ЖУРНАЛ СТА №4/2025

дополнительную полосу в спектре вы- ходного сигнала, нарушающую перво- начальную картину. Фильтры нижних частот эффективно удаляют высокоча- стотные составляющие, предотвращая подобное наложение. Чем сильнее спад характеристики фильтра, тем эффек- тивнее подавление ненужных сигна- лов. Серия фильтров серии SCM5B заре- комендовала себя отличным инстру- ментом подавления спектральных ис- кажений. Ещё один важный фактор – частота дискретизации. Она должна значитель- но превышать верхнюю границу полез- ных частот сигнала, минимум в три-де- сять раз. Степень превышения зависит от крутизны среза фильтра. Необходимо помнить, что наложение спектра не подлежит восстановлению и сохраняет- ся в дальнейшем цифровом сигнале. Теория измерений на практике Приведённые ниже примеры нагляд- но демонстрируют типичные пробле- мы, возникающие при проектировании систем преобразования сигналов и последующей установке оборудования, а также иллюстрируют оптимальные подходы к их решению. Описываемые случаи соответствуют реальным ситуа- циям, в которых успешное устранение неполадок стало возможным благодаря применениюпродуктов линейки SCM5B и проверенных инженерных практик. Автоматизированный производи- тель оборудования использовал сигна- лы напряжения 0–10 В постоянного то- ка для передачи команд управления и получения обратной связи между управляющим центром и двигателями сервосистемы. Монтаж оборудования проводился на обычном производ- ственном участке, где кабельная трас- са составляла около 76 метров. Про- ектировщики приняли меры предосто- рожности при укладке сигнальных ка- белей, стараясь защитить их от сторон- них воздействий. Однако установка яв- лялась ключевым элементом техноло- гического цикла, где малейшие нару- шения точности позиционирования объектов приводили к большому коли- честву брака и финансовым убыткам. На рис. 17 представлена оригиналь- ная схема системы, выделяющая очаги возникновения проблем. Основными причинами неудовлетворительного функционирования оказались электро- магнитные наводки от смежного обору- дования и наличие паразитного конту- ра заземления. Решением проблемы стало введение преобразователей сиг- налов и выполнение оптимальной ком- поновки кабелей. Модуль SCM5B39 пре- образовывал сигнал 0…10 В в токовый сигнал 4…20 мА, защищая его от помех и снимая проблему синфазных напря- жений. Витая экранированная пара ка- белей позволяла минимизировать элек- тромагнитные влияния. На другом кон- це цепи установлен модуль SCM5B32, восстанавливающий исходный сигнал 0…10 В и завершивший цикл управле- ния двигателем. Он также защищал вход от помех и заземления. Дополни- тельно настройки полосы пропускания модулей адаптированы под динамику контура управления, что позволило уве- личить устойчивость к высокочастот- нымшумам, сохранив при этом быстро- действие и точность системы. Особен- ностью таких контуров является требо- вание сверхмалого масштаба измене- ния управляющего сигнала, что ставит жёсткие ограничения на качество обра- ботки сигнала. Некорректно выполнен- ные узлы изоляции могут добавить су- щественные шумы, разрушающие по- лезные сигналы. Продукция Dataforth специально разрабатывалась с учётом минимизации собственного шума и га- рантировала сохранение отношения сигнал-шум на требуемом уровне. Ещё один пример: производство алю- миния, основанное на процессах элек- тролиза в специальных ваннах (элек- тролизёрах). Современный алюминие- вый завод может содержать тысячи та- ких ванн, каждая из которых оснащена стальным корпусом с внутренней уголь- ной облицовкой. Аноды, подвешенные на шинах, снабжаются электричеством для осуществления реакции выделения чистого алюминия из руды. Процесс электролиза управляется подачей на- пряжения и мониторингом износа ано- дов. Ключевой задачей является точное измерение падения напряжения на каждом электролизёре. При прохожде- нии большого тока (десятки тысяч ам- пер) наблюдаются колебания напряже- ния, достигающие нескольких вольт. За- мена отработавших анодов является до- рогостоящей операцией, поэтому пра- вильный мониторинг состояния элек- тролизёра позволяет повысить про- изводительность и снизить затраты. Ти- пичные проблемы данной задачи вклю- СТА 4/2025 57 www.cta.ru ОБ ЗОРЫ Рис. 17. Применение в процессе плавки алюминия Напряжение 4–6 В на редукционной ячейке указывает на нормальную работу. Дуга создаёт помехи в управляющем сигнале. Полоса пропускания модуля SCM5B31 составляет 0,5 Гц. Изолирующий барьер 1500V изоляция SCM5B31 Контроллер Позиционер электрода M Редукционные ячейки Сварной спай термопары Железо (Fe) Изолятор Констанан (Cu-Ni) Заземление установки Заземление системы Термогильза Термопара Встроенный барьер изоляции SCM5B47 Общий изолированный сигнал а b c Рис. 18. Заземление термопары: a) конструкция термопары, b) монтаж термопары, c) заземлённая измерительная петля термопары