Барьер искробезопасности (искрозащиты) БИА-101 предназначен для обеспечения искробезопасности и питания электрических цепей первичных преобразователей, выходным сигналом которых является токовый сигнал с диапазоном 0…20 мА (4…20 мА) постоянного тока.

Барьер обеспечивает прием, фильтрацию и преобразование входного сигнала в унифицированный выходной сигнал 0…20 мА (4…20 мА), т.е. обеспечивает передачу токового сигнала 1:1, а также в унифицированный выходной сигнал с диапазоном 0…5 В (1…5 В), гальваническое разделение входных сигнальных цепей и цепей питания, а также входных и выходных цепей.

Активный барьер искробезопасности с гальванической развязкой БИА-101 имеет Разрешение на применение на поднадзорных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору России производствах и объектах ( РРС 00-20458).

Гальваническая развязка. Гальваническое разделение входных сигнальных цепей барьера и цепей питания осуществляется посредством применения импульсного трансформатора. Разделение сигнальных цепей входа и выхода достигается применением оптической развязки.

Диагностика состояния входных цепей

Отличительной особенностью этого барьера искрозащиты является возможность диагностики состояния цепи датчика. Так, в случае использования датчика с выходным сигналом 4…20 мА, по значению входного тока 0 мА может быть определен обрыв цепи датчика. Этому случаю соответствует нулевой уровень сигнала на выходе барьера. В случае, когда входной ток значительно превышает 20 мА (для любого датчика), на выходе барьера присутствует высокий уровень напряжения (около 8 В). По этому значению выходного сигнала барьера можно делать выводы о неисправности датчика, коротком замыкании входной цепи барьера.

Оптимальное напряжение питания датчика при токе 20 мА

Для большинства датчиков с токовым выходом 4…20 мА нижняя граница напряжения питания, при котором сохраняется не только их работоспособность, но и заявленные производителем метрологические характеристики, лежит в пределах 16…20 В. Барьер искробезопасности БИА-101 обеспечивает напряжение питания датчика не менее 22 В, что гарантирует уверенную работу практически всех известных нам датчиков.

Фильтрация входного сигнала

Встроенный фильтр низких частот эффективно подавляет сетевые помехи (50 Гц). На промышленных объектах всегда присутствует большое количество источников помех различной интенсивности, таких, как силовые питающие сети промышленных частот, электродвигатели, реле и т.п. Работа всех этих устройств сопровождается созданием помех, которые могут негативно сказываться на работе измерительного оборудования. Наличие фильтра в составе барьера помогает решить подобные проблемы.

Надежность и качество барьеров подтверждаются стопроцентным выходным контролем продукции предприятием-изготовителем.

Сопротивление нагрузки и погрешность

Активный выход барьера является источником напряжения. В случае идеального источника напряжения его нагрузка не оказывает никакого влияния на величину его выходного сигнала. Реальный же источник напряжения имеет ограничения по величине нагрузки. В случае, когда сопротивление нагрузки становится меньше определенной величины, напряжение на выходе источника начинает ощутимо падать. Таким образом, возникает погрешность преобразования, величина которой растет с уменьшением нагрузки барьера. Нагрузкой барьера обычно служит какое-либо приемное устройства (например, АЦП и т.п.), т.е. определяющим здесь будет значение его входного сопротивления. Для барьеров искробезопасности БИА-101 эта величина не должна быть менее 10 кОм. При соблюдении этого условия погрешность преобразования от влияния сопротивления нагрузки остается пренебрежимо малой, а основная приведенная погрешность не превышает ± 0,1 %.

Напряжение питания, индикация питания

Номинальное напряжение питания барьера составляет 24 В. Максимальный ток потребления при напряжении питания 24 В составляет 140 мА. Однако, барьер сконструирован таким образом, что нормальная его работа обеспечивается при напряжениях питания в диапазоне от 18 до 36 В. Максимальная потребляемая мощность составляет 3,36 Вт.
Светодиод, установленный на крышке барьера, обеспечивает индикацию наличия напряжения питания и целостности предохранителя. При наличии питания и целом предохранителе светодиод горит.

Технические характеристики Барьера искробезопасности БИА-101

 Подключение датчика с выходом 4…20 мА по двухпроводной схеме

Д — датчик;
ИП — источник питания;
АЦП — аналого-цифровой преобразователь (или другой приемник потенциального сигнала).
В этой схеме включения питание на датчик поступает от барьера искробезопасности, имеется возможность диагностики состояния цепи датчика. В случае, когда ток в цепи датчика падает до 0 мА, можно делать выводы об обрыве цепи датчика, либо о выходе датчика из строя. При этом на выходе барьера наблюдается нулевой уровень сигнала. В случае если входной ток значительно превышает значение 20 мА, то можно говорить о коротком замыкании в цепи датчика или о его неисправности. При коротком замыкании цепи датчика барьер переходит в режим ограничения тока (не более 40 мА), а сигнал на его выходе составит не менее 5,1 В.

Подключение датчика с выходом 0…20 мА (4…20 мА) по трехпроводной схеме

Д — датчик;
ИП — источник питания;
АЦП — аналого-цифровой преобразователь (или другой приемник потенциального сигнала).
При использовании датчика с диапазоном выходного сигнала 4…20 мА есть возможность диагностики обрыва/неисправности датчика по значению 0 мА аналогично предыдущему пункту. Для некоторых датчиков короткое замыкание между клеммами «1» и «3» (цепь питания датчика) может быть определено по высокому уровню выходного сигнала барьера (не менее 5,1 В). Если диапазон выходного сигнала 0…20 мА, то при трехпроводной схеме включения диагностика невозможна.

Подключение к токовому выходу барьера БИА-101. Вариант «А» — с общим источником питания, вариант «Б» — с раздельными источниками питания

ИП — источники питания с номинальным выходным напряжением 24 В постоянного тока;
Rн — сопротивление нагрузки.

При использовании токового выхода барьера БИА-101 подключение необходимо производить по одному из вариантов.
При этом следует учитывать, что при напряжении питания 24 В сопротивление нагрузки (Rн) не должно превышать 800 Ом.
Использование любого варианта подключения токового выхода возможно с любым из рассмотренных вариантов подключения датчика.

Подключение датчика с выходом 0…20 мА (4…20 мА) по четырехпроводной схеме

Д — датчик;
ИП — источник питания;
ИИП — искробезопасный источник питания;
АЦП — аналого-цифровой преобразователь (или другой приемник потенциального сигнала).

Некоторые датчики с выходным сигналом 0…20 мА (4…20 мА) могут подключаться не по двухпроводной, а по четырехпроводной схеме. При этом обеспечение искробезопасности должно осуществляться как по цепи питания датчика, так и по цепи измерительного сигнала. В этом случае, как правило, питание датчиков осуществляется от искробезопасных источников питания, а сигнальную цепь необходимо защищать барьером искробезопасности