Датчики с частотным выходным сигналом

У датчиков с частотным выходным сигналом различные физические величины на входе (перемещение, скорость, расход) изменяют частоту переменного тока, частоту следования импульсов или фазу.

Для достижения требуемой точности передачи выходного сигнала требуется увеличить частоту (а это сопряжено с повышенными требованиями к источнику), или увеличить время передачи (что приводит к запаздыванию в системе).

Основное достоинство такого способа – по-прежнему сохраняющаяся универсальность выходного сигнала, но отсутствие погрешности измерительного прибора. Некоторые датчики, например электромагнитные и тахометрические датчики расхода имеют частотный выходной сигнал.

Недостатками такого способа является:

- невысокая скорость передачи сигнала;

- присутствие в канале передачи данных :погрешности, вызванной необходимостью преобразования измеряемого в частоту.

Эти недостатки не позволили частотному способу передачи выходного сигнала стать стандартом и получить широкое распространение. Последнего из недостатков этого способа лишен цифровой способ передачи значения выходного сигнала. Можно считать, что частотный выходной сигнал – это нечто промежуточное между передачей цифровым способом и аналоговым сигналом.

2.6. Датчики с цифровым выходным сигналом

Реализовать цифровой выход датчиков стало возможно после развития микропроцессорной техники. В большинстве современных датчиков есть микропроцессор, позволяющий организовать предварительную обработку данных (масштабирования и линеаризации первичного измерения) и управление процессом измерения.

В состав таких датчиков входят:

· Аналоговая часть, преобразующая измеряемый параметр в электрический сигнал;

· Микропроцессорная часть, состоящая из блока АЦП, МП - блока, блока памяти и блока управления.

Микропроцессорная часть представляет собой микро ЭВМ, реализованной в виде микросхемы.

 

Для обеспечения удобств сопряжения микропроцессорных датчиков с ЭВМ или локальной вычислительной сетью выходные цифровые коды соответствующим способом нормируются. Взаимная передача цифровой информации между такими датчиками и ЭВМ через локальную сеть реализуется в виде протокола обмена. Цифровые сигналы, посылаемые от ЭВМ к датчикам или наоборот, формируются на основе определенных протоколами правил, которые позволяют декодировать (кодировать) принятую (полученную) информацию

Основным достоинством цифровых датчиков является наличие в канале измерения только одного источника погрешности – первичного преобразователя. Для него по-прежнему необходимо учитывать основную приведенную и дополнительную погрешности, но не надо заботиться о согласовании входного и выходного диапазонов, нет погрешности вторичного измерения, нет влияния помех. И поэтому цифровые выходы получают все большее развитие и популярность

В последние годы все более широкое распространение в мире промышленной автоматизации получают новые классы средств восприятия и измерения, оснащенные микропроцессором, которые принято называть "интеллектуальными датчиками". Под этим термином понимают разные по возможностям классы приборов, и зачастую любой датчик, имеющий в своем составе микропроцессор и обеспечивающий цифровой выходной сигнал, независимо от выполняемых этим микропроцессором функций. Однако, следует отметить, что не все датчики с микропроцессорной обработкой сигнала можно в полной мере считать интеллектуальными. В современной теории и практике измерений под "интеллектуальным датчиком" понимается датчик, в состав которого входит вычислительное устройство (микропроцессор), выполняющий следующие функции:

· измерение заданной величины;

· аналого-цифровое преобразование измеряемой величины;

· первичная обработка сигнала (масштабирование, линеаризация, фильтрация);

· передача сигнала в контроллер по цифровой сети;

· тестирование, калибровка, изменение диапазона измерения датчика дистанционно с рабочего места оператора;

· самодиагностирование датчика.