Co je to převodník signálu?

Převodník signálu neboli zařízení pro úpravu snímaného signálu je zařízení, které převádí jeden typ elektrického signálu na typ jiný. Jeho primární funkce je převést signál, který může být obtížně zpracovatelný konvenčními přístroji, do snáze zpracovatelného formátu. Při provádění této konverze může probíhat řada funkcí.

Úprava signálu je důležitý proces prováděný v rámci systému sběru dat. Zahrnuje manipulaci s výstupem analogového signálu ze snímačů za účelem jeho přípravy na další fázi zpracování. Úprava signálu zesiluje a převádí signály ze snímačů nebo převodníků do snadno čitelné, kompatibilní formy pro systémy sběru dat (DAQ).

Tento proces ‚upravování‘ signálů se provádí pomocí převodníku signálu. Je to první krok k získání přesného měření pomocí systémů sběru dat.

Proč je úprava signálu důležitá?

V reálném světě jsou snímače a převodníky připojené k měřícím systémům často vystaveny drsnému průmyslovému prostředí, kde je pravděpodobné, že dojde k poruchám při přenosu signálů. Kromě toho jsou výstupní úrovně signálu u většiny snímačů v plném rozsahu relativně nízké. Výstup je obvykle tvořen malými změnami napětí, proudu nebo odporu. Pokud bychom tyto slabé signály přivedli na vstup systému sběru dat, je pravděpodobné, že jejich zpracování nebude možné.

Zařízení pro úpravu snímaného signálu neboli převodník, poskytuje základní spojení mezi snímačem a systémem sběru dat. Převodník signálu zajišťuje řádnou úpravu výstupu snímače předtím, než může dojít k dalšímu zpracování signálu. Pro každý konkrétní snímač slouží jako rozhraní pro vybuzení, škálování nebo jako vyrovnávací paměť signálů z reálného světa a jejich odesílání k dalšímu zpracování.

Jak převodník signálu funguje?

Převodník signálu je elektronické zařízení, které provádí sadu operací se signálem a činí jej vhodným pro další zpracování. Skládá se ze vstupu a výstupu, kde vstupem je obvykle snímač, který měří libovolnou veličinu. Měřená veličina je převedena na elektrický signál a dále zpracována tak, aby výstupy snímačů byly kompatibilní se vstupy zařízení pro zpracování měření.

Zesílení
Když je signál zesilován, celková úroveň signálu se zvyšuje. Příkladem zesílení může být například převod signálu 0-10 mV na standardní signál 0-10 V.

Elektrická izolace
Elektrická izolace galvanicky přeruší cestu mezi vstupním a výstupním signálem. To znamená, že mezi vstupem a výstupem není žádné fyzické propojení. Vstup se normálně převádí na výstup převodem na optický nebo magnetický signál a poté je rekonstruován na výstupu. Přerušením galvanické cesty mezi vstupem a výstupem je zabráněno průchodu nežádoucích signálů ze vstupní linky na výstup. Izolace se například využívá také jako prevence tvorby zemních smyček.

Linearizace
Převod nelineárního vstupního signálu na lineární výstupní signál. Linearizace je běžná u termočlánkových signálů.

Kompenzace studeného spoje
Používá se pro měření s termočlánky. Signál termočlánku je přizpůsoben kolísání okolní teploty.

Buzení
Mnoho snímačů vyžaduje nějakou formu buzení, aby fungovaly. Tenzometry a odporové teploměry jsou dva obvyklé příklady.

Vyberte si správný převodník signálu pro vaši aplikaci

Montáž na lištu DIN

Jak název napovídá, tento převodník signálu se montuje na standardní DIN lištu. Převodníky na DIN lištu jsou velmi oblíbené v průmyslových aplikacích, protože poskytují robustní montážní formát pro pouze několik nebo i pro velký počet zařízení.

Smart sondy a rozhraní Omega Link

Smart rozhraní Omega Link je ideální alternativou ke tradičním zařízením pro úpravu snímaného signálu, které se vyznačuje vzdálenou konektivitou a digitálním vstupem/výstupem pro lokální ovládání. Je kompatibilní s širokou škálou výstupů různých zařízení, jako jsou termočlánky, odporové teploměry, Heat Flux snímače, siloměry a další zařízení pro monitorování a řízení procesů. Rozhraní Omega Link Modbus přináší schopnosti Smart rozhraní do stávající sítě Modbus s komunikací RS485, přenos dat do počítačových zařízení nebo smart brány pro připojení ke cloudu.

Převodníky pro montáž na základovou desku

Některé převodníky signálu lze také namontovat na základovou desku. Základová deska poskytuje tu výhodu, že všechny výstupní signály jsou přístupné přes jediný společný konektor. Provedení s montáží na základovou desku se často používá u větších systémů pro sběr dat, protože jeden kabel může připojit více zařízení k přístroji pro sběr dat.

Digitální převodníky signálu

Digitální převodníky signálu jsou jedním z nejnovějších směrů vývoje těchto zařízení. Výstup digitálního převodníku je převeden do formátu jako je RS232, RS485 nebo Ethernet. Digitální signály mají oproti analogovým signálům několik výhod. Poskytují vysoký stupeň odolnosti vůči elektrickému šumu, umožňují delší přenosové vzdálenosti a lze je snadno připojit k počítači. S ethernetovým výstupem lze vstupní signál poskytnout pro zobrazení v celé síti LAN nebo dokonce přes internet, pokud je dané zařízení takto nakonfigurováno.

Typy převodníků signálu podle vlastností

Univerzální převodníky signálu

Univerzální převodník pro úpravu snímaného signálu je takové zařízení, které lze naprogramovat pro více kombinací konfigurací vstupů a výstupů. Od proudových a napěťových signálů, termočlánkových a odporových teploměrů a potenciometrů až po lineární odporové signály a další. Zařízení usnadňuje připojení nejběžnějších snímačů, aniž by pro každý typ vyžadovalo samostatné zařízení. Univerzální převodník signálu je většinou dodáván s programovacím modulem, který umožňuje jeho konfiguraci pro specifické požadavky na vstup/výstup v dané aplikaci.

Vícekanálové převodníky signálu

Vícekanálové převodníky signálu fungují podobně jako univerzální převodníky umožňující více kombinací vstupů a výstupů. V případě běžného univerzálního zařízení je však k dispozici pouze jeden vstup a jeden výstup. Zatímco vícekanálová jednotka má možnost 2 nebo více vstupů/výstupů.

Převodníky signálu a izolátory

Převodníky signálu a izolátory jsou často užitečné v aplikacích, kde se vyžaduje přenos signálů ze zdroje do měřicího zařízení bez fyzického připojení. Izolátory také zabraňují vzniku nežádoucích proudů zemní smyčky a chrání řídicí systém před přechodnými jevy a elektrickým šumem produkovaným v důsledku nepředvídatelných podmínek v dané aplikaci.

Rozbočovací převodníky signálu

Rozbočovací převodník signálu akceptuje jeden vstupní signál a rozděluje výstup na dva identické signály prostřednictvím dvou samostatných kanálů. Tyto kanály jsou od sebe izolované a fungují nezávisle. Izolace dále pomáhá předcházet zemním smyčkám a nežádoucím přechodovým signálům. Tato zařízení jsou užitečná v aplikacích, které vyžadují měření výstupu ve dvou různých oblastech z jedné základní jednotky.