Опубликовано в рубрике 
Барьер искробезопасности БИА-103 (в дальнейшем — барьер) предназначен для обеспечения искробезопасности цепей термопреобразователей сопротивления. Подключение датчиков к барьеру производится по трехпроводной схеме. Барьер обеспечивает прием, фильтрацию, линеаризацию и преобразование входного сигнала в унифицированный выходной сигнал, гальваническое разделение входных сигнальных цепей и цепей питания, а также входных и выходных цепей. Доступные входные НСХП датчиков, входные и выходные диапазоны сигналов рассмотрены ниже.
Обеспечение искробезопасности
Барьер с искробезопасными электрическими цепями уровня «ia» выполнен в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99), имеет маркировку взрывозащиты «[Exia]IIC» и предназначен для установки вне взрывоопасных зон. Обеспечение искробезопасности цепей первичного преобразователя достигается применением гальванической развязки на основе трансформатора и оптрона, а также специальных схемотехнических решений для ограничения напряжения и тока.
Конструкция и крепеж
Конструктивно барьеры выполнены в пластмассовом корпусе и предназначены для установки на монтажный рельс шириной 35 миллиметров. Для облегчения монтажа и замены барьера применены съемные клеммные колодки, которые также обеспечивают экономию времени и удобство подключений при поверке (калибровке, проверке работоспособности) каналов измерения.
Благодаря съемным клеммным колодкам отпадает необходимость переподключения объектовых проводов и проводов тестового оборудования. Достаточно подключить провода от магазина сопротивлений к одному из барьеров, а затем подключать колодки вместе с проводами от магазина сопротивлений к другим барьерам.
Линия связи с термопреобразователем сопротивления
Для подключения термопреобразователей сопротивления к БИА-103 используется трехпроводная схема. Благодаря этому обеспечивается компенсация влияния линии связи на результат измерения. Однако следует помнить, что такая компенсация возможна только при равенстве сопротивлений как минимум двух проводов линии связи, подключаемых к контактам «1» и «2». Соответственно, необходимо использовать провода одинаковых характеристик (сечения, длины, материала и т.п.) и избегать дополнительных соединений (например, в клеммных коробках).
Также следует избегать большого сопротивления проводов линии связи (более 30 Ом на провод). Связано это со следующим: теоретически, измерительный сигнал в трехпроводной схеме подключения не зависит от значения сопротивлений линий связи. Однако для выполнения этого условия требуется наличие идеального источника тока в составе барьера (вторичного измерительного преобразователя), а реальный источник тока работает только на ограниченную нагрузку. При увеличении сопротивления цепи датчика выше значения, заложенного разработчиком, его погрешность резко возрастает.
Двухпроводная схема подключения термопреобразователей сопротивления
Подключение термопреобразователя сопротивления к барьеру БИА-103 по двухпроводной схеме возможно. Для этого необходимо замкнуть между собой контакты барьера «1» и «3» а термопреобразователь сопротивления подключить к контактам «1» и «2». Но следует помнить, что компенсации влияния линии связи при этом не происходит и, соответственно, основная приведенная погрешность, заявленная для трехпроводной схемы подключения (± 0,1 %), не гарантируется.
Контроль линии связи
Для многих систем автоматического управления контроль линии связи с датчиком позволяет значительно повысить качество выполняемых функций. Барьер БИА-103 обеспечивает поддержку диагностики обрыва любого провода линии связи (проводов в любом сочетании) с термопреобразователем сопротивления. При обрыве линии связи сигнал на выходе барьера будет превышать верхний предел диапазона выходного сигнала как минимум на 10 %, что позволяет различать сигналы, получаемые при измерении температуры и при неисправной линии связи с термопреобразователем сопротивления.
Встроенный фильтр низкой частоты
В состав барьера БИА-103 входит ФНЧ с частотой среза 3 Гц по уровню –3 дБ. Фильтр обеспечивает подавление помех с частотой 50 Гц не менее 75 дБ. Такие параметры фильтра обеспечивают, с одной стороны, эффективное подавление помех, а с другой — достаточную динамику для точного измерения изменяющейся температуры.
Сопротивление нагрузки и погрешность
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, погрешность преобразования существенно возрастает с уменьшением сопротивления нагрузки барьера. Поскольку нагрузкой барьера обычно служит какое-либо приемное устройство (например, АЦП и т.п.), то определяющим здесь будет значение входного сопротивления этого устройства. Для барьеров искробезопасности БИА-103 эта величина не должна быть менее 10 кОм. При соблюдении этого условия дополнительная погрешность преобразования от влияния сопротивления нагрузки остается пренебрежимо малой, а основная приведенная погрешность не превышает ± 0,1 %.
Технические характеристики Барьера искробезопасности БИА-103
| Напряжение питания барьера | 24 В (18…36 В) | |
| Основная приведенная погрешность преобразования: не более | ± 0,1 % | |
| Характеристики искробезопасной цепи | ||
Ток короткого замыкания(I0), не более | 62 мА | |
Напряжение холостого хода (U0), не более | 6,5 В | |
| Параметры защищаемой цепи | ||
| Емкость (C0) не более | 10 мкФ | |
| Индуктивность (L0) не более | 8 мГн | |
Рабочий диапазон температур: | +5…+60 °С (исполнение А) либо −40…+70 °С (исполнение Б) | |
| Габаритные размеры барьера | 114х99х17,5 мм | |
| Ток опроса термопреобразователей с номинальным сопротивлением 100 Ом: не более | 0,3 мА | |
| Ток опроса термопреобразователей с номинальным сопротивлением 50 Ом: не более | 0,6 мА | |
Подключение термопреобразователя сопротивления к БИА-103
При измерении температуры с помощью термопреобразователей сопротивления для компенсации влияния линии связи широко применяется трехпроводная схема подключения. Для обеспечения точных измерений БИА-103 рассчитан на работу именно с такой схемой подключения.
ИП — источник питания;
АЦП — аналого-цифровой преобразователь (или другой приемник потенциального сигнала);
Обозначения при заказе различных модификация БИА-103
БИА– 103<1>-<2>–<3>
Где:
| <1> Диапазон выходного сигнала | Пример обозначения при заказе:БИА-103-1-3-2 Барьера искробезопасности БИА-103 с выходным диапазоном 0…10 В, рассчитанный на работу с датчиком ТСП50П W100=1,3850 и для измерения температуры в диапазоне -50…100 ºС | ||
| 0 | 0…5 В | ||
| 1 | 0…10 В | ||
| 2 | 1…5 В | ||
| 3 | 2…10 В | ||
| <2> Тип подключаемого датчика | |||
| 0 | ТСП100П W100=1,3910 | ||
| 1 | ТСП50П W100=1,3910 | ||
| 2 | ТСП100П W100=1,3850 | ||
| 3 | ТСП50П W100=1,3850 | ||
| 4 | ТСМ100М W100=1,4280 | ||
| 5 | ТСМ50М W100=1,4280 | ||
| 6 | ТСМ100М W100=1,4260 | ||
| 7 | ТСМ50М W100=1,4260 | ||
| <3>Диапазон измерений, ºС | |||
| 0 | 100…100 | ||
| 1 | -50…50 | ||
| 2 | -50…100 | ||
| 3 | -50…150 | ||
| 4 | 0…50 | ||
| 5 | 0…100 | ||
| 6 | 0…150 | ||
| 7 | 0…200 | ||
| 8 | 0…400 | ||
| 9 | -50…200 | ||