Automatizační technika

1. Automatizační technika Automatizační prostředky (EL 51) Ing. Zuzana Prokopová Elektrotechnika

2. PŘEVODNÍKY Řídicí systémy a objekty řízení se skládají z různých součástek, přístrojů a zařízení, mezi nimiž probíhá neustále výměna informace prostřednictvím nosičů informace - signálů. Převodník se umísťuje mezi dvě zařízení a umožňuje jejich komunikaci.

3. Signál • – nositel informace. Řídicí člen ovládá řízený objekt pomocí získaných informací o skutečném stavu řízené veličiny. Pro přenos informace se neobejdeme bez energie. • Signál vznikne přiřazením informace některému z parametrů energie. • Přirozený s. – fyzikální, má vlastnosti a rozsah vyplývající z principu jejich vzniku. • Jednotný s. – má přesně definovaný rozsah, připouští volbu mezi několika alternativami. • Unifikovaný s. – jednoznačně def. v podstatě v celosvětovém měřítku a nemají alternativu. U elektric. reg. systémů - proudové s. k dálkovému přenosu (0-20 mA, 4-20 mA), napěťové s. k přenosu vnitřních částí (0-10 V), u pneum. reg. s. (20 – 100 kPa).

4. Dělení převodníků • převodníky neelektrických veličin • převodníky elektrických veličin: elektricko-elektrické, analogově číslicové a číslicově analogové • mezisystémové: elektricko-hydraulické, elektricko-pneumatické.

5. Převodníky neelektrických veličin Jsou určeny ke změně neelektrických signálů měřených snímači na unifikovaný elektrický signál, vhodný k další­mu zpracování. Skládají se tedy ze snímače neelektrické veličiny a z elektricko-elektrického převodníku. Měřicí převodník PTU 2.0 L určený k měření teploty (se snímačem teplot Pt 100) a její převod na vnucený stejnosměrný proudový signál.

6. Elektricko-elektrické převodníky Elektricko-elektrické převodníky jsou určeny k měření a převodu střídavého i stejnosměrného napětí a proudu, činného a jalového výkonu a frekvence na unifikovaný analogový stejno­směrný proudový signál 0 až 5 mA, 0 až 10 mA, 4 až 20 mA. Dále se používají na převod malých stejnosměrných napětí a proudů na unifikovaný napěťový nebo proudový signál. • Analogově číslicový (digitální) převodník • Číslicově analogový převodník

7. Analogově digitální převodník Mění spojitě se měnící (analogový) vstupní signál na odpovídající výstupní číslicový (digitální) signál v určitém kódu. Diskrétní systémy, jako jsou např. číslicové počítače, zpracovávají dvouhodnotové signály. Chceme-li takovým počítačem zpracovat signály, které přicházejí z okolního prostředí ve formě spojitě se měnících fyzikál­ních veličin snímaných snímačem, musí vstupní zařízeni počítače obsahovat analogově digitální převodník (převodník A/D).

8. Princip převodu A/D signálu • Záznam je prováděn z nějakého zdroje poskytujícího analogový signál (mikrofon, rádio, magnetofon, audio CD). Takovýto signál se skládá z vln (kmitů) o nestejném tlaku, který je vytvářen ve vzduchu hlasivkami, hudebními nástroji nebo přírodními silami.

9. Převod se uskutečňuje pomocí vzorkování (sampling), tzn., že v každém časovém intervalu je zjištěn a zaznamenán aktuální stav signálu (vzorek). Čím kratší je tento interval, tím vyšší je vzorkovací frekvence, tím více vzorků bude pořízeno a tím bude výsledný záznam kvalitnější. Kvalitu je možné dále ovlivnit počtem rozlišitelných úrovní v každém vzorku.

10. Převodní charakteristika A/Č Každá z hodnot kvantovaného signálu může být vyjádřena číslicovým kódem. Číslicový údaj na výstupu převodníku A/Č má nejčastěji formu "počet impulsů úměrný analogové veličině" nebo přímo formu dvouhodnoto­vého vícebitového signálu, kódového slova složeného jen z hodnot 0 a I.

11. Číslicově analogový převodník Mezi nejjednodušší postupy převodu číslicové informace na analogový signál patří převod pomocí šířkové modulace impulzů. Číslicový pulzní šířkově modulovaný signál je možné prostřednictvím jednoduchého filtru RC převést na analogový signál

12. Pneumatické převodníky Převodník tryska-klapka Skládá se z clony 1, trysky 2 a klapky 3. Napájecí vzduch s tlakem pn = 140 kPa proudí přes clonu 1 tryskou 2 do ovzduší. Volnému průtoku tryskou 2 do ovzduší brání klapka, jejíž poloha je nejčastěji ovládána snímačem.

13. Převodník dvojkuličkový Je-li ventilek ve spodní poloze, uzavírá přítok napájecího tlaku pn a výtok do ovzduší je zcela otevřen, takže Ev = 0. V opačné poloze je uzavřen výtok do ovzduší a na výstupu bude tlak pv = pn. Plynulou změnou polohy se dosahuje i plynulé změny výstupního tlaku v rozmezí 0 <= pv <= pn.

14. Převodník šoupátkový Vstupním signálem je zdvih šoupátka h, výstupním signálem rozdíl tlaku ve výstupních kanálech p = pl– p2. Tento převodník se používá pro větší průtočná množství.

15. Převodník tryskový Skládá se z trysky 1 a rozdělovače 2. Otočně uložená tryska je ovládána ústrojím vstupní veličiny. Kapalina s tlakem pn se přivádí k ústí trysky, ve kterém se mění tlaková energie kapaliny v energii pohybovou. Kapalina vytéká velkou rychlostí z trysky a podle její polohy zasahuje více nebo méně některý z kanálků.

16. Sériová komunikace Základem jsou dva posuvné registry. Do registru vysílače mikroprocesor paralelně zavede vysílaný znak a ten se pak sériově vysouvá na vedení. Do registru přijímače znak naopak vstoupí z vedení sériově a přebírá se z jeho paralelních výstupů. Nepřenáší se pouze čistá původní informace, ale i redundantní bity, které přidá vysílač a které přijímač po kontrole odstraní. Rozlišujeme dva způsoby sériové komunikace: asynchronní a synchronní.

17. Asynchronní přenos je založen na tom, že přenos každého znaku může být po skončení znaku předchozího zahájen kdykoliv. Sériový výstup TxD vysílače i vstup RxD přijímače v klidu na logické úrovni 1. Vysílání se zahajuje startovacím bitem, tj. poklesem na L, podle kterého přijímač pozná začátek přenosu znaku. Pak se v pravidelných okamžicích vysílají, popř. přijímají bity přenášeného znaku,

18. Synchronní způsob přenosu se v mikropočítačích dosud méně používá a uplatňuje se hlavně pro rychlé přenosy velkého množství informací. Značná délka souvislých zpráv a požadavky na rychlost přenosu i úsporu času na vedení vyžadují, aby přenášené znaky obsahovaly co možná nejméně redundantních bitů a aby následovaly za sebou v pravidelném těsném sledu.

19. Popis rozhraní Datový signál není u tohoto typu přenosu dat interpretován dvěma úrovněmi napětí, nýbrž dvěma proudovými stavy: proud nevede = log. 0, proud vede = log. 1 . Proudová smyčka

20. RS 422, RS 485 a srovnání s RS 232 Komunikace po lince RS232 je nejběžnější, protože rozhraní RS232 má vyveden každý běžný počítač. Používá se pro připojení zařízení komunikujících maximální rychlostí 115.2 kBd. RS 422 & 485 se používá v průmyslovém prostředí a v systémech pro řízení a přenos dat (maloobjemových, žádné stovky Mb/s).

21. Klidový stav linky Protože při komunikaci po lince RS485 nebo při rozvětvené lince RS422 se vysílače odpojují, dochází k dobám, kdy na linku žádné zařízení nevysílá. V této době není stav linky definován a linka je extrémně citlivá na indukovaná napětí (poruchy), které se jeví jako přicházející data. Proto je třeba definovat klidový stav linky připojením rezistorů podle obrázku předpokládáme, že v klidu je vodič b zápornější než a – který to je, rozpozná hub.

22. Seznam použité literatury • WWW STRÁNKA: GHV Trading, spol. s r. o. Přístup ke zdroji: http://www.ghvtrading.cz/rozvadecove-pristroje/prevodniky/ostatni_prevodniky/ptu.html# • WWW STRÁNKA: MICRONIX, spol. s r.o. Přístup ke zdroji: http://eshop.micronix.cz/merici-technika/neelektricke-veliciny/prevodniky-s-u-i-vystupem/grhu-2k-mp.html • WWW STRÁNKA: ALRExCz, spol. s.r.o. Přístup ke zdroji: http://www.alrex.cz/cz/detail/33-merici-a-regulacni-technika/16-prevodniky-signalu/53-as-i-i.html • WWW STRÁNKA: FCC PRŮMYSLOVÉ SYSTÉMY, spol- s-r-o- Přístup ke zdroji: http://www.fccps.cz/md-21-ac-prevodnik-rs-232-na-proudovou-smycku-din-model-115-or-230v_d5210.html