КИП и Я — записки киповца » датчик

Сегодняшний рассказ будет о маленьких помощниках, которые неусыпно трудятся на производствах. Они, наверное, одни из самых малогабаритных датчиков неспециального назначения, используемых в промышленности. Речь идет о датчиках Холла.

Вообще то если быть совсем точным, то разговор пойдет о модификациях датчиков используемых для контроля положения штока в пневматических цилиндрах. Поскольку в различных производствах практически везде используется пневматические цилиндры для перемещения и это перемещение нужно как-то контролировать, был создан класс датчиков одинакового типоразмера, которые могу срабатывать на присутствие магнитного поля постоянного магнита. А сам магнит практически в любой модели цилиндра (при заказе этой опции) располагается на поршне. Такие датчики крепятся в специальных пазах или просто на хомутах снаружи пневмоцилиндра.

Датчики положения поршня бывают типа "геркон" или непосредственно так называемый датчик Холла. С герконом все понятно — геркон или ГЕРметичный КОНтакт это стеклянная колбочка с 2мя или более контактами в ней. При воздействии магнитного поля контакты в колбе притягиваются друг к другу и непосредственно замыкают электрическую цепь. Механическое перемещение в пространстве колбы, хотя туда и закачан инертный газ (либо вакуум) является минусом, в конечном итоге контакт всё равно отломается или отгорит. Этого явного недостатка лишен датчик Холла.

Принцип работы датчика Холла основан на Читать полностью »

Давно хотел рассказать про интересную железяку, которую недавно пощупал.
В пищевом, да и не только, производстве необходимо решать задачу раздела фаз. Это когда одна жидкость "подпирает" другую и их нужно в потоке отделить одну от другой. Обычно, одна из жидкостей вода. Другая — пиво, молоко, другой жидкий продукт. Бывает нужно отделить слой жидкости от пены. В нефтянке нужно разделение фаз вода-нефть и т.д.

Для подобных дел существуют датчики нескольких типов. Например вибрационный датчик уровня от Endress+Hauser совместно с контроллером FML621 или оптические датчики работающие по принципу мутномера — излучает определенный свет через стекло и определяет количество света отразившееся от твёрдых частиц взвеси жидкости. Например оптический идентификатор от Мettler toledо InPro8300. Но есть ода проблема — они достаточно дорогие.

Как вариант, пришла мысль использовать в качестве недорогой альтернативы для определения раздела фаз в потоке датчик IFM LMT121. Это электронный датчик уровня, который излучая поле на частоте от 50 до 200 МГц фиксирует изменение, скажем так, проницаемости среды. Этот показатель он оценивает в своих "попугаях", на значения которых можно настроить 2 pnp выхода, подключив датчик к компу по спецшнуру IO-link.

На практике в реальных условиях попробовать не удалось, но за столом поигрался и должен отметить четкость срабатывания на чистых и смешанных средах в небольшом интервале расхождения по шкале "попугаев". Думаю в будущем обязательно попробовать этот датчик.

Любой киповец всегда должен понимать немного больше, чем электрик, механик или любой другой специалист. Так обычно бывает потому, что киповец или автоматчик работает, чтоб заставить разрозненные части и подсистемы работать как одно целое. Видимо исходя из такого положения вещей киповцам интересно и обратное — разборка целого на части для большего понимания работы целого. Так, наверное, можно объяснить тягу к разбиранию всяких железок.

Итак, продолжим. На этот раз будем разглядывать внутренности датчика давления. Этот датчик давления трудился, измеряя давление столба жидкости и как видно был выполнен с открытой мембраной.

Мембрана довольно тонкая, что и понятно – ее деформацией давление нужно передать. Один из таких датчиков отправился на "музейную полку" ни дня не проработав, будучи закрученным в неаккуратно приваренную бобышку — окалина с лёгкостью порвала мембрану при вкручивании датчика. Киповцам нужно быть внимательным и проверять после сварщиков их "ляпы".

Любят производители заливать оборудование внутри всякой гадостью типа силиконового наполнителя. С одной стороны это хорошая гидроизоляция, которая защищает электронику внутри, с другой стороны Читать полностью »

Всем людям, наверное, интересно из чего сделано то или иное устройство. Работа киповца как раз для людей с повышенным интересом подобного рода. Если где чего можно разобрать, докопаться до сути — это непременно нужно разобрать.

Так вот, про внутренности датчика температуры, а конкретно термопары я уже писал тут я раньше работал с более высокими температурами, там были длинные термопары в нескольких защитных кожухах. А теперь работаю с невысокими температурами и использую в основном термосопротивления. По инерции первый год все их термопарами называл…

Все, кто учился помнит, что термометр сопротивления, это электронный прибор, который основан на свойстве некоторых материалов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Устроен датчик очень просто. Как и в случае с большинсвом термопар это металлический кожух к которому прикреплена головка датчика. Внутрь трубки насыпан мелкий кварцевый песок а в нем провода и сам чувствительный элемент. В моем платиновом термометре сопротивления он выглядит так.

Элемент очень маленький, к нему приварено три проводника, обеспечивающие подключение по трехпроводной схеме.
Датчик этот стоял в оборудовании, где при попытке его физического перемещения в металлическом отверстии кожух не выдержал издевательств и гармонично отвалился, не повредив целостности внутреннего мира. Чтоб добру не пропадать теперь этот элемент трудится на благо родины у меня в кабинете, ну, всмысле показывает температуру окружающего воздуха.

Для замера количества ионов водорода в растворах используем PH метры. Непосредственно в среде стоят датчики — PH электроды.На днях приехал новый датчик. Это PH электрод фирмы Hamilton. Модель — Mecotrode. Ждали его 2 месяца и наконец то он приехал.

Сколько ни искал PH электроды других фирм — проблемно найти электрод который бы держал температуру до 130 градусов и работал в диапазоне PH от 0 до 14. Да и поставщики сильно рекомендуют именно эти датчики.

В следствии неаккуратного обращения с датчиками они часто ломаются. При мне уже видел как одному датчику скрутили голову в прямом смысле слова – треснуло стекло при закручивании на установке. В этот раз выяснилось, что резьба, нарезанная под датчик вовсе не подходит под резьбу на самом датчике. Датчик закручивался на пол оборота, из под него сочился раствор. Выточили нужный переходник и поставили датчик. Показания были странными и я снял специальный шнур Hamilton овский (70 баксов кстати стоит), которым подключается электрод, промерял сопротивление — показал 2 МОм. Чего вообще не должно быть. Как будто провод "надышался" токопроводящими жидкостями. Разъемы (видимо позолоченные) должны быть идеально чистыми и на датчике и на шнуре. Это обязательное требование. Кабель был протёрт спиртом и оставлен сохнуть на ночь.

На следующий день сопротивление кабеля исчезло (к моей радости) и всё это дело было установлено на место и подключено. Приказал подчиненным никогда больше не трогать датчик без меня. Буду сам контролировать процесс мойки датчика, и заказал еще жидкость для хранения PH электродов. В ней буду периодически держать после мойки электроды.

Еще на складе поставщика был электрод с названием Polilyte — судя по написанному в каталоге он очень хорошо выдерживает сильно щелочные среды при высоких температурах и не дает сбоев. Щелочную среду у нас приходится измерять чаще, поэтому я его заказал.


Очень красивые датчики. Можно просто любоваться ими как вершиной инженерной мысли. В новом PH-электроде гель очень густой. Приятного небесного цвета. Керамические мембраны чётко просматриваются. Мне этот датчик напоминает AQUA интерфейс в операционной системе MacOS X.  Стоимость этого датчика составила около 205 евро.

Озаботился поиском подходящего датчика реле давления для автоматики водонагревательного агрегата (бойлера). Бойлер — это такая штука, которая в теплообменнике паром нагревает воду и заливает ее в танк, откуда насосом она качается по всему предприятию.

Автоматику реализовали (до меня) с помощью двух электроконтактных манометров — один на воде, второй на пару. При снижении давления воды или пара ниже критического уровня вся богодельня выключается, пока контакт(ы) в манометрах не разомкнутся. Ну и плюс система верхнего уровня из двух электродов, замыкания которых через воду выключают подачу воды вообще.

Основная проблема в том, что этим манометрам в обед 200 лет. И работают они соответственно. Сел посмотреть датчики давления на пар. Гугл упорно мне подсовывал фирму Danfoss, пришлось таки найти представителей, созвонится и узнать стоимость необходимого мне реле давления (которое я бы поставил на пар вместо ЭКМ). Стоит конечно поболе манометра — озвученная цена была — 133 Евро.

Проблемка с ним сразу вырисовалась — по тех. описанию он держит температуру 120 градусов, а у нас пар 150. Проблема решается медной трубкой, выгнутой в кольцо и заполненная водой. Т.е. изгиб должен быть больше одного витка, чтоб вода не вытекала.

Если мне таки оплатят это чудо техники — рассказ продолжу. Пока буду бороться с манометрами.

Раньше я как то не сталкивался в практике с физической химией. Но теперь пришло время и я вплотную занялся изучением ее практических вопросов.
В процессе у нас стоят несколько PH метров. На них завязана автоматика, управляющая клапанами. В зависимости от того, какой PH раствора протекает по трубам, клапана пускают поток в нужную сторону.

Используем PH электроды фирмы Hamilton. Как говорят поставщики-советчики это самые лучшие датчики PH. С первых дней моей работы мне дали задание разобраться с мойкой электродов и вообще в данном вопросе.

Проблема заключается в том, что за некоторое время на датчиках образуется загрязняющий налет, который влияет на скорость реакции датчиков и вообще на точность измерения. Начал искать информацию о очистке и восстановлении PH-электродов и ничего толком не нашел. Видов PH-электродов много. Стекло разное, заполняющие составы разные. В одних документах написано можно хранить в дистиллированной воде, в других — категорически запрещается это делать… Ну и так далее.


Приобрел раствор фирмы Hanna. Раствор для очистки PH-электродов общего назначения. Раньше, к слову, PH электроды мыли просто проточной водой, аккуратненько смывали всю дрянь со стекла и ставили обратно в процесс.

Поскольку цена 460 мл этой жидкости космическая — почти 50 баксов, то нашел пробирку чуток большую чем сам PH электрод. Налил, погрузил электрод — загрязнения стали моментально оседать на дно пробирки. Подключил прибор к электроду в пробирке — показал кислоту с PH около 2. Как я узнал позже, PH электроды вообще не стоит трогать за стекло, особенно в местах мембран. Мытье в специальном растворе вполне позволяет это делать. На очереди покупка раствора для восстановления PH электродов… но об этом позже….

Для измерения относительной влажности воздуха применяю совместно с прибором ИТП-3 датчик влажности ДВ-06 от АОЗТ «ТЭРА».

Когда заказывал его, забыл о длине ручки и он получился у меня в длину 10 см. Но к счастью был полутораметровый запас провода, чем я и воспользовался, продев его в специально вырезанную пластиковую трубку. Сам датчик закрыт пористым материалом (воздушным фильтром), точь в точь являющимся распылителем для аквариумных компрессоров-аэраторов.

Кожушок этот свинчивается с резьбы и можно поразглядывать сам чувствительный элемент. Чувствительный элемент — резистивный.Принцип измерения влажности основан на свойстве чувствительного элемента изменять напряжение в зависимости от изменения влажности. Тут же стоит резистивный платиновый  элемент, измеряющий температуру.

С измерением влажности этим прибором есть небольшая сложность. Пока  меряю влажность в помещении над своей чашкой кофе — всё хорошо. Показания прибора адекватные. Значение влажности поднимается до определенного числа и останавливается (стабилизируется). Как только я в полевых условиях произвожу замеры потока влажного воздуха (причём, потоки с турбуленцией) показания начинают «выписывать кренделя». Сначала показания поднимаются до скажем 80, немного стоят, падают почти в ноль и опять начинают рост…

Написал разработчикам — сказали передадут в соответствующий отдел и на том дело кончилось.

Был в моём распоряжении прибор Testo 435, котрый гораздо дороже моего проблемного. Его чуствительный элемент закрывается паралоном, наподобие микрофона. Так этот прибор в тех же условиях и при таком же положении в пространстве относительно среды измерения показывает стабильное значение (которое я проверил еще психрометрическим гигрометром). А в комнатных условиях у обоих приборов расхождений практически нет.

Давно хотел замучать дифференциальный тягомер. Это такой доисторический датчик, который преобразует малые давления в электрический сигнал переменного тока. Он у меня давно выделывался и ломал всю картину. То колеблются показания, то скачками залипает.

Один умный, который его собственно и ставил, раз уже делал вид, что его чинил. Сказал, что он был весь залит водой, бла бла… А там резиновая мембрана…

Короче разобрал я сиё чудо. Мысли были следующие — не особо дорогой, где его купить — знаю. Вспомнил наставления «умного» о том, что разбирать следует только нижнюю часть, смело стал разбирать сверху. Сверху собственно можно снять только кожух с катушки и судя по четырём проводкам (два туда, два назад) там ничего интересного нет.


Снизу скручиваются семь гаек, которые соединяют половинки корпуса, а затем здоровенная гайка на 30 (пришлось идти к механикам за вторым ключом, у меня разводной до 26ти разводится). В результате видим следующую картину — прибор прост как 2х2. То, что мы измеряем дует или тянет жестяную ёмкость (как в барометре) только вместо стрелки у нас сердечник в катушку заходит глубже или вытягивается из неё. А резина там просто для герметичного соединения половинок корпуса к измерению вообще никакого отношения не имеет.

Вобщем, первым делом проверил на отсутствием отверстий. Всунул внутренности в 5ти литровую бутылку с водой и подул. Бульбы не пошли, что порадовало. Высушил всё — собрал на место. Подул в собранном виде и проблемное место всплыло. При небольшом напоре жесть, видимо, выгибается нелинейно, не плавно и получается скачок со звуком «ПУМ». Вот он мне давал ступеньку при изменении показаний. Как это лечить непонятно — видимо заменой датчика. Он своё с 1986 года видимо отработал =)

А в замен ему поставлю новый ПД-1ТН производства ЗАО НПП Автоматика. Этот прибор основан на усилении сигнала от тензорезистивного датчика. И значение разряжения или давления преобразуются в сигнал постоянного тока. А дальше сигнал без всяких преобразователей (мой ДТ2 приходится прогонять через блок преобразования сигналов взаимной индукции БПВИ-1 микроловский) можно подавать в любой индикатор\регулятор.

Раз уж речь зашла о датчиках давления газа — расскажу еще одну историю про датчик давления газа немецкой фирмы WIKA, который у меня используется на производстве.

А точнее используется у меня их четыре штуки. Каждый меряет давление газа в своей трубе. Сигнал с этих датчиков (точная модель wika S-10) подаётся на 4 регулируемых канала Микроловского МТР-8. Три датчика работают как часы с небольшим люфтом. А один датчик конкретно достал довольно значительным отклонением. Продувал, снимал и внимательно смотрел в дырочку (по научному в отверстие), переставил 2 датчика местами. Проблема переселилась с датчиком.

вид датчика wika S-10

Нашел в сети сайт этой WIKA. Нашел местных представителей. Накатал им емейл — мол гарантийные датчики, один глючит — как быть? Мне перезвонил паренек. Рассказал суть проблемы. Он так воссторженно говорил о том, что это у них первый случай такой… что возможно датчик уронили монтажники когда ставили и бла бла бла… Может просто новый купите. Я ему говорю — ну так вы зачем пишите гарантию на датчики? Просто так? Забирайте его, делайте экспертизу, убедитесь в том, что он был поврежден в результате физического воздействия. Стоил бы он 3 доллара я бы купил и не парил мозги. Но он стоит дороже =)

Вобщем, договорились, что что-то будем думать и на том всё и закончилось….

Я просто раньше работал на компьютерной фирме, там вопросы гарантии совсем не так решаются. А на промышленных предприятиях видимо все привыкли просто покупать новую железку и заменять, чем разбираться, что там со старой (ГАРАНТИЙНОЙ) случилось.