Датчики температуры – это ключевые элементы в большинстве промышленных процессов. Разнообразие их типов – термисторы (NTC/PTC), термопары, термометры сопротивления – огромно, но зачастую возникает проблема совместимости. Контроллеры и программируемые реле не всегда оснащены входами для конкретных нелинейных характеристик (НСХ) датчиков. В таких ситуациях на помощь приходят нормирующие преобразователи (НПТ), которые не только решают проблему подключения, но и приносят ощутимую экономическую выгоду. В этой статье мы детально разберем варианты интеграции и проведем сравнительный анализ затрат для каждого сценария.
Назначение и ключевые преимущества НПТ
Нормирующие преобразователи выполняют важнейшую функцию: они переводят разнородные сигналы от всех типов датчиков температуры в унифицированный и понятный для большинства контроллеров язык – стандартные сигналы тока 0(4)…20 мА или напряжения 0...10 В.
Рассмотрим основные типы выходных сигналов датчиков, с которыми работают НПТ:
- Термосопротивления (ТС): выходной сигнал – сопротивление (Ом). Примеры НСХ: 50М, Pt100, 100П.
- Термопары (ТП): выходной сигнал – напряжение (мВ). Примеры НСХ: ХА (тип K), ХК (тип L), НН (тип N), ЖК (тип J).
- Термисторы (NTC/PTC): выходной сигнал – сопротивление (Ом).
Сигналы с этих датчиков поступают на вторичные приборы. Бюджетные модели контроллеров часто не имеют специализированных входов для сигналов «сопротивление» или «милливольты» и работают только с универсальными сигналами 4...20 мА. Более «продвинутые» устройства, обладающие такими входами, обычно стоят на 30% и более дороже.
Обратите внимание: Области применения пропиленгликоля.
Однако экономия на оборудовании – не единственный плюс. Нормирующие преобразователи повышают помехозащищенность сигнала при передаче на большие расстояния, обеспечивают гальваническую развязку и упрощают диагностику. Подробнее о всех преимуществах можно прочитать в наших предыдущих материалах.
Практические схемы подключения датчиков
Рассмотрим несколько типовых вариантов интеграции термопары с измерительным прибором.
Вариант 1: Прямое подключение термопары
Термопара напрямую соединяется с контроллером с помощью специального термопарного (компенсационного) кабеля ДКТ. Это базовый и самый простой способ, но он требует, чтобы контроллер имел соответствующий вход для термопары.
Вариант 2: НПТ непосредственно в головке датчика
В головку термопары устанавливается компактный нормирующий преобразователь (например, НПТ-2 или НПТ-3 в исполнении «таблетка»). После преобразования сигнала к унифицированному виду, для подключения к прибору используется обычный медный кабель МКЭШ, который значительно дешевле термопарного.
Вариант 3: Выносной НПТ
Термопара соединяется коротким (например, 2-метровым) термопарным кабелем ДКТ с выносным нормирующим преобразователем (например, ОВЕН НПТ-1К). Далее от НПТ к контроллеру прокладывается более длинный и дешевый медный кабель МКЭШ. Этот вариант удобен, когда НПТ нужно разместить в более доступном месте.
Вариант 4: Взрывозащищенное исполнение
Для работы во взрывоопасных зонах используется специальный преобразователь НПТ-1К.Ех, который совмещает функции нормирования сигнала и искробезопасного барьера. Он подключается медным кабелем МКЭШ, что исключает необходимость в отдельном дорогостоящем искробарьере и специальном кабеле на всем протяжении линии.
Вариант 5: Использование искробарьера
Альтернативный вариант для взрывоопасных зон: термопара подключается через отдельный искробезопасный барьер (например, ИСКРА-ТП), а затем – термопарным кабелем к контроллеру с соответствующим входом.
Сравнительный анализ затрат и выводы
Для наглядности мы подготовили сравнительные расчеты стоимости реализации каждого варианта. В расчетах не учитывается цена самой термопары и конечного контроллера, чтобы оценить именно влияние выбора схемы подключения.
Сравнение 1: Базовый сценарий
Сравнивается стоимость использования только термопарного кабеля (Вариант 1) и схем с применением НПТ и медного кабеля МКЭШ (Варианты 2-3).
Вывод по Таблице 1: При длине линии связи до 8 метров экономически выгоднее использовать прямой термопарный кабель. Однако уже при расстоянии от датчика до прибора в 8 метров и более, установка нормирующего преобразователя с последующей прокладкой медного кабеля становится дешевле. И это без учета потенциальной экономии на самом контроллере, который может быть выбран более бюджетной модели благодаря наличию НПТ.
Сравнение 2: Сценарий с отдельным источником питания
Рассматривается ситуация, когда контроллер не может обеспечить питание для НПТ, и требуется отдельный источник питания 24 В (например, ОВЕН БП30Б).
Вывод по Таблице 2: Необходимость в дополнительном блоке питания несколько увеличивает стоимость схем с НПТ. В этом случае экономический перевес в пользу нормирующих преобразователей наступает при длине линии связи свыше 15 метров.
Сравнение 3: Работа во взрывоопасной зоне
Это самый показательный сценарий. При использовании прямого термопарного кабеля во взрывоопасной зоне обязательна установка искробарьера (ОВЕН ИСКРА). Нормирующий преобразователь НПТ-1К.Ех, как уже отмечалось, совмещает две функции, что исключает покупку отдельного барьера.
Вывод по Таблице 3: В условиях взрывоопасной зоны применение взрывозащищенного НПТ становится экономически оправданным, если длина термопарного кабеля превышает 16 метров. Комбинированное устройство (нормирование + искробезопасность) оказывается выгоднее покупки двух отдельных приборов.
Итоговые рекомендации
Проведенный анализ четко показывает, что применение нормирующих преобразователей для датчиков температуры – это не просто техническая необходимость, но и экономически обоснованное решение. Основная выгода проявляется при значительном удалении датчика от контроллера (от 8-15 метров и более). В случае работы во взрывоопасных зонах выгода от использования комбинированных устройств (НПТ.Ех) становится еще более существенной.
Таким образом, для длинных линий связи установка НПТ является оптимальным выбором. Альтернативой может стать покупка датчиков температуры с уже встроенным нормирующим преобразователем (например, НПТ-3), что еще больше упрощает монтаж и логистику.
Помимо прямой экономии, использование нормирующих преобразователей приносит ряд эксплуатационных преимуществ: повышение надежности системы, улучшение помехозащищенности и упрощение масштабирования измерительного контура.
24.06.2021 года прошел вебинар по нормирующим преобразователям ОВЕН НПТ. Запись вебинара доступна по ссылке
Авторы статьи:
Алексей Сидорцев
Никита Молодцов
Больше интересных статей здесь: Обзоры.
Источник статьи: В чем выгода применения нормирующих преобразователей.
