Подключение датчика давления: схемы и питание

Схема подключения датчика давления зависит от его электрического исполнения, выходного сигнала, количества проводов, питания и типа входа принимающего устройства. Универсальной схемы и распиновки для всех датчиков давления нет.

Перед подключением необходимо определить характеристики конкретного датчика и использовать его электрическую схему. Одинаковое количество проводов или внешне похожий разъем не означают одинакового назначения контактов.

Что нужно определить перед подключением датчика давления

До начала работ необходимо сопоставить электрические характеристики датчика и принимающего оборудования.

Проверьте:

• модель и исполнение датчика;
• тип выходного сигнала;
• требуемое питание;
• количество проводов;
• назначение контактов или проводников;
• тип электрического разъема;
• тип входа принимающего устройства;
• допустимую схему соединения;
• требования к экрану и заземлению, если они предусмотрены.

Основным источником этих данных должна быть документация конкретного изделия. Назначение контактов нельзя определять только по внешнему виду разъема или цвету проводов.

Подключение зависит от типа выходного сигнала, питания датчика и характеристик принимающего входа.

Какие выходные сигналы используют датчики давления

Тип выходного сигнала определяет способ передачи измеренного значения и требования к входу принимающего оборудования. Для подключения важно сначала определить выход датчика, а уже затем выбирать электрическую схему.

Токовый выход

В промышленных преобразователях давления применяется токовый выход, в том числе 4–20 мА. Значение тока в установленном диапазоне соответствует измеряемому давлению.

Распространенный вариант – двухпроводная токовая петля, в которой питание преобразователя и передача сигнала выполняются по одной цепи. Однако наличие выхода 4–20 мА само по себе не означает, что конкретный датчик обязательно подключается по двухпроводной схеме.

Принимающее оборудование должно иметь совместимый токовый вход, а параметры питания и нагрузки цепи должны соответствовать требованиям преобразователя.

Выход по напряжению

Датчик с выходом по напряжению формирует напряжение, соответствующее измеряемому давлению. Для подключения необходимо согласовать выход датчика с аналоговым входом принимающего оборудования.

Учитывают питание, сигнальный выход, общий провод, диапазон выходного сигнала и допустимый диапазон входа. Единого диапазона напряжения для всех датчиков давления нет.

Цифровой выход или интерфейс

Некоторые промышленные датчики и преобразователи передают данные в цифровой форме. В этом случае способ соединения определяется используемым интерфейсом и документацией оборудования.

Схемы аналоговых выходов 4–20 мА или напряжения на цифровые интерфейсы не распространяются.

Схемы подключения датчика давления

Датчики давления могут иметь 2-, 3- и 4-проводное электрическое исполнение. Количество проводов само по себе не определяет схему: необходимо знать назначение контактов, тип выхода, питание и параметры принимающего входа.

Схемы ниже показывают типовую функциональную логику. Фактическое подключение выполняют по документации конкретного датчика.

Количество проводов и назначение цепей зависят от электрического исполнения конкретного датчика давления.

Двухпроводная схема подключения

В распространенной двухпроводной схеме с выходом 4–20 мА питание преобразователя и передача измерительного сигнала выполняются по одной токовой петле:

Источник питания → датчик давления → аналоговый токовый вход или нагрузка → возврат к источнику питания.

Все элементы токовой петли включены в одну последовательную цепь, поэтому через них протекает один и тот же измерительный ток.

Перед подключением проверяют полярность, требования к питанию, параметры аналогового входа и допустимую суммарную нагрузку петли. Эти характеристики берут из документации конкретного оборудования.

Не каждый двухпроводный датчик имеет выход 4–20 мА, поэтому количество проводов нельзя использовать как единственный критерий выбора схемы.

В типовой двухпроводной токовой петле питание преобразователя и передача сигнала выполняются по одной цепи.

Трехпроводная схема подключения

В типовом трехпроводном исполнении используются отдельные цепи:

• питание;
• общий провод;
• сигнальный выход.

Сигнальный выход подключают к совместимому аналоговому входу, а питание и общий провод – согласно схемам датчика и принимающего оборудования.

В отличие от типовой двухпроводной токовой петли, сигнальный провод здесь функционально отделен от проводника питания. При этом трехпроводное исполнение не определяет автоматически тип выходного сигнала или назначение контактов – эти данные необходимо брать из документации конкретного изделия.

Четырехпроводная схема подключения

В некоторых четырехпроводных исполнениях питание и сигнальная цепь разделены:

Питание + / питание −

Сигнал + / сигнал −

Такая схема применима только к устройствам, для которых она предусмотрена производителем. Наличие четырех проводов само по себе не подтверждает именно такое назначение.

4-проводную схему датчика давления нельзя отождествлять с 4-проводным подключением термосопротивления. В первом случае речь идет об электрическом исполнении преобразователя давления, а назначение каждого проводника определяется его документацией.

Подключение датчика давления с выходом по напряжению

Для датчика с выходом по напряжению типовая функциональная схема выглядит так:

Питание → датчик

Сигнальный выход → аналоговый вход

Общий провод → соответствующая общая точка цепи

Перед подключением необходимо согласовать диапазон выходного сигнала с диапазоном аналогового входа, проверить питание, организацию общего потенциала и допустимую нагрузку выхода, если она нормируется.

Несоответствие диапазонов не всегда означает отсутствие сигнала: принимающее устройство может получать напряжение, но неправильно интерпретировать его или использовать только часть доступного диапазона измерения.

Конкретное назначение контактов определяется документацией датчика и принимающего устройства.

Подключение датчика давления к ПЛК

При подключении датчика давления к ПЛК сначала определяют тип аналогового входа:

датчик 4–20 мА → совместимый токовый вход;

датчик с выходом по напряжению → совместимый вход напряжения.

Затем проверяют питание датчика, диапазоны сигналов, организацию общей цепи и требуемую конфигурацию входа. Для токового сигнала дополнительно необходимо учитывать электрическую организацию цепи – например, активный или пассивный характер входа, если такое разделение предусмотрено производителем.

Важно проверить не только наличие у ПЛК аналогового входа, но и поддерживаемый им тип сигнала. Аналоговый вход напряжения нельзя использовать как прямую замену токовому входу без схемного решения, предусмотренного документацией оборудования.

Тип выходного сигнала датчика должен соответствовать типу и настройке аналогового входа ПЛК.

Подключение к измерителю или регулятору

Алгоритм тот же, что и при подключении к ПЛК: выход датчика должен быть электрически совместим со входом прибора.

Нужно проверить тип и диапазон сигнала, питание и схему соединения. Если прибор требует выбрать токовый или напряженческий режим входа, его настраивают в соответствии с выходом датчика.

Настройка типа электрического входа необходима для приема сигнала и относится непосредственно к подключению. Настройка диапазона измеряемого давления, калибровка и регулировка самого датчика – соседние задачи и в этой статье подробно не рассматриваются.

Распиновка датчика давления

Универсальной распиновки датчиков давления нет. Назначение контактов зависит от производителя, модели, исполнения, разъема, типа выхода и схемы питания.

Распиновку определяют по схеме конкретного исполнения. Нельзя переносить назначение контактов с другого датчика только из-за одинакового разъема, количества контактов или принадлежности устройств к одной серии.

Если производитель выпускает несколько электрических исполнений одной модели, перед подключением необходимо идентифицировать именно установленный вариант.

Экранирование и заземление сигнальной линии

В промышленной среде сигнальная линия может подвергаться электромагнитным помехам от силовых кабелей, преобразователей частоты и коммутационного оборудования.

Если производитель или проект предусматривает экранированный кабель, соблюдают требования к его типу, прокладке и подключению экрана. Сигнальные цепи прокладывают относительно силовых линий в соответствии с требованиями документации оборудования и проекта.

Универсальное правило «экран всегда заземлять с одной стороны» применять нельзя – способ подключения зависит от оборудования, топологии системы, проектных решений и организации уравнивания потенциалов.

При подключении необходимо различать:

• экран кабеля;
• сигнальный общий провод;
• функциональное заземление;
• защитное заземление.

Эти цепи выполняют разные функции и не должны объединяться только из-за сходного обозначения на схеме.

Порядок подключения датчика давления

Общий алгоритм:

1. Определите модель и электрическое исполнение.
2. Найдите схему производителя.
3. Проверьте выходной сигнал и требования к питанию.
4. Определите назначение контактов.
5. Проверьте тип и параметры входа принимающего устройства.
6. Убедитесь в совместимости оборудования.
7. Выполните соединения при безопасном состоянии оборудования.
8. Проверьте цепь до подачи питания.
9. Подайте питание.
10. Проверьте наличие и изменение сигнала.

Перед подключением необходимо согласовать электрическое исполнение датчика, питание и характеристики принимающего входа.

Это общий проверочный алгоритм, а не универсальная инструкция для любого оборудования. Если производитель устанавливает другой порядок подключения, проверки или подачи питания, приоритет имеет его документация.

Что проверить после подключения

После подачи питания проверьте:

• наличие требуемого питания;
• отсутствие сообщений об ошибках оборудования;
• наличие выходного сигнала;
• соответствие сигнала ожидаемому диапазону;
• реакцию сигнала на изменение давления;
• корректность показаний принимающего прибора.

Неправильное показание не означает автоматически неисправность датчика. Причиной могут быть ошибка схемы, неправильный тип входа, неверная конфигурация, проблема питания, нарушение контакта или несогласованность диапазонов.

Если схема и параметры подключения проверены, дальнейший поиск причины относится к диагностике всего измерительного канала, а не только датчика.

Типовые ошибки подключения

Конкретные последствия зависят от схемотехники оборудования. Ошибка подключения не означает автоматически повреждение датчика – сначала необходимо проверить цепь по документации конкретных устройств.

Часто задаваемые вопросы