Система сбора данных с цифровых датчиков температуры

Рис. 1. Портативные контроллеры ПКЦД-1/16 или ПКЦД-1/100

В настоящее время наблюдается тенденция к замене ртутных термометров на системы цифровых датчиков, распределенных с заданным интервалом по глубине (длине) объекта, так называемые термокосы. Например, в зернохранилищах необходимо измерять распределение температуры внутри зерна с шагом по глубине и по длине около одного метра, т.е. количество точек контроля может достигать тысячи и более, в таких случаях выгода применения термокос очевидна. Для сбора данных с термокос можно использовать портативные контроллеры, например ПКЦД-1/16 или ПКЦД-1/100. Эти контроллеры подключаются к разъему термокосы и в течении нескольких секунд считывают информацию с датчиков и сохраняют во внутреннюю память. Далее данные сбрасываются на ПК для обработки и анализа. Таким образом затраты времени на проведение измерений существенно сокращаются.

Если необходимо производить сбор данных длительное время, термокосу устанавливают стационарно, например закапывают в грунт или прикрепляют к опорным колоннам зернохранилища. При этом целесообразно объединить все термокосы в единую систему сбора данных. Для этого нами были разработаны стационарные контроллеры типа СКЦД. Технические характеристики контроллеров приведены в таблице.

К СКЦД можно одновременно подключить от одной до восьми термокос. На следующем уровне системы СКЦД объединяются в сеть RS-485 и через конвертер RS-485/USB подключаются к ПК, на котором установлена программа-сервер сети (рис.2). Программа сканирует сеть и идентифицирует найденные контроллеры и подключенные к ним термокосы. Пользователь может задать требуемый интервал опроса контроллеров и вести мониторинг температур в реальном времени на графиках и таблицах. Накопленные данные можно сохранить как в виде единого для всей системы файла, так и отдельно для каждой термокосы. Также программа проверяет все температурные отсчеты на предмет выхода за заданный температурный диапазон и ведет протокол событий в системе сбора данных.

Рис. 2. Сервисное программное обеспечение Viper

Контроллеры соединяются между собой по топологии «шина», т.е. последовательно друг за другом. Корректная работа сети (особенно при использовании длинных кабелей) возможна только в том случае, когда между всеми приемопередающими устройствами идет одна единственная линия. В линию может быть включено до 255 контроллеров, расположенных как угодно по всей ее длине. Концы линий связи при этом должны быть нагружены согласующими резисторами — “терминаторами”, сопротивление которых должно быть равно волновому сопротивлению кабеля связи (обычно 120 Ом). В том случае, когда терминатор не установлен, сигнал, приходя к самому дальнему концу кабеля, отражается обратно по направлению к передающему устройству. Этот отраженный сигнал может внести серьезные помехи, что приведет к возникновению ошибок и сбоев. Резисторы-терминаторы гасят сигнал на дальнем конце кабеля и не позволяют ему отражаться, а также обеспечивают достаточный ток через всю линию связи, что необходимо для подавления синфазной помехи с помощью кабеля типа “витая пара”. В качестве терминатора обычно используется резистор номиналом 100-120 Ом. Для подключения терминаторов в первом и в последнем контроллере нужно установить перемычки, подключающие встроенный резистор к линии связи.

Для дополнительного снижения уровня помех нужно заземлить экран кабеля и дренажный провод на одном из концов линии связи, для чего необходимо установить соответствующие перемычки в контроллере и подсоединить провод заземления. Если количество контроллеров в линии не превышает 20-30 шт, и расстояние до последнего контроллера не превышает 200 метров, то питание контроллеров допускается осуществлять через вторую витую пару кабеля связи, в противном случае необходим отдельный кабель питания с сопротивлением, достаточным для поддержания на последнем контроллере напряжения не ниже 16 вольт.