Virtamuunnin on laite, joka muuntaa vaihtovirran tai suoran sähkövirran signaalit analogisiksi instrumenttisignaaleiksi, jotta tietyt teolliset ohjausjärjestelmät voivat käyttää ja tulkita niitä. Useimmiten ne eivät näytä paljon ulkopuolelta; ne ovat yleensä neliön tai suorakaiteen muotoisia ja saattavat muistuttaa kannettavaa kaiutinta, jossa on tulo- ja lähtökaapeleiden liittimet. Niiden toiminta on kuitenkin todella tärkeä monille erilaisille mekaanisille toiminnoille. Sähkö on välttämätöntä monen tyyppisten koneiden ja suuritehoisten prosessien käytölle valmistuksessa ja muissa teollisuusympäristöissä. Yksinkertaisesti koneiden liittäminen pistorasioihin ei kuitenkaan ole aina paras ratkaisu, ja tällöin anturit tulevat sisään. Laite ottaa raakaenergian lähteestä ja muuntaa sen täsmälleen luokkaan, jota kone vaatii tulopuolella. Tämän prosessin suunnittelu voi olla melko monimutkaista, mutta yksinkertainen tosiasia sen toiminnasta on useimmissa tapauksissa tärkein näkökohta.
Anturit Yleensä
Yleensä termiä “muunnin” käytetään mihin tahansa laitteeseen tai mekanismiin, joka muuntaa sähköenergian muuksi energiamuodoksi. Muuntimet ovat tavallisesti osa esimerkiksi kaiuttimia, jotka muuttavat sähköenergian audioenergiaksi; Paineantureissa ne muuttuvat sähköisiksi signalointeiksi. Yhdistettyä termiä “virtamuunnin” käytetään kuitenkin yleensä yksinomaan asetuksissa, jotka edellyttävät vaihtovirran (AC) tai tasavirran (DC) sähkövirtasignaalien muuntamista analogiseksi signaalikantaksi. Ne muuttavat mitatun AC- tai DC-virta-arvon, mahdollisesti moottorin tai pumpun virtalähteen, joko 4-20 milliampeerin (mA) DC-analogiseksi prosessiarvoksi tai 3-15 psi: n pneumaattiseksi signaaliksi pneumaattisille ohjausjärjestelmille. Nämä laitteet näyttävät yleensä toimivan normaalilla sähköllä, mutta anturi säätää energiaa ja lähtöä.
Tärkeimmät käyttötarkoitukset
Nykyiset muuntimet tulivat laajalti käyttöön 1970- ja 80 -luvuilla, kun suuria prosessilaitoksia, kuten öljynjalostamoja, tietokoneistettiin. Suurinta osaa niistä oli siihen asti ohjattu pneumaattisilla ohjausjärjestelmillä, koska pneumaattiset laitteet olivat luontaisesti turvallisia syttyvissä ja räjähdysalttiissa ympäristöissä. Jotta tietokoneet voisivat käyttää reaaliaikaista tietoa, joka tulee monista pneumaattisista prosessilähettimistä, jotka mittaavat lämpötiloja, paineita, virtauksia, tasoja ja muita muuttujia, niiden pneumaattiset lähdöt oli muutettava elektronisiksi signaaleiksi paineen avulla.
Näissä laitoksissa oli myös satoja pneumaattisesti ohjattavia säätöventtiilejä, joiden piti saada lähtöohjeensa ohjaustietokoneelta. Useimmissa tapauksissa nämä tietokoneet lähettivät signaaleja 4-20 mA: n analogisina virtasignaaleina. Tämä vaati virran muuttamista pneumaattiseksi. Teollisuus kutsui pian nämä I -P- tai I/P -anturit, joissa “I” merkitsi nykyistä tuloa ja “P” ilmaisua.
Magneettikenttien merkitys
Useimmat I/P-muuntimet muuntavat elektroniset signaalit pneumaattisiksi johtamalla virran haavakelan läpi magneettikentässä, joka moduloi vastapainesuuttimen pneumaattisessa ohjauspiirissä, joka tarjoaa 3-15 psi: n pneumaattisen lähdön. Nykyisiin laitteisiin kohdistuvassa paineessa käytetään painekalvoja, jotka on mekaanisesti kytketty jännittyneisiin jännitysmittareihin, pietsosensoreihin tai kapasitanssiantureihin, jotka käyttävät lähtövahvistinosaa. Nämä välittävät sitten tarvittavan 4-20 mA DC -virtalähdön ohjausjärjestelmiin.
Muuntamislaitteet
Säätöteollisuuden kannalta termiä käytetään myös määrittämään tiettyjä muuntamislaitteita. Nämä laitteet muuttavat analogiset 4-20 mA DC -prosessisignaalit 3-15 psi: n analogisiksi pneumaattisiksi signaaleiksi suhteellisten pneumaattisten säätöventtiilien käyttämiseksi tai painesignaalien muuntamiseksi suhteellisiksi 4-20 mA DC analogisiksi prosessisignaaleiksi. Näitä mittauksia käytetään tyypillisesti kuvaamaan normaalisti toimivaa prosessia. Muuntamalla todelliset signaalit laitteesta näille standardoiduille alueille, näiden alueiden ulkopuolelle jäävät mittaukset voidaan havaita ja käyttää diagnostiikassa.
Anturikohtaiset anturit
Tietyntyyppiset anturit, yleensä ne, jotka mittaavat virtajohtimen magneettivirtaa koneiden ja prosessilaitteiden käyttömoottorivirtojen havaitsemiseksi, voivat myös kantaa virrananturin nimeä. Nämä liittyvät yleensä analogisen milliampeerin tai jännitesignaalin lähettämiseen ohjausjärjestelmiin.
Kiinteän ytimen muuntimissa on suljetun silmukan rengasmuuntajat, jotka on liu’utettava sähköjohtimen tilapäisesti avoimen pään yli. Jaetuissa ydinmuuntimissa on toisaalta muuntajan renkaan saranoitu puoli, joka voidaan avata väliaikaisesti, jotta rengas voidaan liu’uttaa johtimen ympärille, jota ei voida irrottaa. Ne sisältävät yleensä tasasuuntaajan ja säädettävän lähdön ilmastointipiirin, jotta analogiset ohjausjärjestelmät voidaan kalibroida.