Форум: Техническая поддержка

Добрый день, проконсультируйте пожалуйста по поводу возможных нюансов при сборке и наладке щита измерения быстроизменяющихся параметров.
Исходные данные такие: есть установка на которой необходимо измерять быстроизменяющиеся параметры, такие как вибрация и пульсация давления.
Оборудование для регистрации этих параметров состоит из модулей Е14-140М, LE41, преобразователя сигналов П120-04, датчиков вибрации АВС127, АНС 114-02, датчика пульсации ЛХ-612М. Расстояние от измерительного щита до установки около 10м, кабель для подключения датчиков - АВКТ-4. В ссылке   http://wdfiles.ru/e2tw   блочная схема щита. Есть сомнения по поводу использования преобразователей  П120-04, а также правильности организации питания и заземления этой системы и возможно вы укажите на вопросы которым необходимо уделить особое внимание. Спасибо за ответ.

Здравствуйте. Для анализа совместимости измерительного оборудования необходимо знать диапазоны измерения физических величин по каждому датчику для Вашей задачи измерения. Выложите также ссылки на паспортные данные (или РЭ) П120-04,  АВС127, АНС 114-02,  ЛХ-612М, АВКТ-4  (быстрый поиск даёт лишь неполные технические характеристики). Также необходимо знать тип PC. Укажите также: c какой скоростью нужно собирать данные по каждому каналу E14-140-M? Укажите тип DC-DC преобразователей для питания PC,  E14-140-M и LE-41.
Только после анализа всех этих данных возможны рекомендации по схеме соединений и настройкам оборудования. Вашу схему для обсуждения я положил сюда:

Диапазоны датчиков: АВС 127 - диапазон рабочих частот, Гц 10 ... 30000, ( https://www.npoit.ru/products/vysokocha … ii-avs-127 )
АНС 114-02 -  диапазон рабочих частот, Гц 10 ... 1000, ( https://www.npoit.ru/products/nizkochas … ii-ans-114 )
ЛХ-612М - диапазон рабочих частот Гц, 31,5 ... 8000, ( http://repo.ssau.ru/bitstream/Metodiche … %D0%B9.pdf )
PC - ( https://ru.mouser.com/ProductDetail/Adv … ke59ffaA== );
Для питания РС - ( https://ru.mouser.com/ProductDetail/MEA … VBUA%3D%3D ),  для питания усилителей - ( https://ru.mouser.com/ProductDetail/MEA … XrAw%3D%3D ).

По этим данным невозможно подтвердить совместимость оборудования: Невозможно рассчитать диапазон заряда на входе LE-41 и ёмкость пьезодатчика. Невозможно рассчитать диапазон напряжений на входах E14-140-М. Нет данных по необходимой скорости сбора данных. Не дали официальных паспортов или РЭ на датчики и преобразователи.

Вот, что мне удалось получить. Требуемая частота опроса составляет 16 кГц. Мануалы и паспорта, что я нашел в архиве.  ( http://wdfiles.ru/e2x0 )

Вот ссылка на паспорта https://wdho.ru/V2t.

Документы в doc формате. https://wdho.ru/1L4s

Придётся задавать ещё вопросы, поскольку видны проблемы в этой системе.
- Металлические корпуса датчиков будут изолированы от электропроводных корпусов, земли или иных цепей удалённого на 10 м оборудования? Если нет, то к какому электрическому потенциалу они будут подключены относительно цепи заземления щита?

- Судя по всему, преобразователи П120-4 требуют двуполярного источника питания (но из противоречивой документации П120-4 это явно не следует), а LE-41 точно требует двуполярного источника питания. А каким образом Вы хотели из 12V c выхода однополярного источника DDR-15G-12 получить двуполярные цепи питания -12V, 0V, +12В? 

Кроме того DDR-15G-12 здесь требует добавления входного синфазного ЭМС фильтра (поскольку такого фильтра он внутри не имеет) для подавления синфазной помехи от 20-метровой сети 24 V питания разнородных устройств.

Отредактировано Гарманов Александр (15.03.2019 18:12:28)

Я заказал вот такой CUI INC PDQE10-Q24-D12 ( https://www.digikey.com/product-detail/ … ND/9521894 ), но он долго будет идти, поэтому для тестов решил взять  два источника 12VDC ( https://ru.mouser.com/ProductDetail/MEA … XrAw%3D%3D ) - планировал соединить их последовательно и взять среднюю точку.

PDQE10-Q24-D12  - вариант чрезвычайно плохой - он в чистом виде вообще не годится для питания подобных измерительных приборов из-за его проблем ЭМС (к нему придётся внешние фильтры приделывать, к тому же, он по даташиту (Figure 3) требует внешних конденсаторов 1 нФ между его выходом и входом - это полное безобразие!  Всё это - дополнительно к тому, что у него собственная "isolation capacitance input to output, 100 kHz / 0.1 V  -  1000 pF")

Отредактировано Гарманов Александр (15.03.2019 22:12:23)

- Датчик давления ЛХ 612М нормирован относительно напряжения на выходе, предполагая высокоомный вход напряжения усилителя заряда. - Это усилитель с косвенным принципом измерения заряда (по составляющей напряжения). Но у усилителя заряда LE-41 - низкоомный вход непосредственного измерения заряда. В принципе, здесь вопрос может стать в новой нормировке этого датчика относительно заряда для низкоомной нагрузке - т.е. фактически потребуется проводить метрологию этого тракта отдельно для уточнения коэффициента преобразования датчика и АЧХ для этих условий.

По поводу совместимости П120-04 с АВС127  и  П120-04 с АНС 114-02. Условно можно считать, что они совместимы. Но ввиду безобразной документации на эти изделия лучше бы это уточнить у их производителей, либо непосредственно придётся проверять сквозную метрологию этих пар.

По поводу совместимости П120-04 с E14-140-М.  - Условно они совместимы, но ввиду отсутствия описания подключения в документации П120-04 и подробного описания выходных электрических характеристик П120-04, рассуждать о подключении к  П120-04 не представляется возможным.

Жду от Вас ответа на первый вопрос, после чего, скорее всего, подведу итог этой теме (дам общие рекомендации по устройству питания и заземления в подобной системе - о чём Вы спрашивали в первом посте).

Отредактировано Гарманов Александр (16.03.2019 11:18:47)

По поводу двухполярного источника питания, я планировал при отсутствии такого блока временно выйти из ситуации таким образом. Взять +12 VDC с плюсовой клеммы одного блока питания (DDR-15G-12), -12 VDC c минусовой клеммы второго, точно такого-же, а 0 получить объединив оставшиеся + с - источников питания.

Технические данные этого источника питания не противоречат возможности такого соединения, но, в то же время, я не нашёл явного указания в его документации, что последовательное соединение его выходов допускается. Также см. мою ссылку выше на статью про "двуполярный источник питания".

Металлические корпуса датчиков не планировалось изолировать от установки на которую они будут установлены. А сама установка будет заземлена на отдельный контур заземления, на который будет заземлён и щит управления установкой. Из щита измерения быстроменяющихся параметров планировалось вывести отдельное заземление которое подключается к общей шине заземления всей установки в одной точке.

В таком случае, Вы не сможете избавиться от сквозных токов по экрану кабелей и цепям общего провода между установкой и щитом (потенциалы между ними Вы не сможете выровнять в достаточной степени - по требованиям для сигнальных цепей). Значит, Вам нужно в корне пересматривать эту систему с целью недопущения сквозных токов.
Например, цепи усилителей П120 и LE-41, их  питание и заземление необходимо, устроить относительно земли установки (даже, если цепь земли установки понадобиться тянуть на несколько метров), а АЦП применить с гальваноразвязкой (E-502,  или LTR-CEU-1-4 + LTR11, или LTR-CEU-1-4 + LTR22, или LTR-CEU-1-4 + LTR24-1). 
Теоретически можно было бы вместо АЦП с гальваноразвязкой применить и дифференциальное подключение входа E14-140-М, подключая AGND только на стороне щита, используя свойство дифф. входа подавлять синфазную помеху между установкой и щитом, но практически этот случай опасно использовать без гальваноразвязки для межблочных соединений удалённых устройств - так можно электростатикой пожечь входы при соединении-разъединении оборудования.
Кстати, без гальваноразвязки в такой системе очень вероятен выход из строя порта USB PC, или PC целиком (не говоря уж о E14-140-М)! Я так понимаю, PC - это самая дорогая часть в представленной системе...

Если найти аналоги таких пьезодатчиков с ICP-интерфейсом, то можно вообще обойтись без предусилителей, а напрямую подключить ICP-датчики к LTR24-2, LTR25 без дополнительных блоков питания. - Сразу снимается колоссальное количество проблем, и измерительный тракт получится гарантированно высокого качества. Вообще, виброметрические задачи из-за большого динамического диапазона сигнала обычно решают с помощью АЦП с разрядностью не менее 16 бит. И в данном случае, 14-битный  E14-140-М применён не в соответствии с его назначением (ещё один аргумент к вышесказанному против выбора E14-140-М для этой задачи).

Спасибо за Ваши подробные комментарии. Подскажите пожалуйста , а что если изолировать датчики от установки, а заземление щита быстроизменяющихся параметров оставить соединённым с общей шиной заземления или ему будет необходим собственный независимый контур?

Если датчики полностью экранированы сплошным электропроводным экраном и, к тому же, будут полностью изолированными, то это облегчает ситуацию (рекомендации в этом случае будут по поводу устройства заземления внутри щита - это отдельный вопрос, которого пока мы не касались).
Но в случае датчика давления, контактирующего со средой, я не представляю себе, как его изолировать и экранировать от среды (и электропроводна ли ваша среда? - я не знаю). Если пьезодатчик окажется даже изолированным, но неполностью экранированным, то это чрезвычайно плохо, поскольку это создаст помехи переменной зарядовой природы (см. http://www.lcard.ru/lexicon/charge_injection , а также http://www.lcard.ru/lexicon/charge_input), и такая изоляция без экранирования не решит проблему помех.

Вообще, для измерительного оборудования и PC всегда пытаются организовать отдельный контур заземления, на сколько это возможно. Но, если мы говорим об одной нераспределённой системе, то отдельные ветви заземления всех силовых и измерительных цепей этой системы обычно должны сходиться где-то на вводе заземления в здание, чтобы потенциалы между любыми точками этой системы были бы детерминированы.

Отредактировано Гарманов Александр (19.03.2019 12:41:55)

Я понимаю, что датчик пульсаций не заизолировать от среды, говоря про изоляцию я имел ввиду только датчики вибрации. Но как я понимаю, если рассматривать всю систему в целом, то необходимо "цепи усилителей П120 и LE-41, их  питание и заземление, устроить относительно земли установки (даже, если цепь земли установки понадобиться тянуть на несколько метров), а АЦП применить с гальваноразвязкой (E-502,  или LTR-CEU-1-4 + LTR11, или LTR-CEU-1-4 + LTR22, или LTR-CEU-1-4 + LTR24-1)". А что на счёт устройства заземления внутри щита?

Тогда этот случай соответствует моему ответу 18.03.2019 20:14:44

Бессмысленно более детально рассматривать заведомо некорректную схему соединений, в которой не решена проблема сквозных выравнивающих токов по общим проводам сигнальных цепей. Рассмотрение иных вариантов схем соединений оборудования, в т.ч. с применением АЦП с гальваноразвязкой, выходит за рамки этой темы, кроме того, для такого рассмотрения требуются гораздо более детальные исходные данные на уровне системной интеграции (по сути, сначала требуется ТЗ).

@ Roni. просмотрев всю эту тему с начала, я пришёл к следующим выводам:
1. Я уже  ответил на все вопросы, на которые можно было ответить, исходя из предоставленных исходных данных, и уже выдал все рекомендации в той степени детализации, которая соответствует детализации исходных данных. 
2. Ваша задача далеко уходит за вопросы техподдержки по изделиям E14-140-М и LE-41 и упирается в многочисленные инженерные вопросы системной интеграции. - Данные вопросы решаются в формате заказной работы, и Вы можете вступить в переговоры с нашим отделом продаж для инициализации данной работы.

Надеюсь, мои ответы были Вам полезны.

Спасибо, за помощь.