مكيفات الإشارة Signal Conditioners : تساعد على توفير قياسات دقيقة

 

تكييف الإشارة Signal Conditioning هو عملية الحصول على البيانات Data Acquisition ، ويتم استخدام أداة تسمى مكيف الإشارة Signal Conditioner لإجراء هذه العملية. تقوم هذه الأداة بتحويل نوع واحد من الإشارات الكهربائية أو الميكانيكية (إشارة الإدخال Input-Signal) إلى نوع آخر (إشارة خرج Output-Signal). والغرض من ذلك هو تضخيم هذه الإشارة وتحويلها إلى صيغة سهلة القراءة ومتوافقة مع عملية تجميع البيانات أومتوافقة مع منظومة التحكم في الآلة.

 

يساعد مكيف الإشارة Signal Conditioner على توفير قياسات دقيقة ، والتي تعد ضرورية لعملية تجميع بيانات Data Acquisition دقيقة و منظومة التحكم في الماكينة Machine-Control . يمكن لهذه الأدوات أداء عدد إضافي من الوظائف المختلفة.

.

وظائف مكيف الإشارة Functions of a Signal Conditioner

 

تحويل الإشارة Signal Conversion

 

تتمثل الوظيفة الرئيسية لمكيف الإشارة في التقاط الإشارة وتحويلها إلى مستوى أعلى من الإشارة الكهربائية. غالبًا ما يستخدم تحويل الإشارة في التطبيقات الصناعية التي تستخدم مجموعة واسعة من الحساسات/أجهزة الاستشعار Sensors لإجراء القياسات. نظرًا لاختلاف المستشعرات المستخدمة ، قد يلزم تحويل الإشارات المتولدة عن الحساس لتكون قابلة للاستخدام للأجهزة المتصلة بها أيضًا. يمكن تحويل أي إشارة مستشعر Sensor إلى أي إشارة عملية قياسية Standard Process Signal .

.

الخطية Linearization (التحويل إلي إشارة خطية)

 

يمكن لبعض مكيفات الإشارة إجراء عملية خطية Linearization عندما لا يكون للإشارات التي ينتجها المستشعر Sensor علاقة خطية مستقيمة مع القيمة الفيزيائية المقاسة Physical Measurement . هذه هي عملية تفسير الإشارة من البرنامج Software وهي شائعة مع إشارات حساسات المزدوجات الحرارية Thermocouple Signals . تُستخدم هذه الطريقة للوصول إلى دقة أعلى لأن كل مستشعر ليس خطيًا تمامًا. يتم تقييم القيم Parameters الخاصة بالخطية Linearization أثناء معايرة المستشعر ويتم ذكرها في بروتوكول معايرة المستشعر.

.

تضخيم Amplifying الإشارة

 

الخطوة التالية هي تضخيم الإشارة Signal Amplification وعملية زيادة الإشارة للمعالجة أو لرقمنتها Digitization . هناك طريقتان يمكن من خلالها إجراء تضخيم الإشارة ؛ عن طريق زيادة وضوح Resolution إشارة الدخل Input Signal ، أو عن طريق زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء Signal-To-Noise Ratio .

 

عملية تكييف الإشارة يستخدم مجموعة من مكبرات أو مضخمات الإشارة Amplifiers المختلفة لأغراض مختلفة ، بما في ذلك مضخمات الأجهزة Instrumentation Amplifiers ، والتي تم تحسينها للاستخدام مع إشارات التيار المستمر DC Signals ، وتتميز بمعاوقة دخل Input Impedance عالية ، ونسبة رفض عالية للوضع المشترك Common Mode Rejection Ratio (CMRR) ، وكسب/تضخيم Gain مرتفع. مثال آخر لمكيف الإشارة المستخدم للتضخيم هو مضخم العزل Isolation Amplifier ، المصمم لعزل مستويات عالية من التيار المستمر القادمة من الجهاز ولكن يتم تمرير إشارة تيار متردد صغير AC signal أو تمرير إشارة تفاضلية Differential Signal .

.

ترشيح Filtering الإشارة

 

وظيفة أخرى مهمة لمكيف الإشارة هي الترشيح Filtering ، وهذا هو المكان الذي يتم فيه ترشيح الطيف الترددي للإشارة Signal Frequency Spectrum لكي نضمن احتواء الإشارة فقط علي البيانات الصالحة ونمنع أي ضوضاء Noise . يمكن عمل المرشحات Filters إما من عناصر إلكترونية سلبية Passive أو عناصر نشطة Active أو عمل مرشحات من خوارزمية رقمية Digital Algorithm . يستخدم المرشح الخامل Passive Filter فقط المكثفات Capacitors والمقاومات Resistors والملفات الحثية Inductors وله كسب Gain أقصى يساوي واحد. يستخدم المرشح النشط Active Filter مكونات سلبية Passive Components بالإضافة إلى مكونات نشطة Active Components مثل مكبر العمليات Operational Amplifiers والترانزستورات Transistors . مكيفات الإشارة الحديثة تستخدم المرشحات الرقمية Digital Filters لأنها سهلة الضبط ولا تتطلب وجود مكونات وعناصر Hardware . المرشح الرقمي Digital Filter هو مرشح رياضي يستخدم لمعالجة إشارة ، مثل حجب أو تمرير نطاق ترددي معين. تستخدم تلك المرشحات مكونات منطقية Logic Components مثل ASICs أو FPGAs أو في شكل برنامج تسلسلي Sequential Program مع معالج إشارة Signal Processor .

.

تقييم الإشارة والوظائف الذكية

 

لتوفير مزايا إضافية للمستخدم وللعملية Process ، تتمتع مكيفات الإشارة الحديثة بوظائف إضافية لتقييم الإشارة Signal Evaluation والمعالجة المسبقة لبيانات القياس Measurement Data Preprocessing . يساعد هذا في مراقبة وتقييم التحذيرات والإنذارات بشكل مباشر عبر خرج Electrical Switching Output بسرعة. يمكن للوظائف الذكية Smart-Functions الإضافية مثل القناة الحسابية الداخلية internal calculated channel التعامل مع الوظائف الرياضية ، مثل جمع Adding إشارات المستشعرات ، حتى العمليات التكنولوجية مثل وحدة تحكم PID-controller . تساعد هذه الوظائف في الحصول على نظام سريع الاستجابة وتقليل الحمل Load التاتج من جهاز التحكم في الماكينة Machine Control .

.

واجهات Interfaces

 

محولات الإشارات Signal Converters يجب أن تنقل إشارات المستشعر عبر الواجهات القياسية Standard Interfaces والبروتوكولات إلى جهاز التحكم Machine Control . يمكن أن تكون هذه الواجهات تناظرية Analog أو رقمية. الواجهات التناظرية Analog Interfaces الشائعة هي ذات الجهد (+/- 10 فولت) أو إشارات تيار (+/- 20 مللي أمبير) والتي يسهل التعامل معها ولكن كل إشارة تحتاج إلى أسلاك منفصلة. تم تصميم الواجهات الرقمية Digital Interfaces الحديثة كواجهات ناقل قائمة على الإيثرنت Ethernet-Based Bus-Interfaces ( Profinet و Ethercat و Ethernet/IP ) وتسمح بتوصيل عدة مكونات أو أجهزة بسلك واحد فقط. هذا يقلل من الأسلاك ويسمح أيضًا بنقل معلومات إضافية ، مثل المعلومات التشخيصية Diagnostic Information للأجهزة ، وهو أمر مهم للغاية لتقليل أوقات التعطل Down-Times وتسريع الصيانة.

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك أو

*****************************

مواضيع ذات صلة

 

• مبادئ نظام التحكم الموزع Distributed Control System (DCS)

.

• ما هو الفرق بين What Is The Difference Between Plc And Dcs ؟

.

• التحويل من قيمة فيزيائية إلي تيار mA Scaling

.

• التحويل بين إشارة التيار الكهربي بالجذر تربيعي Square Root والإشارة الخطية Linear ma

.

• مهندس أجهزة دقيقة وتحكم Instrumentation and Control Engineer

.

• البئر الحراري الحلزوني Helical Thermowell

.

• مقدمة قياس الحرارة Temperature Measurement

.

• الترمومتر الحراري الكهربائي Thermoelectric Thermometer

.

• مقاومة كاشف الحرارة Resistance Temperature Detector RTD

.

• حساسات درجة الحرارة السطحية للأنابيب Tube Skin Temperature Element

.

• مبين الحرارة مزدوج المعدن Bi-metallic Temperature Gauge

.

• ترمومترات الإنتفاخ الممتلئ Filled Bulb Thermometer

.

• ترمومترات الحرارة القصوى والدنيا Minimum And Maximum Thermometers

.

• الترمومترات مزدوجة المعدن Bi-metallic Temperature Thermometers

.

• ترمومتر البلورات السائلة Liquid Crystal Thermometer LCT

.

الوسوم:Control System, Signal