Ένας μετατροπέας ρεύματος είναι μια συσκευή που καλύπτει τα σήματα εναλλασσόμενου ή συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος σε αναλογικά σήματα οργάνων, έτσι ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν και να ερμηνευθούν εύκολα από ορισμένα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου. Τις περισσότερες φορές δεν μοιάζουν πολύ εξωτερικά. έχουν συνήθως τετράγωνο ή ορθογώνιο σχήμα και μπορεί να μοιάζουν με φορητό ηχείο με υποδοχές για καλώδια εισόδου και εξόδου. Ωστόσο, η λειτουργία τους είναι πολύ σημαντική για μια σειρά διαφορετικών μηχανικών λειτουργιών. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι απαραίτητη για τη λειτουργία πολλών τύπων μηχανημάτων και διεργασιών υψηλής ισχύος στην κατασκευή και σε άλλα βιομηχανικά περιβάλλοντα. Ωστόσο, η απλή σύνδεση μηχανών σε πρίζες δεν είναι πάντα η καλύτερη λύση, και εδώ μπαίνουν οι μετατροπείς. Η συσκευή παίρνει την ακατέργαστη ενέργεια από την πηγή και τη μετατρέπει ακριβώς στις ονομασίες που απαιτούνται από το μηχάνημα στην πλευρά εισόδου. Η μηχανική πίσω από το πώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι αρκετά περίπλοκη, αλλά το απλό γεγονός της λειτουργίας της είναι η πιο σημαντική πτυχή στις περισσότερες περιπτώσεις.
Μετατροπείς Γενικά
Γενικά, ο όρος «μορφοτροπέας» χρησιμοποιείται για οποιαδήποτε συσκευή ή μηχανισμό που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε άλλες μορφές ενέργειας. Οι μετατροπείς είναι συνήθως μέρος των ηχείων, για παράδειγμα, που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε ηχητική ενέργεια. στους μετατροπείς πίεσης, μετατρέπονται σε ηλεκτρική σηματοδότηση. Ο συνδυασμένος όρος “μορφοτροπέας ρεύματος”, ωστόσο, χρησιμοποιείται συνήθως αποκλειστικά σε ρυθμίσεις που απαιτούν τη μετατροπή σημάτων ηλεκτρικού ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) ή συνεχούς ρεύματος (DC) σε βάση αναλογικού σήματος. Μετατρέπουν τη μετρούμενη τιμή ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος ή συνεχούς ρεύματος, ίσως την παροχή ρεύματος σε κινητήρα ή αντλία, είτε σε τιμή αναλογικής διεργασίας DC 4-20 milliamp (mA) είτε σε πνευματικό σήμα 3-15 psi για συστήματα πνευματικού ελέγχου. Αυτές οι συσκευές συνήθως φαίνεται να λειτουργούν με κανονική ηλεκτρική ενέργεια, αλλά ο μορφοτροπέας ρυθμίζει την ενέργεια και την έξοδο.
Βασικές χρήσεις
Οι μορφοτροπείς ρεύματος άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως κατά τις δεκαετίες του 1970 και του 80, καθώς οι μεγάλες μονάδες επεξεργασίας, όπως τα διυλιστήρια πετρελαίου, ηλεκτρονικά δημιουργήθηκαν. Τα περισσότερα είχαν ελεγχθεί από συστήματα πνευματικού ελέγχου μέχρι εκείνο το σημείο, λόγω της εγγενούς ασφάλειας των πνευματικών σε εύφλεκτα και εκρηκτικά περιβάλλοντα. Προκειμένου οι υπολογιστές να χρησιμοποιούν τις πληροφορίες πραγματικού χρόνου που προέρχονται από τους πολλούς πομπούς πνευματικών διεργασιών που μετρούν θερμοκρασίες, πιέσεις, ροές, επίπεδα και άλλες μεταβλητές, οι πνευματικές τους έξοδοι έπρεπε να μετατραπούν σε ηλεκτρονικά σήματα χρησιμοποιώντας πίεση.
Υπήρχαν επίσης εκατοντάδες πνευματικά ενεργοποιούμενες βαλβίδες ελέγχου σε αυτές τις εγκαταστάσεις, οι οποίες έπρεπε να λαμβάνουν τις οδηγίες εξόδου τους από τον υπολογιστή ελέγχου. Στις περισσότερες περιπτώσεις αυτοί οι υπολογιστές έστελναν σήματα ως σήματα αναλογικού ρεύματος DC 4-20 mA. Αυτό απαιτούσε μετατροπή ρεύματος σε πνευματικό. Η βιομηχανία σύντομα ονόμασε αυτούς τους μετατροπείς I σε P ή I/P, με το “I” να υποδηλώνει την τρέχουσα είσοδο και το “P” να σημαίνει την πνευματική έξοδο.
Σημασία των Μαγνητικών Πεδίων
Οι περισσότεροι μετατροπείς I/P μετατρέπουν τα ηλεκτρονικά τους σήματα σε πνευματικά περνώντας το ρεύμα μέσω ενός περιτυλιγμένου πηνίου σε ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο διαμορφώνει ένα ακροφύσιο αντίθλιψης σε ένα πνευματικό πιλοτικό κύκλωμα που παρέχει την πνευματική έξοδο 3-15 psi. Η πίεση στις τρέχουσες συσκευές χρησιμοποιεί διαφράγματα πίεσης που συνδέονται μηχανικά με διεγερμένους μετρητές τάσης, πιεζομετρικούς αισθητήρες ή αισθητήρες χωρητικότητας που οδηγούν ένα τμήμα ενισχυτή εξόδου. Στη συνέχεια μεταδίδουν την απαιτούμενη έξοδο ρεύματος συνεχούς ρεύματος 4-20 mA στα συστήματα ελέγχου.
Συσκευές Μετατροπής
Σχετικά με τον κλάδο των ελέγχων, ο όρος χρησιμοποιείται επίσης για τον ορισμό συγκεκριμένων συσκευών μετατροπής. Αυτές οι συσκευές αλλάζουν τα σήματα αναλογικής διεργασίας DC 4-20 mA σε αναλογικά πνευματικά σήματα 3-15 psi για να ενεργοποιήσουν αναλογικές βαλβίδες πνευματικού ελέγχου ή για να μετατρέψουν τα σήματα πίεσης σε αναλογικά σήματα αναλογικής διεργασίας DC 4-20 mA. Αυτές οι μετρήσεις χρησιμοποιούνται συνήθως για να περιγράψουν μια διαδικασία που λειτουργεί κανονικά. Με τη μετατροπή των πραγματικών σημάτων από ένα όργανο σε αυτές τις τυποποιημένες περιοχές, οι μετρήσεις που βρίσκονται εκτός αυτών των περιοχών μπορούν να σημειωθούν και να χρησιμοποιηθούν στα διαγνωστικά.
Μετατροπείς ειδικών αισθητήρων
Ορισμένοι τύποι αισθητήρων, συνήθως αυτοί που μετρούν τη μαγνητική ροή ενός αγωγού ισχύος για την ανίχνευση των ρευμάτων κινητήρα μετάδοσης κίνησης για μηχανήματα και εξοπλισμό διεργασίας, μπορούν επίσης να φέρουν το όνομα του μορφοτροπέα ρεύματος. Αυτά συνήθως αφορούν τη μετάδοση ενός αναλογικού σήματος milliamp ή τάσης στα συστήματα ελέγχου.
Οι μετατροπείς συμπαγούς πυρήνα έχουν μετασχηματιστές δακτυλίου κλειστού βρόχου που πρέπει να γλιστρήσουν πάνω από το προσωρινά ανοιχτό άκρο ενός αγωγού ισχύος. Οι μορφοτροπείς διαχωρισμένου πυρήνα, από την άλλη πλευρά, έχουν μια αρθρωτή πλευρά του δακτυλίου του μετασχηματιστή που μπορεί να ανοίξει προσωρινά για να επιτρέψει στον δακτύλιο να γλιστρήσει γύρω από έναν αγωγό που δεν μπορεί να αποσυνδεθεί. Συνήθως ενσωματώνουν ανορθωτή και ρυθμιζόμενο κύκλωμα κλιματισμού εξόδου για να επιτρέπουν συγκεκριμένες βαθμονομήσεις για αναλογικά συστήματα ελέγχου.