Одним из передовых решений в области регистрации параметров измерений сегодня являются многоканальные универсальные видеографические регистраторы данных, такие как регистраторы производства Graphtec Corp.
Видеографические регистраторы Graphtec имеют опыт применения практически во всех сферах человеческой деятельности по всему миру: от использования в бытовых условиях до мониторинга сложных лабораторных исследований крупными автомобильными корпорациями, а также компаниями — разработчиками микроэлектроники.
В настоящее время, пройдя все лабораторные испытания для внесения в государственный реестр средств измерения (ГОСРЕЕСТР СИ), данные приборы считаются полноценными системами сбора, хранения и анализа данных, в том числе способными при необходимости сигнализировать о выходе регистрируемых параметров за пределы заданного пользователем диапазона.
Модельный ряд регистраторов Graphtec включает различные конструктивные решения, позволяющие подобрать наиболее оптимальную модель для конкретного процесса или оборудования. Рассмотрим некоторые из доступных моделей подробнее.
Компактный логгер модульного типа GL100
Компактный логгер (регистратор данных) модульного типа GL100 (рис. 1) разработан для регистрации и управления потоками данных, поступающих от сменных блоков-модулей, сенсоров и датчиков (температуры, влажности, освещенности и др.). Входные сменные модули подключаются через специальный разъем, при этом с использованием адаптера-разветвителя можно подсоединить до двух сменных блоков-модулей параллельно (при условии, что они являются разнотипными). Виды датчиков и адаптеров, а также измеряемые ими показатели представлены в табл. 1 и 2. Пример комплектации GL100 для одновременного измерения концентрации СО2 (GS-CO2) и уровня освещенности/ультрафиолета в окружающей среде (GS-LXUV) приведен на рис. 2.
Рис. 1. Логгер GL100
Регистрируемые данные с устройств GL100 могут передаваться в режиме реального времени на компьютер или смартфон с установленным программным обеспечением. Для передачи можно использовать проводной USB-канал или беспроводную связь (при помощи встроенного Wi-Fi-модуля). Беспроводное вещание ведется в соответствии со стандартом IEEE802.11b — как у обычного Wi-Fi-роутера. Дальность устойчивой передачи сигнала — около 40 м при скорости передачи до 500 Мбит/с (зависит от конкретных условий работы аппаратуры).
Рис. 2. Комплектация GL100 с одновременным использованием датчиков GS-CO2 и GS-LXUV
Тип датчикаХарактеристики измерений
GS-CO2 (датчик оценки концентрации СО2)Предельное значение концентрации 9999 ч. м. (число молей)
GS-LXUV (датчик освещенности и оценки количества ультрафиолетового излучения)Предельное значение освещенности — 200 клк
Предельное значение количества ультрафиолетового излучения — 30 мВт/см2
Возможные комбинации одновременного применения датчиков GS
GS-TH и GS-LXUVОдновременное измерение температуры, влажности, освещенности и уровня ультрафиолетового излучения
GS-TH и GS-CO2Одновременное измерение температуры, влажности и уровня концентрации углекислого газа (СО2)
GS-LXUV и GS-CO2Одновременное измерение освещенности, уровня ультрафиолетового излучения и концентрации углекислого газа (СО2). Комплектацию можно увидеть на рис. 2
Благодаря компактным размерам и наличию встроенного Wi-Fi-модуля GL100 оптимально подходит для оперативного мониторинга на местах проведения технологических процессов и операций, в том числе для контроля параметров окружающей среды.
Тип адаптераХарактеристики измерений
GS-4VT (адаптер температуры/напряжения)Представлен в виде модели с 4 каналами винтового типа соединения для измерения напряжения (до 500 В) или температуры в диапазоне термопар типов К или Т и с 4 каналами для логического либо импульсного сигнала
GS-DPA-AC (адаптер токовых клещей)Представлен в виде трех моделей с предельными измеряемыми среднеквадратическими значениями тока в 50, 100 и 200 А. Осуществляет измерение однофазного и трехфазного тока
Регистраторы серий GL240 и GL840
Регистраторы серий GL240 (с 10 каналами) и GL840 (с 20-200 каналами) представляют собой мультифункциональные многоканальные регистраторы данных и предназначены для регистрации, хранения и первичной обработки информации, поступающей от датчиков (преобразователей) измерения различных типов. Эти устройства являются одновременно логгерами температуры, влажности, напряжения, импульса и логики, позволяя параллельно отслеживать и комбинировать несколько типов измерений физических величин.
Рис. 3. Регистратор GL240
Рис. 4. Регистратор GL840
Модель GL240 (рис. 3) имеет входной терминал, который включает 10 винтовых аналоговых каналов, а GL840 (рис. 4), представленный в двух вариантах исполнения (стандартный, GL840-M, и модель высокого напряжения GL840-WV), содержит в обычной комплектации съемный входной терминал с 20 винтовыми аналоговыми каналами (рис. 5). При этом за счет того, что входной терминал у моделей GL840-М и GL840-WV является съемным и конструктивно способен объединяться с аналогичными съемными терминалами гирляндным способом в цепь до 10 единиц (рис. 6), общее число каналов одного устройства данной серии может быть увеличено до 200. Что значительно расширяет возможности применения компактных моделей GL840 для регистрации большого количества параметров, улучшая и оптимизируя процесс сбора и анализа информации.
Рис. 5. Съемный 20-канальный терминал для регистраторов GL840
Рис. 6. Расширение входных каналов у GL840
Кроме того, регистраторы серий GL240 и GL840 способны передавать информацию по беспроводному соединению (рис. 7): эта функция позволяет им взаимодействовать между собой, объединяя устройства всех серий GL, в том числе и модель GL100, в одну комплексную систему. Также модели серий GL могут получать данные и от беспроводных датчиков (преобразователей) сторонних производителей.
Рис. 7. Регистратор GL840 со сменным Wi-Fi-модулем и аккумулятором
Модели серии GL240 могут присоединить к себе по беспроводному соединению одно устройство типа GL100, а регистратор GL840 способен поддерживать потоки данных от пяти таких устройств.
Встроенное в сериях GL240 и GL840 программное обеспечение путем преобразования токовых сигналов позволяет измерять большой спектр наиболее востребованных в производственных сферах физических параметров, таких как: сила тока, напряжение, длина, площадь, объем, скорость, ускорение, частота, масса, энергия, давление, скорость потока, температура, искажение, яркость и концентрация.
При этом благодаря возможности проведения межканальных математических операций (сложение, вычитание, умножение и деление) можно не только увеличить количество вариантов измеряемых величин, но и более широко применять данные устройства, выполняя разнообразные расчеты между показаниями каналов. Например, осуществлять контроль общего объема жидкости в системе, состоящей из нескольких отдельных емкостей, суммируя объемы каждой и выводя полученное общее значение на экран устройства в виде графической последовательности.
Основные технические характеристики моделей GL240 и GL840 приведены в табл. 3.
Параметры и характеристики измеренияМодель
Количество винтовых аналоговых каналов10от 20 до 200
Напряжение20 мВ – 100 В, 1–5 В (полная шкала)
Предельное выдерживаемое напряжение (между каналами, каналом и землей)350 В (одну минуту)350 В (одну минуту)600 В (одну минуту)
Поддерживаемые термопарыТип: K, J, E, T, R, S, B, N, W(Wre5-26)
Платиновые термодатчикиPt100 (IEC751), JPt100 (JIS), Pt1000 (IEC751)
Влажность0–100% при использовании датчика В-530
Импульсный вход4 канала: режим чередующегося расчета, накопительный, моментальный
Логический вход4 канала
Максимальная частота дискретизации записи на канал100 выборок/с
Специальные модели серий GL7000 Plus, GL980, GL2000
GL7000 Plus — мультифункциональный платформенный логгер (модульный регистратор данных, рис. 8), разработанный для проведения объемных комплексных измерений физических величин (напряжения, силы тока, влажности, температуры и прочих параметров). При этом базовый модуль (регистратор-платформа) объединяется в один комплекс с дополнительными подключаемыми модулями сбора информации от сенсорных устройств и датчиков. В общей сложности можно пристыковать до десяти модулей приема данных с возможностью параллельно задействовать до 112 каналов приема.
Рис. 8. Платформенная система сбора данных GL7000Plus
Данная модель может стать оптимальным выбором в сложных высокоспециализированных проектах, где необходим индивидуальный подход к решению конкретных производственных задач.
GL980 — многофункциональная высокочастотная модель с восемью изолированными универсальными входными BNC-каналами, позволяющая осуществлять регистрацию (измерение) температуры, влажности, напряжения, импульсного и логического сигналов и др. с высокой точностью и частотой дискретности сбора данных (до 1 млн выборок/с) от большого количества разнообразных типов датчиков (преобразователей).
Рис. 9. Регистратор GL980
GL2000 — многофункциональная высокочастотная модель высокого напряжения с четырьмя изолированными универсальными входными BNC-каналами, которая дает возможность регистрировать температуру, влажность, высокое напряжение, импульсные и логические сигналы и прочие параметры с высокой точностью и частотой дискретности сбора данных (до 1 млн выборок/с) от множества различных типов датчиков (преобразователей).
Рис. 10. Регистратор GL2000
Основные технические характеристики моделей GL980 (рис. 9) и GL2000 (рис. 10) приведены в табл. 4.
Количество BNC-каналов
и винтовых аналоговых каналов84
Напряжение20 мВ – 500 В, 1–5 В
(полная шкала)20 мВ – 1000 В, 1–5 В (полная шкала)
Предельное выдерживаемое напряжение (между каналами, каналом и землей)1000 В (одну мин)6000 В (одну мин)
Максимальная частота дискретизации записи на канал4 млн выборок/с
Модели серий GL980 и GL2000 за счет своих характеристик могут стать оптимальным решением в тех областях производства, где необходима точная и стабильная регистрация показателей высокого напряжения, а также там, где важна высокая частота регистрации быстропротекающих процессов, например взрывов. Кроме того, наличие каналов со стандартным BNC-разъемом позволяет данным приборам осуществлять запись показаний от широкого спектра современных сенсоров и датчиков (преобразователей).
Заключение
Представленный в статье модельный ряд регистраторов (самописцев) производства компании Graphtec Corp. является доказательством того, что в современном мире контроль и мониторинг за параметрами работы производственного оборудования, в том числе технологических сред, — это важный инструмент для понимания характера и структуры происходящих процессов практически в любой сфере человеческой деятельности. И чем точнее и более комплексно осуществляется данный контроль (мониторинг), тем более полная и ясная картина складывается у специалистов о технологических операциях, режимах работы и условиях эксплуатации того или иного оборудования. И тем лучше они определяют дальнейший путь к оптимизации производств и технологий.
Видеографические регистраторы нового поколения Graphtec служат практическим решением в данном вопросе, позволяя регистрировать основные параметры работы практически любого технологического оборудования или процесса. При этом собранные данные могут быть выведены как на ЖК-дисплей регистратора, так и через оригинальное приложение — на экраны персональных компьютеров и смартфонов в виде цифровых и графических последовательностей, создавая при этом наглядное представление о динамике происходящих процессов.
Кроме того, посредством сети Интернет по защищенному каналу передачи данных (в том числе по беспроводному соединению) устройства серий GL могут быть объединены в одну общую автономную систему, осуществляющую сбор, хранение и первичный анализ целого ряда физических показателей работы единиц оборудования или технологических процессов, даже расположенных на больших расстояниях друг от друга. При этом контролировать полученные данные можно также дистанционно, вдали от мест регистрации, что становится все актуальнее в современном динамично развивающемся мире.
- Шарапов В. М., Полищук Е. С., Кошевой Н. Д., Ишанин Г. Г., Минаев И. Г., Совлуков А. С. Датчики. М.: Техносфера, 2012.
- Котюк А. Ф. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь, 2006.
Цифровая измерительная регистрация;
В практических задачах электрических измерений все чаще используются динамические модели процессов и объектов.
Автономные измерительные приборы (как аналоговые, так и цифровые), предназначенные для статических измерений (вольтметры, амперметры, ваттметры, термометры, манометры и т.д.), не позволяют осуществлять длительную автоматическую регистрацию сигналов, выполнять последующий обстоятельный анализ поведения исследуемых процессов и объектов, не дают возможности определять некоторые ключевые параметры модели процесса/объекта в динамике, достаточно полно и подробно оценивать особенности процесса или объекта.
Аналоговые регистраторы (самопишущие приборы, светолучевые осциллографы, магнитографы, запоминающие электроннолучевые осциллографы) имеют ряд существенных недостатков: сравнительно невысокую точность, не всегда достаточное число входных каналов, невысокую надежность вследствие наличия механических узлов или сложности устройства), значительные габаритные размеры и массу, создают серьезные трудности организации автоматизированной обработки результатов записи. Кроме того, их практически невозможно использовать в информационно-измерительных системах, системах автоматизированного управления.
Для решения задач динамических измерений, длительной автоматической регистрации в настоящее время широко применяются Цифровые методы и средства. Все активнее используются малогабаритные измерительные цифровые регистраторы и анализаторы, микропроцессорные и компьютерные средства измерений и регистрации. Последующий цифровой анализ сигналов базируется именно на зарегистрированных массивах цифровых данных достаточно большого объема. Одно из важных преимуществ цифровых измерительных регистраторов — легкий и естественный переход от процедуры регистрации к процедуре автоматизированного цифрового анализа.
Современный уровень развития измерительной техники дает богатые возможности по организации сложных экспериментов.
В основе многих современных средств динамических измерений лежат принципы цифровой измерительной регистрации. Класс средств цифровой измерительной регистрации представлен сегодня различными типами устройств: сравнительно простыми и «медленными» накопителями данных — логгерами (Data Logger); регистраторами быстропротекающих процессов (Transient Memory); цифровыми осциллографами (Digital Storage Oscilloscope – DSO): анализаторами сигналов во временной области (Digital Signal Analyzer, Time-Domain Analyzer); анализаторами сигналов в частотной области (Frequency-Domain Analyzer); разнообразными компьютерными измерительными устройствами (Computer-Based Instrumentation). Основные формы преобразования информации, положенные в основу всех этих средств, это аналого-цифровое преобразование входных сигналов, хранение, цифровой анализ и передача больших массивов цифровых эквивалентов.
Цифровые измерительные регистраторы не имеют недостатков, присущих аналоговым, и успешно используются в современной измерительной технике. В настоящее время в мире выпускается множество самых разнообразных автономных (малогабаритных) и специализированных (прецизионных или быстродействующих) регистраторов, компьютерных измерительных устройств для решения различных задач динамических измерений.
