Matavimo duomenų registravimo prietaisai – raskite gamintojus ir tiekėjus

Keitikliai - tai techniniai prietaisai, registruojantys fizikinius, cheminius ar elektrinius dydžius ir paverčiantys juos tinkamu naudoti elektriniu signalu.

Šį signalą galima apdoroti valdymo sistemoje, rodymo įrenginyje arba duomenų rinkimo sistemoje. Todėl jutikliai yra šiuolaikinių matavimo ir automatizavimo technologijų pagrindas, nes jie sukuria ryšį tarp realaus ir skaitmeninio pasaulių.

Toliau apžvelgiamas pagrindinis jutiklių veikimo principas ir režimas, skirtingi tipai ir jų matuojami kintamieji, signalų tipai ir jutiklių sąsajos, taip pat apžvelgiamas jų naudojimas ir šiuolaikinių konstrukcijų reikalavimai:

Pagrindinis keitiklių veikimo principas ir režimas:

Keitiklių veikimą sudaro trys pagrindiniai etapai:

1. Matuojamo kintamojo gavimas:
   Tai atlieka jutiklio elementas, kuris fiziškai sąveikauja su matuojamuoju kintamuoju, pavyzdžiui, dėl deformacijos, temperatūros pokyčio, magnetinio lauko ar šviesos sugerties.
2. Pavertimas elektriniu signalu:
   Įtampa, srovė, dažnis.
3. Signalo apdorojimas:
   Neapdorotas signalas stiprinamas, filtruojamas, linijizuojamas arba skaitmeninamas, kad jį būtų galima naudoti tolesnėse sistemose.

Keitimo principas - mechaninis, optinis, pjezoelektrinis, magnetinis, cheminis ir t. t. - priklauso nuo atitinkamo matuojamo kintamojo.

Keitiklių tipai ir jų matuojamieji dydžiai:

Keitikliai yra labai specializuoti ir gali būti skirstomi pagal atitinkamą matuojamąją medžiagą:

1. Mechaniniai dydžiai:
   a. Slėgio jutikliai: Jie matuoja statinį arba dinaminį skysčių ir dujų slėgį, dažnai naudodami pjezorezistorinius arba talpinius elementus.
   b. Jėgos jutikliai: Mechaninę jėgą paverčia elektriniu signalu, dažnai naudodami tenzometrus.
   c. Poslinkio ir atstumo jutikliai: Naudojami optiniai, indukciniai, talpiniai arba ultragarsiniai metodai padėčiai nustatyti.
   d. Sukimo momento jutikliai: Matuoja veleno sukimą, dažnai naudodami tenzometrinius arba magnetinius metodus.
2. Šiluminiai kintamieji:
   a. Temperatūros jutikliai: Tai termoporos, varžiniai termometrai, puslaidininkiniai temperatūros jutikliai arba infraraudonųjų spindulių jutikliai.
   b. Šilumos srauto jutikliai: Šilumos srautą per medžiagos sluoksnį, dažnai naudojant termoelektrinius principus.
3. Elektriniai ir magnetiniai dydžiai:
   a. Srovės ir įtampos keitikliai: Matuoja elektrinius dydžius maitinimo šaltiniuose, grandinėse ar sistemose.
   b. Magnetinio lauko jutikliai: Magnetinio lauko stiprumui matuoti naudojami Hallo efekto arba magnetorezistenciniai principai.
4. Cheminiai ir fizikiniai-cheminiai dydžiai:
   a. Dujų jutikliai: Deguonies, CO₂, amoniako) koncentraciją elektrocheminiais, optiniais ar puslaidininkiniais metodais.
   b. pH jutikliai ir laidumo jutikliai: Naudojami procesų ir aplinkos matavimo technologijose skysčių cheminėms savybėms nustatyti.
   c. Drėgmės jutikliai: Matuoja santykinę arba absoliučią oro ar medžiagų drėgmę.

Daviklių signalų tipai ir sąsajos:

Dauguma šiuolaikinių keitiklių pateikia standartizuotus išėjimo signalus:

1. Analoginiai signalai: dažnai 4-20 mA arba 0-10 V, tinkami paprastiems perdavimo kanalams.
2. Skaitmeninės sąsajos: I²C, SPI, CAN, "Modbus" arba IO-Link, skirtos išmaniesiems jutikliams su papildomomis funkcijomis.
3. Lauko magistralės sistemos: Profibus, EtherCAT arba Profinet pramoninėje automatizacijoje.

Priklausomai nuo taikymo srities, jutiklis jau gali būti viduje kalibruotas, kompensuojamas pagal temperatūrą ir savaime diagnozuojamas.

Keitiklių naudojimas:

Jutikliai naudojami beveik visose technikos srityse. Svarbiausios taikymo sritys yra šios:

1. Automatikos technologija:
Pramonės gamybos įmonėse jutikliai nuolat stebi slėgį, temperatūrą, padėtį, greitį, srautą ir kitus proceso kintamuosius.
Signalai naudojami reguliavimui, valdymui ir saugai užtikrinti.

2. Energetikos technologijos:
Energijos paskirstymo sistemose, pastotėse ir transformatoriuose keitikliai fiksuoja tokius parametrus kaip srovė, įtampa, dažnis, galia ar izoliacijos vertės.

3. Automobilių inžinerija:
Keitikliai yra elementarūs transporto priemonės dinamikos kontrolės, oro pagalvių, variklio valdymo, išmetamųjų dujų matavimo ar akumuliatoriaus valdymo sistemose.

4. Medicinos technologija:
Čia naudojami biologiškai suderinami jutikliai gyvybiškai svarbiems parametrams, tokiems kaip kraujospūdis, kūno temperatūra, gliukozės kiekis ar kvėpavimo dujos, matuoti.

5. Statybos technologijos:
Šildymo, oro kondicionavimo ir vėdinimo sistemose jutikliai matuoja temperatūrą, drėgmę, CO₂ kiekį ir šviesos intensyvumą, kad būtų galima kontroliuoti komfortą ir energijos vartojimo efektyvumą.

6. Aplinkos matavimo technologijos:
Specialūs davikliai naudojami oro sąlygų duomenims, oro kokybei, vandens analizei ar išmetamųjų teršalų kiekiui registruoti.

Reikalavimai šiuolaikiniams keitikliams:

• Tikslumas ir pakartojamumas: Ypač svarbus kokybės užtikrinimo ar kontrolės technologijose.
• Ilgalaikis stabilumas: Tai svarbu atliekant daugelį metų trunkančius nepertraukiamus matavimus, pavyzdžiui, energetikos sistemose arba aplinkosaugos stotyse.
• Greitas atsako laikas: Ypač dinamiškiems procesams (pvz., sprogimo aptikimui arba smūgių matavimams).
• Patvarumas: Apsauga nuo dulkių, vandens, vibracijos, cheminio poveikio ir temperatūros.
• Kalibruojamumas: Kad išmatuotas vertes būtų galima atsekti pagal nacionalinius standartus.

Keitikliai yra nepakeičiami komponentai beveik visose techninėse, pramoninėse ir mokslinėse srityse. Pagrindinė jų užduotis - tiksliai registruoti tikruosius kintamuosius ir paversti juos tinkamu naudoti signalu. Turimų technologijų įvairovė leidžia tiksliai pritaikyti įvairiausioms matavimo užduotims. Atsiradus pažangiesiems jutikliams (išmaniesiems jutikliams) ir integruojant juos į skaitmenines sistemas, keitiklis vis dažniau tampa pagrindiniu komponentu Pramonės 4.0 ir daiktų interneto (IoT) amžiuje.

Čia apžvelgiami svarbiausi dalykai, į kuriuos reikia atsižvelgti perkant keitiklius.

Įsigyjant keitiklius mechaniniams, šiluminiams, elektriniams ar cheminiams-fizikiniams kintamiesiems registruoti, reikia visapusiškai įvertinti techninius, su konkrečia paskirtimi susijusius ir ekonominius kriterijus. Reikia atsižvelgti ne tik į grynąją matavimo funkciją, bet ir į tikslumo, tvirtumo, integracijos, kalibravimo ir sistemos suderinamumo sąveiką.

• Pirmiausia reikia tiksliai apibrėžti, kokį fizikinį dydį reikia matuoti ir kokiomis sąlygomis:
• Mechaniniai kintamieji: Jėga, slėgis, sukimo momentas, svoris
• Šiluminiai kintamieji: Temperatūra, šilumos srautas
• Elektriniai dydžiai: Įtampa, srovė, varža, talpa
• Cheminiai ir fizikiniai kintamieji: pH vertė, laidumas, koncentracija, drėgmė
• Kiekvienam iš šių kintamųjų reikalinga skirtinga jutiklių technologija, todėl skiriasi reikalavimai konstrukcijai, signalų apdorojimui ir medžiagoms.
• Norint užfiksuoti norimas išmatuotas vertes, labai svarbu pasirinkti tinkamą matavimo principą:
• Mechaniniams kintamiesiems, pvz., jėgai ir slėgiui, matuoti
• Termoelementai arba termoporos (Pt100): Temperatūros matavimams
• Holo efekto arba indukciniai metodai: Elektriniams ir magnetiniams kintamiesiems
• Jonų selektyvūs elektrodai arba optocheminiai jutikliai: Cheminiams ir fizikiniams kintamiesiems matuoti
• Nuo matavimo principo pasirinkimo priklauso jautrumas, patikimumas ir signalų apdorojimas.
• Jutiklis turi atitikti numatomą matavimo diapazoną - nei per didelis (prarandama skiriamoji geba), nei per mažas (perkrovos pavojus).
• Kartu reikia patikrinti pageidaujamą skiriamąją gebą ir tikslumą, priklausomai nuo to, ar jis skirtas grubiam procesų stebėjimui, ar didelio tikslumo laboratoriniams taikymams.
• Ypač svarbu, kad keitiklis mechaniškai atitiktų įrengimo situaciją:
• Dydis ir geometrija: Turi būti galima integruoti į esamas sistemas
• Montavimo vieta: Horizontali, vertikali, simetriška sukimosi atžvilgiu
• Montavimo galimybės: Galimybės: flanšinis, sraigtinis montavimas, kištukinės sistemos
• Kabelių pravedimas ir jungčių tipai: Turi atitikti vietoje esančius kabelius
• Priklausomai nuo aplinkos, jutiklis turi būti ypač tvirtas:
• Atsparumas korozijai: Cheminiams procesams arba lauke, pvz
• Atsparumas temperatūrai: Aukštoms temperatūroms arba kriogeniniams įrenginiams
• Sandarumas (IP apsaugos klasė): IP67 ar aukštesnė, jei tai drėgmė ar purvas, pvz
• Mechaninė apkrova: Vibracija, smūgiai, slėgio impulsai
• Keitiklis turi būti tinkamas esamai vertinimo technologijai ir automatikos aplinkai:
• MV/V, 0-10 V, 4-20 mA
• Skaitmeninės sąsajos: pavyzdžiui, CANopen, Modbus, EtherCAT, IO-Link
• Suderinamumas su valdymo sistemomis ir duomenų kaupikliais
• Apsauga nuo elektromagnetinio suderinamumo ir atsparumas trikdžiams: ypač svarbu elektros arba pramoninėje aplinkoje
• Tik kalibruoti jutikliai užtikrina patikimas išmatuotas vertes, todėl gamyklinis kalibravimas su bandymo ataskaita yra minimalus reikalavimas.
• DAkkS kalibravimas arba lygiavertis kalibravimas aukščiausiems reikalavimams, pvz., QS pagal ISO 9001, automobilių, farmacijos srityse.
• Atsekamumas pagal nacionalinius standartus užtikrina palyginamumą. Pakartotinio kalibravimo ciklai turėtų būti nustatomi atsižvelgiant į naudojimo intensyvumą.
• Keitiklis turi stabiliai matuoti daugelį metų:
• Todėl nulinis taškas ir jutiklio dreifas turėtų būti vertinami priklausomai nuo temperatūros, senėjimo ir mechaninės apkrovos.
• Reikėtų atsižvelgti į šliaužimo elgseną esant pastoviai apkrovai. Ypač mechaniniams kintamiesiems.
• Atitiktys yra labai svarbios, ypač pramoninėje ar su sauga susijusioje aplinkoje:
• CE ženklas ir konkrečiam gaminiui skirtos ES direktyvos.
• ATEX patvirtinimas potencialiai sprogioje aplinkoje.
• RoHS ir REACH atitiktis.
• Specifiniai pramonės reikalavimai, pavyzdžiui, GMP (farmacija), RVASVT (maistas), SIL (perdirbamoji pramonė).
• Keitiklio kokybė glaudžiai susijusi su gamintojo patirtimi ir rekomendacijomis, technine pagalba ir patarimais dėl taikymo.
• Lemiamą reikšmę turi ne tik vieneto kaina, bet ir bendras ekonominis efektyvumas.

Ypač svarbu aiškiai apibrėžtas taikymas, tinkamo matavimo principo pasirinkimas, tinkamas integravimas į matavimo grandinę ir patyrusio gamintojo parama. Tik taip galima sukurti nuolat tikslią, stabilią ir mažai priežiūros reikalaujančią matavimo sistemą, nesvarbu, ar ji matuoja mechanines jėgas, temperatūrą, elektrinius kintamuosius, ar cheminius-fizikinius parametrus.

Keitiklius galima įsigyti iš įvairių tiekėjų. Išsamią informaciją apie keitiklių gamintojus ir tiekėjus iš viso pasaulio rasite exportpages.