DIGITÁLIS LELKŰ ESZKÖZÖK
Kalibrátorok ipari folyamatirányítók számára
Az ipari folyamatok működtetése számos különböző típusú érzékelőn alapszik, amelyek paraméterei megváltozhatnak üzemelés közben. Annak érdekében, hogy elkerüljük az ebből fakadó problémákat, nélkülözhetetlenné válik a folyamat-automatikai rendszerek időszakos, ismétlődő kalibrálása. Ez a kalibrálás különböző módokon történik és a vizsgálandó érzékelők fajtájától és interfészétől függően eltérő eszközökre, szerszámokra lesz szükség a lefolytatásához.
Az ipari folyamatoknál használt érzékelőket meghatározott pontosságok és mérési tartományok jellemzik. A mért értékek tartományát – legyen az környezeti vagy villamos jellemző – az adott detektor elektromos változóra konvertálja meghatározott szabvány szerint.
A legelterjedtebb kommunikációs interfészek az alábbiak:
- feszültség kimenet,
- áramhurok interfész.
Egyes érzékelők a fejlett szintű adatátvitelhezdigitális interfészeket használnak, mint pl. a HART, ami működhet automatikusan vagy manuális konfigurálás alapján is.
Az analóg feszültségi kimenetből jövő jel leggyakrabban 0V-tól 10V-ig terjedő értéket vehet fel, ami megegyezik a mérési tartomány szélső értékeivel.
Áramhurok esetében a kimeneti jel legtöbbször 4…20 mA, de találkozhatunk 0-tól 20mA-ig terjedő skálázással is.
Specifikus kimeneti jelek jellemzőek a termopárok esetében, melyek kimeneti feszültség tartománya néhánytíz milivolt-ig terjedhet és a használt termopár fajtájától függ. Az is előfordul, hogy a szenzorkimenet ellenállásértéke változik, és ez ellenállásértéke felel meg egy meghatározott mért – pl. hőmérsékleti – értéknek. Egy kalibrátornak az a feladata, hogy szimulálja a különböző fajta érzékelők működését, és precízen megmérje azok jelzéseit.
A kalibráció fajtái
Egy érzékelő kalibrálásának folyamata függeni fog a komponens fajtájától, de a műveletnek – mint ahogy magának az ahhoz használt kalibrátornak is – meg kell felelnie vonatkozó ISO szabványoknak.
Arra is emlékeznünk kell, hogy annak érdekében, hogy biztosak lehessünk a mérőberendezés pontosságában, annak minden elemét kell kalibrálnunk, vagyis:
- magát a szenzort,
- és az elektromos jelet konkrét numerikus értékké konvertáló egységet is.
Ezen túlmenően, ha pl. az alkalmazott érzékelő egy termopár, akkor az egész mérőfelszerelést kalibrálnunk kell a jelvivő kábelekkel együtt, hogy figyelembe vehessük azok mérést befolyásoló hatását.
A kalibráció folyamata a kalibrálandó elemtől függően más és más.
A kalibrátort a megfelelő üzemmódba kell kapcsolni ahhoz, hogy illesztve legyen az adott procedúrához. Például, ha egy feszültség kimenetes nyomásérzékelőt kell kalibrálni, akkor a kalibrátort feszültségmérési módba kell állítani, magára a szenzorra pedig kívülről generált, ismert paraméterű jeleket kell ráadni. Ekkor a kalibrátorról leolvashatók a generált jelekre vonatkozó mért feszültségértékek, melyeket össze kell hasonlítani a referencia feszültséggel. Ily módon meghatározható a mérés tényleges pontatlansága.
Kissé könnyebb dolog egy elektromos jelet numerikus értékre (műszeré) konvertáló átalakító kalibrálása, ugyanis itt nincs szükség jelgenerálásra szolgáló további berendezések alkalmazására. Ilyen esetben ugyanis maga a kalibrátor képezi a jeladót, az általa adott jelet méri a kalibrálandó egység, és az általa jelezett értékeket hasonlítjuk össze a kalibrátor által generált értékekkel.
Ezt is olvad el: Villamos mennyiségek kalibrálása
Legnagyobb mértékben automatizált kalibrációt többek között az alábbiak esetében alkalmazhatunk:
- termopárokhoz csatlakoztatott konverterek, vagy
- ellenállásos hőmérséklet távadók.
Egy kalibrátor(mint pl. az AX-C830 vagy AX-C850) tehát egyidejűleg működhet szenzor szimulátorként és a bemeneti jelet mérő műszerként is. Végeredményben önállóan képes generált jeleket adni és értékeket mérni, pl. 4…20 mA áramerősséget hurokban.
Tipikus kalibrációs folyamat
A kalibrációt három lépésben javasolt lefolytatni:
- Elsőként, amennyiben lehetséges a méréstartomány alsó határának megfelelő értéket kell generálni,
- majd a skála 50%-ának megfelelő értéket,
- végül a a felső határnak megfelelő értéket.
A hiba kimérését követően meg kell határozni azon jelek tényleges értékeit, amelyeknél a kimeneti jel felveszi az alsó és felső határnak megfelelő értékeket (pl. 4 mA és 20 mA), vagyis meg kell határozni az offset értékét és mért értékek átskálázási módját.
Végül, a kiszámított együtthatókat alkalmazva, érdemes ismételten leellenőrizni három vagy öt mérési ponton a jelzett értékeket, és meggyőződni arról, hogy a konvertált eredmények elegendően pontosak-e.
5-pontos mérésre, vagyis 25%-os lépcsőkben végzendő kalibrációra már a legegyszerűbb Axiomet kalibrátorok is alkalmasak, mint pl. az AX-C605 és AX-C705 modellek.
Összegzés
A különböző folyamatokban alkalmazott érzékelők kijelzéseinek rögzítésével, rendszeres javításával, és aktualizálásával megőrizhető és fenntartható az ipari folyamatérzékelőkre támaszkodó mérőműszerek pontossága. Az ellenőrzések folyamán hasznos funkció lehet a kalibrátorokban rendelkezésre álló dokumentálási funkció, ami az ISO szabványoknak megfelelő módon tárolja el egy-egy végrehajtott kalibráció adatait. Mindezekből következik, hogy a kalibrátorok gyakorlatilag nélkülözhetetlen eszközök a korszerű ipari folyamatokat felügyelő személyzet számára.
Az előbbiekben ismertetetett berendezések segítségével nyert mérési eredményekre támaszkodva meghatározhatóak egy ipari gyártósor azon elemei, amelyek helytelenül működnek és ezért cserére szorulnak.