産業用計装の分野では、レベルトランスミッターは、タンク、容器、その他のコンテナ内の液体または固体のレベルを正確に測定する上で重要な役割を果たします。レベルトランスミッターの機能の重要な側面は、その信号変換方法です。これは、物理レベルの測定値を、制御システムが読み取り、処理、利用できる電気信号に変換するために不可欠です。レベルトランスミッターの大手サプライヤーとして、当社はこれらの信号変換技術の重要性と、それが測定システム全体の性能と信頼性に及ぼす影響を深く理解しています。
1. レベル発信器と信号変換について理解する
レベルトランスミッターは、定義された空間内の物質のレベルを測定し、この情報をより利用可能な形式に変換するように設計されています。レベルトランスミッターの基本原理には、レベルを感知し、その物理量を電圧、電流、デジタル信号などの電気信号に変換することが含まれます。ほとんどの制御システムおよび監視デバイスは電気信号に依存してデータを処理および表示するため、この変換が必要です。
レベルトランスミッタには、超音波式、レーダー式、容量式、静水圧式など、いくつかの種類があります。各タイプにはレベルを測定する独自の方法がありますが、信号変換の必要性は共通しています。たとえば、超音波レベル発信器は、液体または固体の表面に向けて超音波を放射し、波が跳ね返るまでの時間を測定します。この時間測定値はレベル測定値に変換され、さらに電気信号に変換されます。
2. 一般的な信号変換方式
2.1 アナログ信号変換
レベルトランスミッターで最も広く使用されている信号変換方式の 1 つはアナログ信号変換です。この方法では、レベル測定値が連続電気信号、通常は電流または電圧に変換されます。産業用アプリケーションで使用される最も一般的なアナログ信号は、4 ～ 20 mA の電流信号です。
4 ～ 20 mA 信号にはいくつかの利点があります。まず、電気的干渉の影響を比較的受けにくいため、長距離伝送に適しています。 2 番目に、4 mA 信号はゼロまたは最小レベルを示すために使用でき、20 mA 信号は最大レベルを示します。これにより、4 mA 未満または 20 mA を超える信号はトランスミッターまたは測定システムに問題があることを示す可能性があるため、障害を簡単に特定できます。
たとえば、静水圧レベル伝送器では、液柱によって加えられる圧力は液面に比例します。トランスミッター内の圧力センサーは、この圧力をアナログ電圧信号に変換し、その後調整されて 4 ～ 20 mA の電流信号に変換されます。この信号は、さらなる処理と監視のために制御室またはデータ収集システムに送信できます。
2.2 デジタル信号変換
技術の進歩に伴い、レベルトランスミッタではデジタル信号変換がますます一般的になってきました。デジタル信号はディスクリートのバイナリベースの信号であり、アナログ信号に比べていくつかの利点があります。より正確で、ノイズが少なく、より多くの情報を運ぶことができます。
レベルトランスミッターで使用される一般的なデジタル通信プロトコルの 1 つは、HART (Highway Addressable Remote Transducer) です。 HART はアナログ通信とデジタル通信を組み合わせており、4 ～ 20 mA のアナログ信号を基本的なレベル測定に使用できる一方、デジタル信号を使用して診断データ、校正パラメータ、構成設定などの追加情報を送信できます。
もう 1 つの人気のあるデジタル プロトコルは Modbus です。 Modbus は、複数のデバイスが単一のネットワーク上で通信できるようにするシリアル通信プロトコルです。 Modbus 出力を備えたレベルトランスミッタは、大規模な産業用制御システムに簡単に統合でき、集中監視と制御が可能になります。
たとえば、私たちのSP38M UART出力多変数センサーデジタル信号変換技術を利用して、正確で信頼性の高いレベル測定を提供します。データをデジタル形式で出力できるため、さまざまな制御システムやソフトウェア アプリケーションと簡単に接続できます。
2.3 周波数信号変換
一部のレベルトランスミッターでは、周波数信号変換が使用されます。レベル測定値は周波数信号に変換され、信号の周波数はレベルに比例します。周波数信号は、長距離にわたって測定を送信する必要があるアプリケーションや、高分解能の測定が必要なアプリケーションでよく使用されます。
たとえば、一部の容量性レベル送信機では、レベル変化による静電容量の変化が周波数信号に変換されます。この周波数信号は受信機に送信され、そこでレベル測定値に変換されます。
3. 信号変換コンポーネントと考慮事項
3.1 信号コンバータ
信号変換を実行するために、レベルトランスミッタは通常、信号コンバータを使用します。これらのコンバータは、送信機に統合することも、外部デバイスにすることもできます。信号コンバータは、生のセンサー信号を増幅、フィルタリングし、目的の出力信号に線形変換するように設計されています。
たとえば、アナログ - アナログ コンバータを使用して、センサーからの低レベル電圧信号を 4 ～ 20 mA の電流信号に変換できます。デジタル - アナログ コンバーター (DAC) およびアナログ - デジタル コンバーター (ADC) は、デジタル信号処理でデジタル信号とアナログ信号の間で変換するために使用されます。
3.2 校正
正確な信号変換には、レベルトランスミッタの適切な校正が必要です。キャリブレーションにより、出力信号が実際のレベル測定値に直接比例することが保証されます。ほとんどのレベル発信器は、現場または実験室環境で校正できます。校正中、既知のレベルが送信機に適用され、それに応じて出力信号が調整されます。
3.3 互換性
レベル発信器を選択する際には、信号変換方式と既存の制御システムや監視装置との互換性を考慮することが重要です。たとえば、制御システムが 4 ～ 20 mA 信号のみを受け入れる場合は、4 ～ 20 mA 出力のレベルトランスミッタを選択する必要があります。同様に、システムが Modbus などの特定のデジタル通信プロトコルを使用する場合、送信機はそのプロトコルと互換性がある必要があります。
4. 当社製品とその信号変換機能
評判の高いレベルトランスミッターのサプライヤーとして、当社は高度な信号変換機能を備えた幅広い製品を提供しています。
私たちのLCD11 フィールド表示計器は、さまざまなレベル発信器と組み合わせて使用できる多用途のデバイスです。アナログやデジタルなどのさまざまなタイプの信号を受信でき、レベル測定を明確に視覚的に表示します。この機器は信号変換もサポートしており、目的の信号形式を出力するように構成できるため、さまざまな産業用途に適しています。
のSMP131 - TSD - S ゲージ圧力伝送器も当社の高品質製品の 1 つです。高度な信号変換技術を使用して、液面に関連する圧力測定を正確な電気信号に変換します。アナログ出力オプションとデジタル出力オプションの両方をサポートし、さまざまなシステム要件に柔軟に対応します。
5. 調達に関するお問い合わせ
効率的な信号変換方式を備えた信頼性の高いレベルトランスミッタをお探しの場合は、当社がお手伝いいたします。当社の専門家チームは、レベル測定と信号変換の分野で豊富な知識と経験を持っています。当社は、お客様の特定のアプリケーション要件に合わせてカスタマイズされたソリューションを提供できます。
小規模プロジェクトでレベルトランスミッターが必要な場合でも、大規模な産業設備でレベルトランスミッタが必要な場合でも、当社はお客様のニーズを満たす適切な製品と専門知識を備えています。調達要件について今すぐお問い合わせいただき、レベル測定システムの精度と信頼性の向上に向けた第一歩を踏み出しましょう。
参考文献
- TG ベックウィズ、オランダ州バック、RD 州マランゴニ (2007)。機械的測定。アディソン - ウェスリー。
- EO ドーベリン、DL シェパード (2011)。測定システム: アプリケーションと設計。ワイリー。
- フラデン、J. (2016)。最新センサーのハンドブック: 物理学、設計、およびアプリケーション。スプリンガー。
