Montage av signalomvandlare
Den huvudsakliga uppgiften för en signalomvandlare är precis som namnet anger att omvandla en sensorsignal till en för ett instrument eller styrsystem, hanterbar signal. Många styrsystem har direktingångar för olika typer av sensorer och kan på så sätt hantera sensorer på egen hand. Detta kan dock ge oönskad inverkan på signalen eftersom signalen inte är isolerad från resten av systemet och de flesta signaler från sensorer är väldigt små och av den anledningen är känsliga för störningar och annan yttre påverkan. Lång kabeldragning i en processanläggning ökar självklart risken för störningar från andra apparater om inte detta görs på ett kontrollerat sätt och med rätt typ av kablage.
En omvandlares uppgift är att på bästa möjliga sätt hantera den lilla sensorsignalen, förstärka, och vid behov korrigera den samt i de flesta fall galvaniskt isolera sensorn från övrig utrustning för att på så sätt undvika mätfel.
Detta gör att mätsignalen blir mycket säkrare och kan sändas över mycket längre avstånd och ge ett mer korrekt mätvärde.
Vi skall här fokusera på signaler från olika typer av temperatursensorer och hur man på bästa sätt monterar en signalomvandlare i ett temperaturinstrument.
Man pratar oftast om tre olika monteringsmodeller, huvudmonterade, skenmonterade och fälthusmonterade omvandlare.
Huvudmonterad
En huvudmonterad omvandlare monteras tillsammans med sensorn i ett s.k. kopplingshuvud vari sensor och omvandlare har sin gemensamma kontaktpunkt. Här pratar man också om olika standarder och idag är den vanligaste standarden DIN 43729 Form B vilket möjliggör en yttre diameter på 44mm för omvandlaren. När man använder den huvudmonterade omvandlaren är det viktigt att ta hänsyn till den omgivningstemperatur instrumentet skall befinna sig i. En huvudmonterad omvandlare, detta gäller oftast även skenmonterade omvandlare, skall inte utsättas för omgivningstemperaturer som överstiger + 85 °C eller är lägre än – 40° C.
Vid val av instrument är det viktigt att sensorn byggs på ett sätt att dessa parametrar tillgodoses. T.ex om processtemperaturen är väldigt hög är det viktigt att instrumentet förses med ett halsrör som gör att temperaturen i kopplingshuset inte överstiger + 85 °C. På samma sätt bör en huvudmonterad omvandlare inte monteras utomhus där risken för temperaturer under – 40 °C förekommer. Observera att strålningsvärme från omgivande utrustning och solstrålar skall beaktas. För termoelement sker kompensation för kalla lödstället direkt på omvandlares anslutningsplintar mha av en inbyggd temperatursensor som mäter plinttemperaturen, en s.k. CJC givare. För extra noggrann kompensering kan i vissa fall en extern givare monteras direkt i anslutnings punkten, en extern CJC givare.
Skenmonterad
En skenmonterad omvandlare är som namnet anger en omvandlare monterad i en kapsling på en DIN skena, även kallad Top hat rail IEC/EN 60715. Detta är ett av de äldsta sätten att montera en omvandlare, även om andra mer apparat box liknande versioner har förekommit. En skenmonterad omvandlare är avsedd att monteras i ett skåp lämpligt placerat i en anläggning. Placeringen av skåpet påverkas av flera faktorer som effektiv ledningsdragning, störkällor och önskan om tillgänglighet. Viktigt är att planera ledningsdragning i skåpet för att minimera inverkan av elektriska störning från kablar och andra apparater (inom och utanför skåpet) liksom påverkan från värme/kyl-källor (matningsdon, styrsystem etc.) och respektera omvandlarens specificerade omgivningstemperatur. För termoelement anslutna till omvandlare i skåp är det viktigt att säkerställa en obruten termoelementkedja ända in till omvandlarens anslutningsplint där kompensation för det kalla lödstället sker, dvs förlängnings/kompensationskabel + radplintar av termoelementmaterial.
Fälthusmonterad
En fälthusomvandlare motsvarar i princip en kombination av en skenmonterad och en huvudmonterad omvandlare vartill en sensor måste anslutas. Den ryms normalt i ett stabilt hölje som avses att monteras i processen på distans från styrsystemet. Ofta finns det också en lokal display eller indikering som anger det aktuella mätvärdet och dessutom ges möjlighet till ändringar i inställningar lokalt på enheten.
Vilken monteringsmetod är lämpligast?
Beslutet vilken monteringsmetod som är den bästa vid varje tillfälle avgörs naturligtvis av de lokala betingelserna för systemet. Instrumentteknikern eller systemansvarig måsta överväga vilket som är lämpligast för just sin anläggning.
Om platsen kan anses innehålla störkällor är det alltid bäst att arbeta med starkare signaler, alltså utsignalen från en omvandlare som då oftast är en analog 4-20 mA-signal eller någon digital variant. Industriellt används ofta HART, ProfiBUS, FF eller andra digitala busskommunikationer. HART är en väldigt vanligt förekommande fältbuskommunikation som överlagras 4-20 mA-signalen och ger mer möjligheter för övervakning av sensorn.
Det är rent av svårt att ange när en skenmonterad central mätomvandlare är bättre än den huvudmonterade men ett skäl kan vara bättre och lättare tillgänglighet. Omvandlarna finns då oftast lättillgängligt placerade på golvplanet eller centraliserade i kontrollrummen och man slipper olägenheten att klättra runt i processanläggningen.
Dock är trenden att mätomvandlaren skall befinna sig så nära sensorn som möjligt för att undvika störningar. Dessutom är en modern omvandlare väldigt tillförlitlig så risken för funktionsbortfall är liten.
En fältmonterad omvandlare kombineras som tidigare nämnts ofta med en indikeringsenhet eller display. Denna ger då också i vissa fall möjlighet till ändringar av mätparametrar som kan vara av nytta. Modellen är mest förekommande i processanläggningar där mätpunkterna är otillgängliga och inte alltför sällan i explosiv miljö då man vid service slipper koppla in extra utrustning med krav på Ex-märkning.
Det finns alltså inget generellt svar på frågan var omvandlaren bör eller skall monteras. Som visats här är det väldigt mycket upp till de lokala betingelserna som måste avgöra vilka egenskaper som skall prioriteras.