніх змінних електричних полів. Кабелі з окремими екранованими жилами (мал. 29, а) використовують для виключення взаємного впливу сигналів, що передаються в одному кабелі. Це особливо стосується малопотужних сигналів, наприклад сигналів від датчиків температури.

Рисунок 29 – Кабелі з екранованими жилами ті витими парами

Вита пара жил (рис. 29, б) захищає сигнал від зовнішніх магнітних полів, що створюються працюючими зблизька кабельними трансформаторами, зварювальними апаратами, електродвигунами і так далі. Перетинаючи жили витої пари, змінне магнітне поле відповідно до закону електромагнітної індукції наводить в них ЕРС певного знаку. На довжині, рівній періоду скручування, знаки ЕРС протилежні і сумарна ЕРС дорівнює нулю. Чим менше період скручування, тим менше вплив магнітні поля роблять на сигнал, який передається.

Рисунок 30 – Прокладка на лотках і в коробах:

1 – інформаційні кабелі; 2 – кабелі керування

Велику роль в передачі сигналів грає спосіб прокладення інформаційних кабелів, що управляють. Найбільш застосовні способи прокладення — на лотках і в коробах. У обох випадках рекомендується щоб уникнути впливу потужних сигналів, що управляють, на слабкі сигнали від датчиків інформаційні кабелі прокладають окремо від керівників на своїх лотках (мал. 30, а) або у своїх коробах (мал. 30, б). При цьому відстань між лотками (коробами) має бути не менше 300 мм.

На стороні апаратури керування кінці інформаційних керуючих кабелів підводяться і підключаються до клемних стійок, які є набором клемних колодок, що розташовуються на спеціальних рейках. До однієї сторони цих колодок і підключаються кабелі. До другої сторони підключаються кабелі, що закінчуються роз’ємами, які під'єднуються до блоків системи управління (пристроям нормалізації сигналів, пристроям, що запам'ятовують, вихідним регістрам і так далі).