ЖУРНАЛ СТА №4/2025

уязвимы к негативному воздействию магнитных полей. Эффективным спо- собом борьбы с подобными искаже- ниями является использование скру- ченных пар проводов для передачи сиг- налов и соблюдение изоляции от сило- вых кабелей, линий управления реле и иных источников магнитного излуче- ния. Аналогично контурам напряже- ния токовые петли тоже сталкиваются с проблемой разнородности потенциа- лов земли, и лучшим решением опять выступает трансформаторная развязка. Несмотря на лучшее противодей- ствие шумам, токовые петли предъ- являют повышенные требования к приёмнику: необходим дополнитель- ный этап преобразования тока в на- пряжение, а также часто требуется опе- рация сдвига уровня сигнала для воз- вращения исходного нулевого уровня. Особенно проблематичной оказывает- ся прямая мультиплексировка двух- проводных петель 4…20 мА, поскольку необходимо поддерживать постоянное питание контура для избегания задер- жек восстановления сигнала усилите- лем. Показательная схема типичной токовой петли приведена на рис. 14. Большинство существующих мульти- плексоров испытывают затруднения с совместимым напряжением питания, поэтому процедуры преобразования и выравнивания уровней проводятся за- ранее, что добавляет издержки на сто- роне приёмника. Тем не менее именно токовые петли завоевали статус стан- дарта для множества важнейших задач автоматизации благодаря своему на- дёжному иммунитету к помехам. Частотные сигналы уступают по по- пулярности аналоговым сигналам на- пряжения и тока, но имеют очевидные достоинства. Фиксированные по часто- те сигналы обладают цифровой приро- дой и показывают высокий уровень устойчивости к постороннему шуму и помехам извне. Используются они иногда просто потому, что иной тип сигнала оказался неэффективным. Есть также классы датчиков, естественным образом продуцирующих периодиче- ские последовательности импульсов, такие как турбинные расходомеры или расходомеры, основанные на эффекте вихревого следа. Модули приёма ча- стотных сигналов серий SCM5B45, 8B45, DSCA45 и MAQ20-FREQ принимают как сигналы уровня ТТЛ, так и переменно- го тока, конвертируя их частоту в про- порциональный выходной сигнал на- пряжения (0…5 В или 0…10 В посто- янного тока). Входные частоты могут доходить до 100 кГц. Критерии выбора уровня сигнала, помехи и воздействия Отсутствует универсальный рецепт выбора оптимального типа и уровня сигнала для приёмного оборудования, но существуют весомые аргументы, ка- сающиеся массовых измерений. Преж- де всего, затраты на прокладку кабель- ной инфраструктуры и трудозатраты играют важную роль в общей экономи- ке владения оборудованием. Во-вто- рых, важна способность системы опе- ративно выявлять неисправности, та- кие как обрыв или короткое замыка- ние в кабеле. Наконец, убытки пред- приятий от аварийного останова про- изводства оцениваются от десятков ты- сяч до полумиллиона долларов в час, поэтому целесообразнее заменить от- казавший прибор временно рабочим СТА 4/2025 54 www.cta.ru ОБ ЗОРЫ Сопротивление линии Смещение уровня 24–36VDC питание петли 4–20mA преобразователь – + A 0–5VDC 1–5VDC 250Ω Рис. 14. Токовая петля Таблица 3. Основные источники ошибок и способы их устранения Тип сигнала Стандартный диапазон Напряжение От 0 до 500 мВ (нестандартные диапазоны для термопар, терморезисторов и др.) 0…1 В 0…5 В 1…5 В 0…10 В ±1 В ±2,5 В ±5 В ±10 В Ток 0…1 мА 0,2…0,5 мА 0…20 мА 4…20 мА 10…50 мА Частота От 0…500 Гц до 0…100 кГц Источник ошибки Возможные решения Ёмкостная связь Экранирование Разнесение кабелей в пространстве Витая пара Магнитная муфта Витая пара Разнесение кабелей в пространстве Устранение контуров заземления Заземление экрана Изоляция Контуры заземления Правильное заземление экрана Изоляция Перенапряжения и переходные процессы/импульсы Экранирование Изоляция Правильный монтаж и установка Правильный выбор оборудования Разнесение кабелей в пространстве Электромагнитные и радиочастотные помехи Экранирование Витая пара Правильный выбор оборудования Алиасинг (наложение) Фильтры на входе Правильный выбор оборудования Проектирование системы – выбор правильной частоты дискретизации Таблица 2. Стандарты выходных сигналов