Aktuální vydání

celé číslo

10

2022

Chemie, potravinářství a farmacie

celé číslo

Svět se mění a převodníky s ním

Svět se mění a převodníky s ním

Ve výrobním procesu je zapotřebí měřit mnoho různých parametrů, jako je teplota, vlhkost nebo tlak. Na základě jejich vyhodnocení lze předvídat a odvrátit potenciální chyby, které mohou vést k nekvalitní výrobě a zvýšení ceny finálního výrobku. Proto je důležité ve výrobě používat senzory a převodníky, které dokážou zmíněné parametry nepřetržitě monitorovat a následně je také převádět do podoby vhodné ke snadnému vyhodnocení.

Převodníky firmy Weidmüller

Senzory nepřetržitě monitorují výrobní proces a hodnoty následně udávají v digitální nebo analogové formě. Naměřená fyzikální hodnota je převáděna na elektrické signály 0/4 až 20 mA nebo 0 až 10 V, které jsou ve strojírenství standardizovány jako výstupní parametry senzorů různých fyzikálních veličin. Následně se výstupní hodnoty senzorů dále zpracovávají a právě při tom se uplatňuje technika společnosti Weidmüller. Díky bohatým zkušenostem s převodníky může firma nabídnout velké množství produktů, které jsou „ušity na míru“ zákazníkovi. Převodníky pracují s běžnými vstupními signály (0/4 až 20 mA, 0 až 10 V) a generují výstupní signál úměrný vstupní veličině. Samozřejmostí je ochranné oddělení, které zabraňuje tomu, aby se např. při větším počtu senzorů nemohly tyto přístroje vzájemně ovlivňovat proudem zemnicí smyčky.

Různé typy převodníků vyráběných společností Weidmüller se využívají na konvergenci signálů, jejich oddělení a monitorování. Jsou použitelné pro téměř libovolné průmyslové měření a plní funkci bezpečnostního oddělení mezi signály ze senzorů a signály z procesu. Převodníky jsou navrhovány tak, aby svými mechanickými vlastnostmi bez problémů obstály v průmyslovém prostředí. Jsou konstruovány s ohledem na jednoduchou montáž, zapojení i nastavení.

Převodníky od firmy Weidmüller lze rozčlenit do několika základních skupin podle funkce:

  • stejnosměrné převodníky (DC/DC),
  • převodníky proudu a napětí,
  • převodníky teploty pro odporové teploměry Pt100/RTD,
  • měniče frekvence,
  • potenciometrické snímače,
  • snímač AC,
  • extenzometry,
  • převodníky AD/DA.
Obr. 1.

Obr. 1. Převodník proudu řady MCR
Obr. 2. Snadné uchycení převodníku řady Micro s ukázkou mikrospínačů

Pro různé oblasti použití nabízí společnost Weidmüller několik různých typových řad převodníků, lišících se od sebe nejen pouzdrem, ale zejména vestavěnou elektronikou: MCR, Micro, Wave, RS, DK a Jackpac®.

Řada MCR

Předností přístrojů řady MCR (obr. 1) jsou jejich rozměry 91 × 6 × 63 mm (d × š × v). V pouzdru připomínajícím svorku je na desce plošného spoje příslušná elektronika pro převodník. Při návrhu této řady využila firma Weidmüller své know-how získané při výrobě svorek, které jsou významnou součástí jejího sortimentu. Pouzdro má čtyři úchytné body. Pro připojení kabeláže jsou určeny pružinové svorky kabelu, které se vyznačují vysokou spolehlivostí a odolností proti vibracím. Pouzdro je navrženo pro montáž na lištu DIN TS 35 a je vyrobeno z materiálu Wemid, jenž byl vyvinut pro firmu Weidmüller. Oproti klasickému polyamidu PA66 má Wemid lepší mechanické vlastnosti a samozhášivost stupně V0. V této řadě se vyrábějí převodníky pro:

  • stejnosměrný pasivní oddělovač (DC/DC),
  • převodník Pt100/RTD,
  • měnič frekvence,
  • monitorování hodnot.
Obr. 2.

Řada Micro

Pouzdra přístrojů typové řady Micro o vnějších rozměrech 88 × 6 × 98 mm připomínají svorky, stejně jako pouzdra řady MCR. Výhodou je jejich malá šířka, která šetří místo na liště DIN, jež je určena k jejich uchycení. Pouzdro je jako u předešlé řady vyrobeno z materiálu Wemid. Na rozdíl od řady MCR má série Micro šest úchytných bodů pro pružinové nebo šroubové připojení kabelů. Převodníky této řady je možné snadno konfigurovat podle konkrétních požadavků zákazníka, a to za pomoci mikrospínačů (obr. 2). Pro tuto řadu byl navržen modul Microinterface, který se využívá k propojení šesti převodníků a dvou zdrojů. Modul zabudovaný do pouzdra přístrojů Micro má výstup v podobě patnáctipólového zásuvného konektoru Sub-D. Toto řešení šetří čas a odstraňuje chyby způsobené špatným zapojením. Řada Micro obsahuje převodníky pro:

  • třícestný oddělovač DC/DC,
  • vazební izolátor s protokolem HART nebo bez něj,
  • převodník Pt100/RTD,
  • převodník pro termočlánky typu K a J.
Obr. 3.

Řada Wave

Převodníky řady Wave jsou velmi vhodné pro uživatele, kteří potřebují samostatný analogový převodník. Kompaktní ergonomické pouzdro přístrojů této řady díky svému tvaru ideálně odvádí teplo. Vodiče jsou k převodníku uchyceny konektory PCB, s nimiž má firma Weidmüller bohaté zkušenosti. I zde je k dispozici jak šroubové, tak pružinové uchycení. Díky konektoru PCB probíhá kódování beze ztráty spojení a tím se předchází chybám z nepozornosti. Pouzdro je navrženo jako stavebnice ze dvou částí. První z nich připomíná domeček, do něhož se zasouvá příslušná deska převodníku. Unikátní řešení dovoluje v případě potřeby funkční část převodníku jednoduše vytáhnout. To je velmi vhodné při nastavování převodníku pomocí mikrospínačů, které jsou umístěny na desce. Pro lepší orientaci je schéma elektrického zapojení vytištěno na horní výklopné krytce převodníku (obr. 3), pod níž jsou u některých modulů seřizovací prvky pro přesné nastavení v etapě zkoušení. V této řadě se vyrábějí převodníky pro:

  • pasivní oddělovač DC/DC,
  • dvou- a třícestný oddělovač DC/DC,
  • převodník a oddělovač Pt100/RTD,
  • programovatelné převodníky a oddělovače Pt100/RTD,
  • programovatelné převodníky pro termočlánky typu K, J, T, E, N, R, S, B,
  • programovatelné měniče a oddělovače frekvence,
  • sledování hodnot,
  • sledování proudu a napětí.

Řada RS

Typová řada RS obsahuje převodníky A/D a D/A pro namontování na desky plošných spojů, které jsou osazeny na montážní podložce. Pro uchycení vodičů se využívá šroubové spojení. V tomto provedení nabízí společnost Weidmüller osmi- a dvanáctibitové převodníky A/D a D/A, které pracují v prostředí s teplotou 0 až 50 °C. Převodníky jsou napájeny napětím 24 V DC, přičemž u osmibitových převodníků A/D odpovídá logická jednička napětí 17 V, zatímco u dvanáctibitových napětí 24 V. Převodníky A/D a D/A se vyrábějí pro standardní vstupní a výstupní hodnoty, tj. 0/4 až 20 mA a –10/0 až +10 V. Doba převodu je menší nebo rovna 4 μs. Převodníky vyhovují izolačním zkouškám podle evropských standardů EN 50178 a EN 61000-6.

Řada DK

Převodníky s logickými funkcemi AND, NAND, OR a NOR mají na vstupu logickou jednotku při napětí 24 V DC a vydrží zátěž max. 30 V. Výstup je realizován pomocí tranzistoru PNP s Ub = 1,8 V. Energetická spotřeba převodníku je menší než 5 mA při pracovní teplotě od 0 do 50 °C. Tato řada dále obsahuje převodník typu DKPL, který může být naprogramován podle přání zákazníka pro logické a časové funkce jako např. (N)AND, (N)OR, EX(N)OR, zpožďovač atd. Všechny převodníky v této řadě mají pět vstupů.

Obr. 4.

Obr. 3. Převodník řady Wave
Obr. 4. Převodník Jackpac s krytím IP68

Jackpac

Na rozdíl od předchozích řad, navržených pro uchycení na lištu DIN, jsou přístroje Jackpac koncipovány jako „černá skříňka“, která se snadno připojí na kabel pomocí konektoru M12. Na výstupu je kabel se stejným konektorem. Hlavní výhodou této koncepce je stupeň krytí IP68 (obr. 4), takže není zapotřebí zabezpečovat dodatečné krytí. Díky jednoduché instalaci šetří Jackpac čas a peníze při kompletaci systému. Je to ideální řešení pro decentralizovaný návrh systému. Weidmüller nabízí v tomto provedení převodníky a oddělovače pro signály 0/4 až 20 mA, 0 až 10 V na I/O a signální invertory. Vysokému krytí odpovídá i rozsah pracovních teplot od –10 do 70 °C. Převodníky jsou prověřeny izolačními zkouškami podle standardu EN 61326.

Závěrem

V pouzdru převodníků všech zmíněných řad je natištěno schéma elektrického zapojení, na pouzdru programovatelných převodníků s mikrospínači jsou zase tabulky s možnými kombinacemi. Společnost Weidmüller se snaží vyjít zákazníkům vstříc a maximálně jim usnadnit práci. Proto vyvinula program Wavetool pro nastavení mikrospínačů řady Wave. Ten na základě vstupních údajů, které uživatel volí z předdefinované nabídky, vyhodnotí nastavení mikrospínačů, které následně graficky znázorní. Výsledné zapojení lze vytisknout, což je výhodné, je-li převodník zapojován mimo dosah PC. Podrobnější informace lze nalézt na http://www.weidmueller.cz

(Weidmüller)