• измерение температуры окружающей среды в диапазоне 0...80 °С.
Если с клещами не работают более 3-5 мин (время устанавливает сам пользователь в меню прибора либо отключает этот режим), то они сами отключаются и входят в режим "спячки" ("Sleep") с ничтожно малым энергопотреблением. Для дальнейшей работы (пробуждения) достаточно нажать на любую из двух кнопок управления, при этом они "просыпаются» в том же режиме, в котором и "уснули".
В Госреестр включены также клещи КЭИ-0,6М200 и КЭИ-1М (номер Госрегистрации 20981-01). Первые из них являются наиболее дешевой моделью и предназначены, прежде всего, для измерения переменных то-
ков с автоматическим переключением диапазонов 20 и 200 А. А клещи КЭИ-1М расширяют диапазон измерения переменных и постоянных токов до 1000 А, при этом губки клещей способны схватить кабель диаметром 64 мм.
В заключение необходимо подчеркнуть, что по требованию заказчиков температурный диапазон работы клещей электроизмерительных может быть расширен до минус 40 °С, что весьма немаловажно для нашей страны.
Григорий Яковлевич Портной — канд. техн. наук, заместитель гл. конструктора НИИЭМ. ® (095)-994-51-88 И (095)-975-49-17
Е-mail: portnoy@istra.Ru. □
УДК 681.586'36.001.36
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДАТЧИКОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Л.Н. Коломиец
В статье проводится сравнение метрологических и эксплуатационных характеристик наиболее значительных систем датчиков теплоэнергетических параметров «Сапфир-22МП», «Сапфир-22АП» и «Сапфир-22Р». Показано, что комплекс «Сапфир-22Р», выполненный на зарубежной элементной базе не только не уступает по своим характеристикам системам «Сапфир-22МП» и «Сапфир-22АП» с микропроцессорными электронными блоками, но и по некоторым параметром их превосходит.
За последние несколько лет в отечественном приборостроении произошли изменения более значительные, чем за первые пять лет 90-х годов. Авторы данной статьи поставили своей задачей помочь потребителям промышленных датчиков теплоэнергетических параметров сориентироваться в той гамме новых приборов для контроля давления, которые появились на нашем рынке. Тем более, что со времени публикации последнего обзора1 подобных статей не было.
По разнообразию выпускаемых модификаций рабочих средств измерения давления в 2000 г. в лидеры вышла промышленная группа (ПГ) «Метран», обогнавшая самого крупного производителя советского периода — московское ЗАО «Манометр». ПГ «Метран» дополнила свои известные «аналоговые» системы - «Сап-фир-22М», «Метран-22», «Метран-43, -44, -45, -49, -55», электронными блоками, содержащими микропроцессор.
Аналогичную модернизацию своей системы датчиков «Сапфир-22МТ» произвело также ЗАО «Манометр», выпустив систему «Сапфир-22МП».
В 2001 г. к лидерам вплотную приблизилось рязанское АООТ «Теплоприбор», объявившее о начале производства новой системы датчиков «Сапфир-22Р». Рязанский «Теплоприбор», имеющий многолетний опыт
1 Лурье Г. И., Мартыненко В. Т.. Новое поколение полупроводниковых датчиков теплоэнергетических параметров // Приборы и системы управления. 1996. № 4.
выпуска датчиков системы «Сапфир» до этого года предлагал потребителю ограниченный по набору измеряемых параметров ряд приборов, поставленных на производство еще в восьмидесятые годы.
В настоящей статье при сохранении максимальной объективности проводится сравнение метрологических и эксплуатационных характеристик наиболее значительных систем датчиков с микропроцессорным электронным блоком - «Метран-22МП», «Сапфир-22МП» и с аналоговым электронным блоком - «Сапфир-22Р».
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ДАТЧИКОВ
Датчики систем «Метран-22АП/МП», «Сапфир-22МП» и «Сапфир-22Р» полностью взаимозаменяемы с датчиками систем «Сапфир-22М» и «Сапфир-22МТ» по выходным сигналам, присоединительным размерам, и, наконец, по обозначению моделей. Поэтому эти приборы легко интегрируются в существующие системы автоматизации технологических процессов.
По охвату пределов измерения все рассматриваемые системы эквивалентны, т. е. позволяют измерять давление от долей килопаскалей до 100 МПа.
На рис. 1 представлена диаграмма соответствия пределов измерения для датчиков разности давлений (диф-манометров) рассматриваемых систем. Для сравнения на диаграмме показаны соответствующие характеристики для систем датчиков «Сапфир-22МТ» (ЗАО «Мано-
44
Sensors & Systems •№ 10.2001
Диапазоны верхних пределов измерений датчиков разности давления
кПа
0.0б| 0,4) (ГШ 0.25) 0,4) 0.б| Ш 1.61 2 4,0| B.Ol 101 16] Z5] 40| 60[ 1001160| 250| 400| 500
МПа
1.0| 1.6| 2.S| 4.0| 6.0| 101 16
ЗАО«ПГ «МЕТРАН»
Метр а н-45 ("Сухой" рст =0,1; 0.25; 0,4МПа)
Метран-43Ф ("Сухой" рсг.=4. 6,10, 16 и 25 МПа)
Метран-44 ("Трехмемб раины й" рС1 =6, 10 и 16 МПа) Метран-49 С'Трехмембранный" рС1 =6, 10,16 и 25 МПа)
Метра Н-22АП < рсг = 0.1, 4, 10. 16, 25, 40 МПа) МетраН-22МП ( ре, = 0.1, 4, 10, 16, 25. 40 МПа)
ЗАО "МАНОМЕТР" Сапфир-22МТ (рст = 0.1,4. 10, 16. 25, 40 МПа) Сапфир-22МП (рС1 = 0.1. 4, 10. 16. 25, 40 МПа)
МйдельИ151
Fisher-ROSEMOlfNT Inc.
АООТ "ТЕПЛОПРИБОР"
Сапфкр-22Р (р^ = 0.1,4,10. 16,25, 40 МПа)
Рис. 1. Диаграмма соответствия пределов измерения для датчиков разности давлений
метр») и датчиков фирмы «Fisher-Rosemount» (США) на сегодня самого крупного мирового производителя промышленных датчиков. Для полноты картины приведены также пределы измерения систем «Метран-43Ф, -44, -45, -49», дополняющих основные комплексы приборов, которые имеют код 22, принятый всеми российскими производителями и понятный потребителям. Выпуск именно этих систем позволил ПГ «Метран» достичь превосходства в разнообразии выпускаемых датчиков. Следует отметить, что указанные системы разрабатывались как «специализированные» для конкретных заказчиков: мясомолочной промышленности или крупных месторождений газа (о чем свидетельствуют, например, специальные коды в серии «Метран-49»). По установочным и присоединительным размерам они не имеют полного соответствия с системами, имеющими код 22.
Анализ данных, приведенных на диаграмме, свидетельствует, что по набору пределов измерений диф-манометры отечественных систем «Сапфир-22МП», «Метран-22МП», «Сапфир-22Р» практически идентичны и даже несколько перекрывают самую популярную американскую модель 1151.
Сравнительная характеристика рассматриваемых комплексов представлена в таблице.
Прежде, чем приступить к сравнительному анализу систем, рассмотрим основные различия в их устройстве. Измерительные блоки всех систем практически одинаковы — для преобразования измеряемого параметра в электрический сигнал используется идентичный набор тензопреобразователей на основе структур «кремний на сапфире». Основные метрологические и эксплуатационные отличия являются следствием схемотехнического решения электронного блока приборов. В дальнейшем мы не будем рассматривать систему «Метран-22АП». Во-первых, характеристики этой ветви несколько хуже, чем у датчиков «Метран-22МП». Во-вторых, из руководства по эксплуатации (РЭ) можно сделать вывод, что принципиальная электрическая схема аналоговой ветви идеологически не отличается от схемы датчиков «Сапфир-22М». Для термокоррекции используется то же самое решение: информационный
сигнал формируется в схеме «мост в мосте». В разделе «измерение параметров, регулирование и настройка» сказано, что при перенастройке диапазона измерения операцию установки начального и верхнего значений выходного сигнала надо повторять несколько раз. Это свидетельствует о том, что в приборах «Сапфир-22АП» также как и в датчиках «Сапфир-22М» имеет место взаимное влияние корректоров «нуля» и «диапазона».
УСТРОЙСТВО И РАБОТА СИСТЕМ ДАТЧИКОВ «МЕТРАН-22МП»
Микропроцессорный электронный преобразователь состоит из двух плат: платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и микропроцессорной платы. Структурная схема электронного преобразователя приведена на рис. 2.
Плата АЦП состоит из собственно аналогово-циф-рового преобразователя, источника опорного напряжения и энергонезависимой памяти.
На микропроцессорной плате установлены микроконтроллер, энергонезависимая память, цифроанало-говый преобразователь, блок регулирования и установки параметров, стабилизатор напряжения.
АЦП принимает от тензопреобразователя (ТП) аналоговые сигналы, которые несут информацию об измеряемом давлении и температуре измеряемой среды, и преобразует их в цифровой код. Энергонезависимая память предназначена для хранения коэффициентов коррекции характеристик датчика.
Микроконтроллер принимает от АЦП цифровой сигнал вместе с коэффициентами коррекции, производит коррекцию и линеаризацию характеристики датчика и передаёт его в ЦАП. Цифроаналоговый преобразователь преобразует цифровой сигнал, поступающий с микроконтроллера, в выходной аналоговый токовый сигнал.
Блок регулирования и установки параметров предназначен для изменения параметров датчика. С помощью кнопочных переключателей на блоке управления и регулирования параметров и цифрового индикатора можно настраивать датчик для работы в следующих ре-
жимах: контроль измеряемого давления; контроль и настройка параметров на объекте; настройка параметров вне объекта; калибровка датчика. Доступными для пользователя на объекте являются параметры: установка нуля; задание времени установления выходного сигнала; настройка единиц измерения.
Все остальные параметры датчика доступны при метрологической настройке и аттестации датчика. Для их установки необходимо снять защитную накладку с кнопочного переключателя (после ее распломбирования).
Для контроля, настройки параметров, выбора режимов работы и калибровки датчиков используется ин-
дикаторное устройство. Оно может быть встроено в корпус электронного блока или выполнено в виде отдельного устройства — выносного индикатора (ВИ). В этом случае он подключается с помощью разъема.
На дисплее индикатора датчика, работающего в режиме измерения давления, отображается величина измеряемого давления в цифровом виде в установленных при настройке единицах измерения или в процентах от калиброванного диапазона измерения.
Электрическая схема электронного преобразователя позволяет о
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.