1)   Krótka charakterystyka metod pomiaru ciśnienia i różnicy ciśnień.

  Dla większości zastosowań technicznych ciśnienie mierzone jest względem ciśnienia atmosferycznego.

  W przemyśle najczęściej stosowane są przyrządy pomiarowe ciśnienia, w których następuje przetworzenie ciśnienia na odkształcenie elementu sprężystego, a następnie odkształcenie to przetwarza się na sygnał elektryczny za pomocą jednego z przetworników: pojemnościowego, indukcyjnego, tensometrycznego, piezorezystancyjnego. W starszych technologiach przesunięcie memebrany było wykorzystywane jako sygnał wejściowy do układu dysza – przesłona. Sygnałem wyjściowym z przetwornika pomiarowego był wówczas sygnał pneumatyczny.

a)      ciśnieniomierze z elementem sprężystym:

Do ciśnieniomierzy z elementem sprężystym zaliczyć możemy memebrany, mieszki , rurki Bourdona. Materiały na ciśnieniowe elementy sprężyste powinny charakteryzować się małym pełzaniem i niską histerezą sprężystą.

  Zasada działania rurki Bourdona opiera się na zjawisku powstawania sił prostujących w zwiniętej kołowo rurce o przekroju owalnym.

  W wyniku podania na wejście rurki ciśnienia p dochodzi do zmiany początkowego kąta zwinięcia o pewną wartość zależną od wartości ciśnienia i w efekcie do przesunięcia końca rurki.

b)     przetworniki ciśnienia z memebraną płaską:

  W przetwornikach pomiarowych ciśnienia memebrany mogą być metalowe, krzemowe lub ceramiczne. Wartości odkształcenia memebrany można stwierdzać za pomocą tensometrów, piezorezystorów lub kondensatora, w którym jedną z elektrod stanowi przemieszczająca się memebrana, a druga elektroda jest nieruchoma.

  Stosowane membrany mogą być cienkościenne, w których przeważają naprężenia rozciągające a) i grubościenne, w których przeważają  naprężenia zginające b).

c)   pojemnościowy przetwornik ciśnienia:

  Detektor czujnika wykonany jest w postaci dwóch płaskich elektrod. Jedna z nich styka się bezpośrednio z medium, którego ciśnienie jest mierzone. Pod wpływem tego ciśnienia elektroda odkształca się stanowiąc memebranę pomiarową. Druga elektroda jest osadzona niezależnie od pierwszej niezależnie od pierwszej w pewnej odległości od niej i nie odkształca się. Jeżeli zatem obie elektrody wykonamy z materiału przewodzącego prąd elektryczny i rozdzielimy je dielektrykiem to powstanie kondensator o pojemności proporcjonalnej do powierzchni okładek i odwrotnie proporcjonalnej do ich odległości między sobą. Ponieważ przy zmianach ciśnienia jedna z elektrod zbliża się i oddala od drugiej, zatem pojemność kondensatora jest funkcją ciśnienia.

d)   tensometryczny przetwornik

   Są to najstarsze obecnie stosowane czujniki do elektrycznego pomiaru ciśnienia. Wykonywane są przeważnie poprzez naklejanie na metalową memebranę elementu tensometrycznego. Element ten najczęściej jest wytwarzany jako układ kilku rezystorów połączonych w mostek oporowy w taki sposób, by dokładnie odzwierciedlał odkształcenia memebrany. Dla niewielkich ciśnień tensometr może być bezpośrednio naniesiony na memebranę w postaci np. napylonej warstwy oporowej na podłożu dielektrycznym.

  Elementy tensometryczne charakteryzują się dużą dokładnością pomiaru, są mało wrażliwe na wstrząsy i zmiany temperatur oraz wilgotności.

e)      piezorezystancyjne krzemowe przetworniki ciśnienia:

   W piezorezystancyjnych przetwornikach ciśnienia z membraną krzemową wykorzystuje się efekt piezorezystywności występujących w monokrystalicznym krzemie. Zjawisko piezorezystancji powoduje, że czułość tensometrów krzemowych jest wielokrotnie większa niż metalowych.

  Elementem reagującym na ciśnienie jest cienka, o grubości od 1 mm do 25mm, kwadratowa lub kołowa memebrana, w którą zaimplantowano piezorezystory. Minimalna ilość piezorezystorów wynosi cztery, najczęściej stosuje się sześć lub dziewięć, z których wybiera się cztery do podłączenia w układ mostka o minimalnym napięciu wyjściowym.

2)      Charakterystyka przetwornika inteligentnego.

      Przetwornik inteligentny składa się z dwóch zasadniczych zespołów: układu pomiarowego i układu przeliczająco – zarządzającego. Zadaniem pierwszego jest wytworzenie sygnału elektrycznego o wartości proporcjonalnej do mierzonej wielkości fizycznej. Układ przeliczający dokonuje skalowania sygnału elektrycznego, często wykonuje jego linearyzację, oraz odpowiada za sposób prezentacji (rodzaj jednostek), komunikację z innymi urządzeniami systemu (np. komputer),. Przyrządy inteligentne są zwykle wyposażone we własny wyświetlacz ciepłokrystaliczny umożliwiający bezpośrednią prezentację wartości zmierzonej na stanowisku pomiarowym.

  Najprostszą definicją współczesnego inteligentnego przyrządu pomiarowego mogło by być stwierdzenie: przyrząd inteligentny jest urządzeniem zdolnym do komunikacji z zewnętrznym układem pomiarowym lub sterowania za pomocą sygnału cyfrowego w oparciu o standardowy protokół komunikacji i z użyciem standardowego interfejsu.

Protokół komunikacji – jest formą wymiany informacji

Interfejs – określa techniczny sposób realizacji wymiany informacji.        

Zadania przetwornika inteligentnego:

-          linearyzacja charakterystyk przetwornika,

-          automatyczne ustawianie zakresu pomiarowego (samoadaptacja),

-          rozpoznawanie i usuwanie błędów przejściowych,

-          rejestrację danych,

-          prezentację zmian mierzonego sygnału w czasie,

-          kompresję danych celem zaoszczędzania pamięci, ale bez utraty informacji,

-          wstępne statystyczne opracowanie danych,

-          sterowanie procesami wizualizacji,

-          autodiagnostykę własnych podzespołów,

-          samonaprawialność,

3)   Schemat podłączenia przetwornika.

4)   Sposoby konfigurowania przetwornika FOXBORO.

  Istnieją trzy sposoby konfigurowania przetwornika FOXBORO:

-          za pomocą komputera podłączonego do przetwornika (modułu)

-          za pomocą klawiatury komunikatora HART

-          za pomocą MENU GLÓWNEGO przetwornika (konfiguracja lokalna)

5)   Menu główne przetwornika FOXBORO.

Calib – wejście w proces kalibracji. Wciśnięcie przycisku Enter powoduje przełączenie pracy przetwornika w tryb OFFLINE, co może spowodować destabilizację pracy regulatora. Konieczne jest zatem przejście regulatorem w tryb pracy ręcznej.

Config – wejście w proces konfiguracji. Wciśnięcie przycisku Enter powoduje przełączenie pracy przetwornika w tryb OFFLINE, co może spowodować destabilizację pracy regulatora. Konieczne jest zatem przejście regulatorem w tryb pracy ręcznej.

View DB – przegląd danych. Umożliwia przegląd wszystkich bieżących ustawień bez możliwości ich zmiany.

TST DSP – sprawdzenie wyświetlacza.

Cancel – anulowanie przeglądu menu.

6)   Menu kalibracji i konfiguracji.

Kalibracja – funkcja ta służy do wyznaczenia: pkt. 0 (wartości różnicy ciśnień dla której przetwornik będzie podawał sygnał do regulatora o wartości I = 4 [mA]

lub p = 0,2 [bar]), oraz zakresu pracy przetwornika (wartości dla której przetwornik podaje do regulatora sygnał max. o wartości I = 20 [mA] lub p = 1,0 [bar]).

Konfiguracja – służy do wyboru rodzaju pracy przetwornika pomiędzy cyfrowym sygnałem wyjściowym (DIGITAL), a sygnałem analogowym (4¸20 mA), umożliwienia identyfikacji przetwornika podczas współpracy z rozbudowanymi systemami komputerowymi, wyzerowania zew., wyboru jednostek mierzonej wartości itp.