Převodníky SIMIREL pro analogové signály
 | ||
| Inovace, technologie, projekty Převodníky SIMIREL pro analogové signály Ing. Jan Chrástecký, Siemens A&D CD
Pod souhrnným názvem SIMIREL firma SIEMENS vyrábí a nabízí časová, spínací a hlídací relé s elektronickým vyhodnocením elektrických i neelektrických veličin a také převodníky pro analogové signály. Předkládaný článek se věnuje možnostem a důvodu použití převodníků pro analogové signály (obr. 1). Klasickým silnoproudým elektrotechnikům je toto téma možná méně známé, ale požadavky na zpracování a přenos analogových signálů se objevují v podstatě ve všech oborech. Výkonové rozpětí se v automatizační a regulační technice ustálilo na hodnotách 0 až 10 V a 0 nebo 4 až 20 mA (obr. 2). Základní vlastnosti  Dalšími kritérii pro dělení převodníků jsou (kromě druhu zpracovávaného signálu) napájení a oddělení měřicích cest. Tak zvané aktivní provedení je napájeno z vnějšího zdroje, pasivní se napájí z měřeného signálu 20 mA. Firma Siemens dodává v řadě 3RS17 aktivní i pasivní převodníky, základní typy mají unikátní pouzdro o tloušťce 6,2 mm (obr. 4). Projektování s aktivními převodníky je velmi jednoduché, protože vstupní a výstupní odpory a úbytky napětí jsou vyrovnány pomocnou energií. Umožňují pouhé oddělení potenciálů i přeměnu mezi různými signály nebo zesílení. Zatížení snímače – zdroje analogového signálu – je zanedbatelné. Oddělení obvodů je buď ve dvou směrech, kdy má napájecí zdroj společný nulový potenciál s výstupním analogovým signálem, nebo ve všech třech směrech (vstup – napájení – výstup).
Naproti tomu pasivní převodníky nepotřebují žádné externí napájení. Tuto výhodu lze využít jen u prostých proudových převodníků 1 : 1. Zesílení nebo přeměna nejsou možné, převodníky slouží jen ke galvanickému oddělení proudových signálů a k ochraně vstupů nebo výstupů. Pasivní oddělovače nemohou vyloučit zpětné působení, tzn. že každé zatížení výstupu ovlivní vstupní signál. Při projektování pasivních převodníků je třeba posoudit výstupní výkon zdroje signálu a vstupní odpor analogového vstupu. Pro čistě proudové signály se tato technika prosazuje stále víc. Použití převodníků Příklad 1: V některých případech jsou k dispozici pouze snímače s analogovým výstupem 0 až 10 V, jindy představují dlouhé přívody příliš velkou zátěž pro výstupní budič senzoru. Podle obr. 5 se převodníkem 3RS1700-1DD00 převede signál 0 až 10 V na proudovou smyčku 4 až 20 mA. Kromě vyloučení chyby, způsobené úbytkem napětí na vedení, poskytne toto řešení zvýšenou ochranu proti přepětí a rušení, navíc i možnost rozeznat zkrat, poklesne-li vstupní proud do řídicího systému pod definovanou minimální hodnotu 4 mA.  Příklad 2: Ve velkém textilním stroji je několik dopravníkových větví, které ústí do jednoho místa. Rychlost motorů podavače a dopravníků se přizpůsobuje zde probíhající operaci. K dispozici je jen jeden analogový výstup z řízení dané operace (obr. 6). Namísto individuálně vyvíjených řídicích desek jsou zde použity převodníky 3RS1700-1AD00, které umožnily analogovou variantu „pomnožení kontaktů“. Jejich vstupy jsou paralelně spojeny a připojeny na analogový napěťový výstup. Díky vysoké impedanci (330 kW) není výstup přetížen; dodatečné potenciometry slouží k vzájemnému doladění celkem pěti regulovaných pohonů. Toto řešení vyloučí speciální a dosti nákladnou jednoúčelovou desku, kterou stěží lze certifikovat; navíc přináší galvanické oddělení pohonných jednotek a vyšší ochranu proti rušení a přepětí. Příklad 3: Menší řídicí systémy často nemají analogový vstup, popř. je třeba zpracovat další analogovou veličinu a všechny analogové vstupy jsou již využity. Velmi vhodným řešením je univerzální přepínatelný analogový převodník s kmitočtovým výstupem. Ten převede normalizovaný analogový signál (tj. 0 až 10 V, 0/4 až 20 mA) na impulsy s kmitočtem úměrným vstupnímu signálu a ty se zpracují volným digitálním vstupem automatu. Čím větší je kmitočet, tím větší je i rozlišení řídicího systému; omezením ovšem je rychlost vstupů PLC. Převodník 3RS1705-1KD00 nabízí řešení i pro ty nejjednodušší automaty. Lze jej přepnout na tyto rozsahy: 0 až 50 Hz, 0 až 100 Hz, 0 až 1 kHz a 0 až 10 kHz.  Nejdůležitější důvody pro zařazení těchto analogových převodníků za snímačem nebo za výstupem z PLC:
Kromě uvedených funkčních vlastností se řada 3RS17 vyznačuje rychlou a kompaktní výstavbou, možnou díky unikátně úzkému pouzdru (již od 6,2 mm) a montáži nasazením na běžnou profilovou lištu 35 mm. Pro rychlé a spolehlivé připojení nabízí firma Siemens všechny tyto přístroje také s bezšroubovými pružinovými svorkami. Popsané převodníky doplňují na dolním konci spektra řadu SIMEAS, což jsou přesné převodníky určené především pro procesní techniku, které již mnoho let firma Siemens vyrábí. Ty mají řádově větší přesnost (<0,1 %) a možnost nastavit parametry protokolem HART na dálku. Typy SIMIREL 3RS17 s přesností 0,1 až 1 % najdou uplatnění díky příznivějším cenám a minimálním rozměrům také v běžných aplikacích v průmyslu a technice budov. Siemens, s. r. o. | ||
