Převodníky tlaku s rozlišením až 0,1 Pa

Převodníky tlaku s rozlišením až 0,1 Pa

Keramický měřicí prvek pro rozmanitá měřená média v kombinaci s velmi účinnou mikroprocesorovou elektronikou zajišťující velkou přesnost měření, to je základ nové řady převodníků malých tlaků s označením 41X od švýcarského výrobce, firmy Keller AG. Převodníky s měřicími rozsahy v oblasti jednotek hektopascalů (milibarů) s digitálním rozhraním RS-485 mají rozlišovací schopnost až 0,1 Pa (1 µbar).

Základem je přesná kalibrace

Převodníky tlaku řady 41X s měřicími rozsahy od 0 až 10 hPa do 0 až 200 hPa (obr. 1) jsou při výrobě důkladně kalibrovány. Získané koeficienty polynomu čtvrtého stupně, představujícího statickou převodní charakteristiku senzoru, jsou poté uloženy v EEPROM převodníku, kde jsou využívány k přepočtu výstupního signálu z měřicího prvku převodníku na údaj tlaku a ke kompenzaci vlivu pracovní teploty na převodník. Hodnoty koeficientů polynomu se v převodníku přepočítávají 400krát za sekundu (viz dále).

Díky velmi dobré stabilitě celého převodníku, kvalitnímu proložení jeho skutečné převodní charakteristiky náhradním polynomem a díky kvalitní kompenzaci vlivu teploty lze každý z nabízených pěti měřicích rozsahů elektronicky „roztáhnout„ až desetkrát (přestavitelnost 1 : 10). V teplotně kompenzovaném rozsahu 0 až 50 °C je celková chyba převodníku v pásmu ±0,1 % z měřicího rozsahu.

Obr. 1. Převodník tlaku PR-41X s měřicím rozsahem 0 až 20 hPa

Mikroprocesor při měření čte každých 0,25 µs aktuální tlakový signál z keramického senzoru a navíc každé 4 s signál teploty. Tím je zaručeno měření v dostatečně širokém frekvenčním pásmu. Čistě digitální zpracování signálů uvnitř převodníku umožňuje uživateli podle potřeby softwarově definovat mezní frekvenci výstupní dolnofrekvenční propusti v rozmezí od 0,01 do 400 Hz. Pro nastavení těchto i dalších parametrů převodníků je k dispozici software PROG30.

Polynomická náhrada převodní charakteristiky

Do výpočtu výstupního údaje P převodníku vstupují hodnoty signálu S z měřicího prvku tlaku a signálu T ze snímače teploty. Mikroprocesor v převodníku tlaku vypočte hodnotu P ze vztahu

P(S, T) = A(T) + B(T)S + C(T)S² + D(T)S³          (1)

přičemž pro koeficienty A(T) až D(T) platí teplotní závislosti

A(T) = A₀ + A₁T + A₂T² + A₃T³          (2)

B(T) = B₀ + B₁T + B₂T² + B₃T³          (3)

C(T) = C₀ + C₁T + C₂T² + C₃T³          (4)

D(T) = D₀ + D₁T + D₂T² + D₃T³          (5)

Převodník tlaku je kalibrován z různých úrovních tlaku a při různých teplotách. Z naměřených hodnot signálu S a známých exaktních hodnot tlaku a teploty jsou pak vypočítány a do EEPROM mikroprocesorové jednotky uloženy koeficienty A₀ až D₃ ze vztahů (2) až (4).

Při použití převodníku tlaku měří mikroprocesor signály S a T, určí hodnoty koeficientů A až D závislých na teplotě a podle (1) vypočítá výstupní údaj P převodníku. Jak již bylo uvedeno, hodnoty koeficientů A až D jsou v převodníku přepočítávány minimálně 400krát za sekundu.

Obslužný software

Každý z převodníků tlaku řady 41X má také digitální rozhraní (RS-485 poloviční duplex), které může uživatel využít k připojení převodníku k notebooku nebo PC (přes konvertor RS-232 na RS-485, např. typu K102 nebo K107). K dispozici jsou dva programy pro Windows 95/98/NT, dodávané společně v jednom balíku, a to Prog30 a Read30.

Program Prog30, který je určen ke konfigurování a nastavování převodníků, nabízí tyto hlavní funkce:

• nastavení převodníku (měřicí rozsah tlaku a teploty, verze softwaru apod.),
• zobrazení aktuální hodnoty měřeného tlaku,
• volba měřicích jednotek,
• nastavení nového nulového bodu převodníku,
• přeprogramování analogového výstupu (např. jiná jednotka, jiný měřicí rozsah),
• nastavení adresy převodníku (při připojení ke sběrnici),
• nastavení spínacího výstupu.

Program Read30 umožňuje:

• obsluhovat současně až deset převodníků připojených k jedné sériové sběrnici,
• rychle ukládat a graficky zobrazovat průběhy tlakových signálů v čase,
• snadno dokumentovat dynamická měření.

Převodníky tlaku řady 41X mohou být navázány i na vlastní software zákazníka. Pro tento účel je k dispozici potřebná dokumentace včetně knihovny komponent (DLL).

Použití

Převodníky tlaku značky Keller disponují díky vestavěnému měniči D/A také obvyklými analogovými výstupními signály, volitelně 4 až 20 mA (dvouvodičový) nebo 0 až 10 V (třívodičový). Základní rozlišení, které převodníky 41X využívají, je 16 bitů.

Digitální konstrukce převodníků umožňuje přímo propojit dva převodníky tlaku určené k měření polohy hladin v uzavřených nádržích tak, že výsledkem je přímo čistý hydrostatický tlak v nádrži, a tudíž údaj o bezprostřední poloze hladiny. A nejen to. Uvedeným způsobem může být přes moduly rozhraní připojeno ke sběrnici až 128 převodníků tlaku se záznamem a zpracováním naměřených hodnot s použitím PC. Vedle dodávaného softwaru Read30 od firmy Keller jsou k dispozici i programy pro připojení k běžně používanému softwaru pro sběr a zpracování dat z měření.

Měřené médium se k převodníku tlaku o hmotnosti 270 g standardně přivádí při použití šroubení s vnějším závitem G1/4. Elektrické připojení obstarává pětipólová vidlice (série 723). Na objednávku lze dodat také jiná provedení.

Dostupnost

Firma Keller se MSV v Brně letos zúčastní poprvé. Její expozice bude umístěna v přízemí pavilonu C ve stánku 47. Zájemci se zde seznámí s novinkami ve výrobním programu firmy a popř. si budou moci odnést podrobný katalog s aktuální nabídkou.

(Keller GmbH)

Keller GmbH, kancelář ČR/SR
Ing. Irena Garcia
Družstevní 432
747 19 Bohuslavice
tel./fax: 553 650 813–4
mobil: 724 790 097
http://www.keller-druck.cz