Структура интеллектуальных датчиков

Современные интеллектуальные датчики имеют многовариантную блочную структуру. Основными блоками являются чувствительный элемент (сенсор) и преобразователь. В одном датчике может иметься ряд сенсоров, взаимодействующих с одним преобразователем. Добавочным блоком может являться местный показывающий прибор.

Сенсор имеет обычно множество вариантов исполнения, рассчитанных на разные свойства измеряемой и окружающей сред и разную конструкцию объекта измерения:

-варианты арматуры (корпуса сенсора) под разные давления, температуры, воздействия и помехи;

-варианты материалов арматуры, контактирующих с измеряемой средой, под обычную, химически агрессивную, абразивную и другие среды;

-варианты исполнения сенсора под обычную, гигиеническую, взрывоопасную среды;

-варианты соединения сенсора с конструкцией объекта измерения типа фланцевой, вафельной, резьбовой и т. д..

Преобразователь может быть компактно объединен с сенсором в одном конструктиве, а может исполняться в отдельном конструктиве и размещаться рядом или на небольшой дистанции от сенсора.

Сам преобразователь, как минимум, состоит из программируемого микропроцессора с оперативным и постоянным модулями памяти, аналого-цифрового преобразователя, сетевого контроллера связи с типовыми полевыми сетями. Обычно он также имеет ряд вариантов исполнения:

-варианты корпуса преобразователя под разные свойства окружающей среды и разные имеющиеся внешние помехи;

-варианты питания прибора по наличию блока питания в нем или питанию его от постороннего источника через полевую сеть;

-варианты выходных сигналов преобразователя по числу, по параметрам, по коммуникационным возможностям связи с различными полевыми сетями.

Очень важно, что большинство производителей комплектуют датчики из сочетания разных вариантов сенсоров одного метода измерения с разными вариантами преобразователей, рассчитанных на работу с данной серией сенсоров. Благодаря этому удается наиболее точно и полно удовлетворять отдельным конкретным требованиям к приборам. Следует иметь в виду, что подобная, весьма технически рациональная гибкость построения датчиков, в то же время, не позволяет, в ряде случаев, дать оценку стоимости прибора без детального анализа выбранных вариантов составляющих его блоков.

Сам преобразователь в последнее время также начинает свободно комплектоваться из отдельных модулей, благодаря применению в нем стандартной открытой магистрально-модульной архитектуры. Одним из таких стандартов для средств измерительной техники является стандарт IEЕЕ 1155 на VXIbus (VMEbus eXtention for Instruments), который есть расширение стандарта VMEbus, применяемого в промышленной автоматике.

VXIbus имеет:

-менеджера ресурсов;

-локальную 32-х битную шину, объединяющую модули, размещенные в одном каркасе;

-дополнительную аналоговую шину и шину идентификации;

-конструктивную опору на механический стандарт "Евромеханика".

Модули, поддерживающие стандарт, процессорно и технологически независимы; а в одном каркасе может размещаться до 21 модуля VXIbus.

Почти все модули VXIbus могут использоваться в VMEbus структурах и все модули VMEbus могут использоваться в VXIbus структурах, но должны поддерживаться стандартными для VXIbus программными драйверами.

В номенклатуру модулей VXIbus входят центральные процессоры, сетевые контроллеры, разные виды памяти, генераторы импульсов и функциональные генераторы, счетчики, таймеры, измерители электрических параметров, аналоговые и цифровые вводы/выводы сигналов разных уровней, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

Программным обеспечением преобразователя, построенного из модулей VXIbus, могут являться любые операционные открытые системы реального времени.

В настоящее время большое число фирм производят разнообразные по назначению модули VXIbus, так что комплектация из них всевозможных преобразователей принципиально не представляет трудностей.