Instrumentering Er et fagområde og arbeid sentrert på måling og kontroll av fysiske prosesser. Disse fysiske prosessene inkluderer trykk, temperatur, strømningshastighet og kjemisk konsistens. Et instrument er en enhet som måler og / eller fungerer for å kontrollere noen form for fysisk prosess. På grunn av at elektriske mengder spenning og strøm er enkle å måle, manipulere og overføre over lange avstander, blir de mye brukt til å representere slike fysiske variabler og overføre informasjonen til eksterne steder.

et signal er enhver form for fysisk mengde som formidler informasjon. Hørbar tale er absolutt et slags signal, da det formidler tankene (informasjonen) fra en person til en annen gjennom det fysiske lydmediet. Håndbevegelser er også signaler som formidler informasjon ved hjelp av lys.

denne teksten er en annen type signal, tolket av ditt engelsktrente sinn som informasjon om elektriske kretser. I dette kapitlet vil ordet signal primært bli brukt i referanse til en elektrisk mengde spenning eller strøm som brukes til å representere eller betegne en annen fysisk mengde.

Analog vs. Digital

et analogt signal er et slags signal som er kontinuerlig variabelt, i motsetning til å ha et begrenset antall trinn langs sitt område (kalt digitalt). Et velkjent eksempel på analog vs. digital er at av klokker: analog er typen med pekere som sakte roterer rundt en sirkulær skala, og digital er typen med desimaltall viser eller en «brukt» som jerks i stedet for jevnt roterer.den analoge klokken har ingen fysisk grense for hvor fint den kan vise tiden, da «hendene» beveger seg på en jevn, pauseløs måte. Den digitale klokken, derimot, kan ikke formidle noen tidsenhet mindre enn hva skjermen vil tillate. Typen av klokke med en «brukt» som jerks i 1 sekunders intervaller er en digital enhet med en minimumsoppløsning på ett sekund.

både analoge og digitale signaler finner anvendelse i moderne elektronikk, og skillene mellom disse to grunnleggende former for informasjon er noe som skal dekkes i mye større detalj senere i denne boken. For nå vil jeg begrense omfanget av denne diskusjonen til analoge signaler, siden systemene som bruker dem, har en tendens til å være enklere design.

for den mest grunnleggende oversikten over dette emnet, se denne videoopplæringen om analog og digital elektronikk.

med mange fysiske mengder, spesielt elektrisk, er analog variabilitet lett å komme med. Hvis en slik fysisk mengde brukes som signalmedium, vil den kunne representere variasjoner av informasjon med nesten ubegrenset oppløsning.

Industrielle Instrumenteringssystem

i de tidlige dagene av industriell instrumentering ble trykkluft brukt som et signalmedium for å formidle informasjon fra måleinstrumenter til å indikere og kontrollere enheter plassert eksternt. Mengden lufttrykk korresponderte med størrelsen på hvilken variabel som ble målt. Ren, tørr luft på ca 20 pounds per kvadrattomme (PSI) ble levert fra en luftkompressor gjennom rør til måleinstrumentet og ble deretter regulert av instrumentet i henhold til mengden som måles for å produsere et tilsvarende utgangssignal.for eksempel vil en pneumatisk (luftsignal) nivå «sender» enhet satt opp for å måle høyden på vann («prosessvariabelen») i en lagertank gi et lavt lufttrykk når tanken var tom, et mediumtrykk når tanken var delvis full, og et høyt trykk når tanken var helt full.

«vannstandsindikatoren» (LI) er ikke noe mer enn en trykkmåler som måler lufttrykket i den pneumatiske signallinjen. Dette lufttrykket, som er et signal, er i sin tur en representasjon av vannstanden i tanken. Enhver variasjon av nivå i tanken kan representeres ved en passende variasjon i trykket på det pneumatiske signalet.Bortsett fra visse praktiske grenser pålagt av mekanikken til lufttrykkinnretninger, er dette pneumatiske signalet uendelig variabelt, i stand til å representere en hvilken som helst grad av endring i vannnivået og er derfor analog i verste forstand av ordet.Som Det kan se ut, dannet denne typen pneumatiske signalanlegg ryggraden i mange industrielle måle-og kontrollsystemer rundt om i verden, og ser fortsatt bruk i dag på grunn av sin enkelhet, sikkerhet og pålitelighet. Lufttrykksignaler overføres enkelt gjennom billige rør, lett målt (med mekaniske trykkmålere), og manipuleres lett av mekaniske enheter ved hjelp av bælger, membraner, ventiler og andre pneumatiske enheter. Lufttrykksignaler er ikke bare nyttige for å måle fysiske prosesser, men også for å kontrollere dem.

med et stort nok stempel eller membran kan et lite lufttrykkssignal brukes til å generere en stor mekanisk kraft som kan brukes til å flytte en ventil eller annen kontrollerende enhet. Komplette automatiske styringssystemer er laget ved hjelp av lufttrykk som signalmedium. De er enkle, pålitelige og relativt enkle å forstå. De praktiske grensene for lufttrykkssignalets nøyaktighet kan imidlertid være for begrensende i noen tilfeller, spesielt når trykkluften ikke er ren og tørr, og når muligheten for rørlekkasje eksisterer.med bruk av solid state elektroniske forsterkere og andre teknologiske fremskritt, elektriske mengder spenning og strøm ble praktisk for bruk som analog instrument signal media. I stedet for å bruke pneumatiske trykksignaler for å videresende informasjon om fylden av en vannlagertank, kan elektriske signaler videresende den samme informasjonen over tynne ledninger (i stedet for rør) og ikke kreve støtte fra slikt dyrt utstyr som luftkompressorer for å operere:

Analoge elektroniske signaler er fortsatt den primære typer signaler som brukes i instrumentering verden i dag (januar 2001), men det er å gi vei til digitale kommunikasjonsmåter i mange applikasjoner (mer om dette emnet senere). Til tross for endringer i teknologi er det alltid godt å ha en grundig forståelse av grunnleggende prinsipper, slik at følgende informasjon aldri blir foreldet.

Live Zero

et viktig konsept som brukes i mange analoge instrumenteringssignalsystemer er «live zero», en standard måte å skalere et signal på, slik at en indikasjon på 0 prosent kan diskrimineres fra statusen til et «dødt» system. Ta det pneumatiske signalsystemet som et eksempel: hvis signaltrykkområdet for sender og indikator ble designet for å være 0 til 12 PSI, med 0 PSI som representerer 0 prosent av prosessmåling og 12 PSI som representerer 100 prosent, kan et mottatt signal på 0 prosent være en legitim avlesning av 0 prosent måling, eller det kan bety at systemet var feil (luftkompressor stoppet ,rør ødelagt, senderfeil, etc.). Med 0 prosentpoeng representert ved 0 PSI, ville det ikke være noen enkel måte å skille den ene fra den andre.hvis vi imidlertid skulle skalere instrumentene (sender og indikator) for å bruke en skala fra 3 til 15 PSI, med 3 PSI som representerer 0 prosent og 15 PSI som representerer 100 prosent, vil enhver form for funksjonsfeil som resulterer i null lufttrykk ved indikatoren generere en avlesning på -25 prosent (0 PSI), noe som tydeligvis er en feilverdi. Personen som ser på indikatoren, vil da umiddelbart kunne fortelle at noe var galt.Ikke alle signalstandarder er satt opp med live zero-baselinjer, men de mer robuste signalstandardene (3-15 PSI, 4-20 mA) har, og med god grunn.

GJENNOMGANG:

• et signal er noen form for detekterbar mengde som brukes til å kommunisere informasjon.et analogt signal er et signal som kan være kontinuerlig eller uendelig variert for å representere en liten mengde endring.Pneumatiske, eller lufttrykk, signaler var en gang vanlig i industrielle instrumenteringssignalsystemer. Disse har i stor grad blitt erstattet av analoge elektriske signaler som spenning og strøm.en levende null refererer til en analog signalskala som bruker en ikke-null mengde for å representere 0 prosent av den virkelige verden måling, slik at enhver systemfeil som resulterer i en naturlig «hvile» tilstand av null signaltrykk, spenning eller strøm umiddelbart kan gjenkjennes.