Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Oddělovací převodníky do běžného prostředí: SC místo SOS

Velká spolehlivost a dlouhá životnost, dokonalá ochrana připojených zařízení, kompakt­ní tvar – tím vším se vyznačují nové převodníky řady SC-System od firmy Pepperl+Fuchs. Úplně nová produktová řada byla vyvinuta na míru průmyslovým odvětvím s běžným prostředím, tj. pro instalace v prostředí bez nebezpečí výbuchu.

 
V převodnících řady SC-System (obr. 1) se spojují všechny důležité vlastnosti produktů pro úpravu signálů. Při navrhování převodníků této řady konstruktéři vycházeli ze zkušeností, které získali při vývoji převodníků pro výbušné prostředí. Ke skvělým provozním vlastnostem přispívají takové parametry, jako jsou velká teplotní odolnost nebo vysoká kvalita převodu signálu. Při poruše převodníky poskytují obslu­ze i připojeným zařízením maximální ochranu galvanickým oddělením obvodů. Převodníky řady SC-System s šířkou 6 mm dovolují ma­ximálně efektivně využít prostor v rozvádě­či a mají velmi malé požadavky na chlazení.
 

Omezení starších typů převodníků

Výkon převodníků pro úpravu signálů li­mitují zejména tyto jevy:
  • Při vysoké teplotě okolí se mění kapacita použitých kondenzátorů. To vymezuje roz­sah teplot, za kterých je možné převodníky trvale provozovat.
  • Ztrátové teplo převodníku, popř. oteple­ní obvodu průchodem proudu se přičítají k teplotě okolí a dále zvyšují požadavky na chlazení skříně rozváděče.
  • Zkraty v cívce transformátoru a stárnutí za­řízení mají výrazný vliv na délku intervalů údržby a snižují spolehlivost instalace.
  • Při použití klasických proměnných rezis­torů (potenciometrů nebo trimrů) se hod­noty nastavují manuálně. Nastavené hod­noty mají vždy jistou odchylku, která se navíc časem mění. Jezdec, kterým se od­por potenciometru nastavuje, je jeho další slabinou, protože jeho posouváním se ma­teriál opotřebovává a to způsobuje změnu celkového odporu. Negativně mohou pů­sobit i okolní vibrace.
  • Rozhodující pro ochranu osob a připoje­ných zařízení je kvalita galvanické izola­ce, určená velikostí napětí, jež je schopen převodník při zkratu absorbovat.

Jak nové převodníky uvedená omezení překonávají

Cílem týmu vyvíjejícího převodníky SC-System bylo nejenom překonat tyto nedo­statky, ale vyvinout převodníky, které patří mezi nejlepší svého druhu.
 
Manuálně laděné potenciometry byly na­hrazeny pevnými rezistory kalibrovanými la­serem, které dosahují vysoké přesnosti nasta­vené hodnoty odporu s minimálním rozpty­lem. Ladění laserem odstranilo riziko poruch způsobených mechanickým kontaktem jezdce potenciometru či trimru, na nějž měly neblahý vliv vibrace, opotřebení a stárnutí.
 
Elektrolytické kondenzátory mohou při vysokých teplotách vysychat, což vede k sní­žení jejich kapacity a zkrácení životnosti. V převodnících SC-System jsou použity kon­denzátory, které nepodléhají snížení kapacity vlivem teplot a stárnutí materiálu. Převodní­ky SC-System proto mohou být provozovány při teplotách do +70 °C. Na zvýšení provozní teploty má pozitivní vliv i konstrukce převod­níků, která minimalizuje jejich ztrátové teplo.
 
Každý provoz bývá ovlivněn mnoha po­ruchami způsobenými vnějšími vlivy, ale také poruchami interními, které vznikají v sa­motných instalovaných zařízeních. Proto je velmi důležitá míra odolnosti jednotlivých komponent signálového obvodu. Převodní­ky SC-System využívají vysoce kvalitní tří­stranné galvanické oddělení vstupů od vý­stupů a od napájení, které odolává trvalému pracovnímu napětí do 300 V a nárazovému napětí do 2,5 kV. Hrozba zkratů v cívce převodníku je snížena použitím cívek vytvo­řených přímo na desce plošných spojů. To v podstatě vylučuje zkraty v cívce způsobe­né porušenou izolací.
 
Prostor zabraný ve skříni rozváděče je vel­mi malý: šířka pouzdra je pouze 6,2 mm, výš­ka 97 mm a hloubka 107 mm (obr. 2). Díky tomu je dostatek prostoru pro montáž přívod­ních kabelů (obr. 3).
 

Sortiment převodníků SC-System

Jedno- a dvoukanálové převodníky SC-System se vyrábějí v několika verzích s růz­nými funkcemi: napájecí zdroj a vysílač signá­lu 4 až 20 mA v základní verzi nebo ve verzi smart, která je propustná pro signál protokolu HART, nebo napájecí zdroj s jedním vstupem a dvěma galvanicky oddělenými analogovými výstupy – tzv. splitter. Splitter se doporučuje použít v případech, kdy je třeba měřenou hod­notu distribuovat na dvě různá místa – nejčas­těji pro řídicí a bezpečnostní systém nebo za­pisovač, popř. místní indikátor. V případě, že se přeruší jeden výstupní obvod, je nadále ga­rantován spolehlivý přenos signálu do druhého zařízení. Součástí sortimentu převodníků SC-System jsou i převodníky teploty s univerzál­ním vstupem, převádějící vstupní údaj ze sen­zoru teploty na výstupní proud nebo napětí. K dispozici jsou také jednoduché opakovače smyčkového proudu a galvanické oddělovače v pasivním provedení napájené z převáděného okruhu. Z širokého spektra nových převodní­ků řady SC-System si každý uživatel vybere vhodný typ podle svých potřeb.
 
Obr. 1. Převodníky SC-System na liště DIN
Obr. 2. Převodníky SC-System mají malé rozměry a kompaktní tvar
Obr. 3. Převodníky SC-System mají dostatek místa pro připojení vodičů