CОВРЕМЕННЫЕ ДАТЧИКИ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Деятельность Акционерного общества «Научно-исследовательский институт электромеханики» (АО «НИИЭМ») хорошо известна небольшому кругу специалистов, компетентных в вопросах космических технологий, медицинской и преобразовательной техники и ряда других направлений, но до сведения широких масс информацию о ней не доносят, в силу её секретности. Чуть шире круг тех, кто хорошо знает, что АО «НИИЭМ» имеет многолетний (с 1965 г.) опыт по созданию автоматизированных испытательных комплексов для космических аппаратов различного назначения, систем контроля атомных электростанций, блюмингов. В настоящее время специалисты этого института сами разрабатывают и изготавливают автоматизированные испытательные комплексы для сложных электротехнических изделий с использованием современной элементной и конструкторско-технологической базы. И вот об этом уже не только можно, но и интересно знать многим специалистам в области электроники, робототехники и автоматизации. Поэтому предлагаем вниманию читателей статью, написанную специально для нашего журнала главным конструктором АО «НИИЭМ» по направлению «Датчики», к.т.н. Григорием Яковлевичем ПОРТНЫМ, о продукции, над которой сейчас работают специалисты руководимого им направления.

Отделение датчиков первичных физических величин было создано в АО «НИИЭМ» почти четверть века назад. За это время его специалистами было разработано и запущено в производство около 400 модификаций современных датчиков измерения постоянного и переменного токов, напряжений и датчиков активной мощности. Данная продукция представляет собой автономные модули, которые в процессе измерений обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных цепей. Это свойство, а также малые габаритные размеры, возможность крепежа на печатную плату или DIN-рейку, простота в обращении и другие полезные особенности позволяют использовать эти датчики вместо широко применяемых, но морально устаревших токовых шунтов, магнитных усилителей и трансформаторов тока. Дополнительными преимуществами датчиков являются малое энергопотребление, работа в широком температурном диапазоне, высокая чувствительность и хорошее, по сравнению с зарубежными аналогами, соотношение цена/качество.

Принцип работы всех датчиков основан на бесконтактном измерении силы протекающего по шине тока с помощью одного или нескольких датчиков Холла, помещённых в зазор магнитопровода. Ток, протекающий по шине через отверстие магнитопровода, создаёт в последнем магнитное поле, величину, форму и направление которого фиксируют датчики Холла. Современная электроника позволяет обработать полученный сигнал и обеспечить потребителям необходимый вид выходного сигнала с датчика: мгновенное значение измеряемого тока, действующее, средневыпрямленное или стандартизированное значение 0 – 20 или 4 – 20 мА.

Ниже представлены основные типы и характеристики разработанных датчиков, которые используются как средство измерения и включены в Госреестр Средств Измерений РФ.

Датчики для монтажа на печатную плату

Серия датчиков измерения тока ДТХ и датчиков напряжения ДНХ (рис.1) была разработана и включена в Госреестр СИ РФ одной из первых. Потребителей привлекают малые размеры этих датчиков, широкий температурный диапазон работы (от – 60 °С до +80 °С), возможность измерения постоянных и переменных токов до 200 А и напряжений до 1000 В. Выходные контакты у датчиков организованы в виде ножек со стандартным шагом в 2,5 мм, которые впаиваются в металлизированные отверстия печатной платы. Диаметр отверстия под токовую шину составляет 10 мм, а в датчиках напряжения ДНХ входные клеммы изготовлены в виде винтовых соединений. Масса датчиков тока и напряжения составляет, соответственно, 70 и 100 г.

Датчики с увеличенным диаметром отверстия под токовую шину

Серия датчиков измерения тока ДТХ-У (постоянный ток) и ДТХ-П (переменный ток) перекрывают диапазон контролируемых токов от 50 до 4000 А с допустимой перегрузкой по току в 1,5 раза от номинального значения. Пластмассовые корпуса этих датчиков удобно крепятся в двух плоскостях или с помощью DIN-рейки, диаметр отверстия под токовую шину составляет от 14 мм в датчиках

ДТХ-Т, до 30 мм в датчиках ДТХ-300 ÷ 750 А или 40 мм в ДТХ-100 ÷ 4000 А.

На рис. 2 представлена новинка: разработанный датчик тока ДТХ-5000, который способен измерять постоянный и переменный токи до 5000 А. Он рассчитан под плоскую токовую шину размером 100х40 мм, электрическая прочность изоляции которой на переменном токе 50 Гц/1 мин составляет не менее 12000 В. Ток потребления по цепи питания составляет не более 850 мА, допустимая основная приведённая погрешность – не более 1%, коэффициент преобразования – 1/5000. Габаритные размеры датчика – 215 х 220 х 144 мм. В настоящее время готовятся документы на сертификацию ДТХ-5000 в органах Госстандарта

Основные характеристики датчиков приведены на сайте. Калибровка приборов осуществляется отделом Главного метролога предприятия-разработчика. Или по требованию заказчика датчики поверяются в Госстандарте государственным поверителем.

Разъёмные датчики тока

Разъёмные датчики являются модификацией стационарных датчиков тока и в этом качестве также введены в Госреестр СИ РФ. Удобство применения этих приборов заключается в том, что измерения тока можно проводить без демонтажа уже собранных изделий. Для этого достаточно на токовой шине закрепить разъёмный датчик. Габариты такого датчика колеблются от 85х56х35 мм для датчика ДТР-01, до 65х110х114 мм ДТР-03 или   для датчика ДТР-02 (рис. 3) под плоскую шину 10х82 мм.

Клещи электроизмерительные КЭИ

Разъёмными датчиками мож-но назвать и такое средство измерения как токовые клещи. Помимо стандартных клещей-мультиметров для разовых измерений постоянных и переменных токов до 600 А (КЭИ-0,6) или 1000 А (КЭИ-1,0 М – рис.4), в АО «НИИЭМ» разработаны клещи больших токов. В частности, в Госреестр включены кле-щи для измерения токов до 3000 А с диаметром отверстия под токовую шину 90 мм и до 5000 А с диаметром 160 мм (рис. 5) Данная разработка – это высоковольтные клещи для измерения токов до 1000 А при потенциале на токовой шине до 10 кВ.

Клещи КЭИ-1(10 кВ) (рис. 6) являются современным средством измерения, снабжённым целым рядом функций, делающих их привлекательными для потребителей. Полностью электронные клещи содержат микропроцессор, цифровой светодиодный индикатор, автономный источник питания. При минимальном токе потребления высоковольтные клещи обеспечивают диапазон измеряемых токов 0 ÷100 и 0 ÷1000 А с основной приведённой погрешностью не более 1%. Клещи обеспечивают функцию энергосбережения «Сон», содержат светодиод, который упрощает работу с ними в тёмное время суток. Съёмные 60-сантиметровые ручки клещей и сам прибор для удобства легко помещаются в специально разработанный носимый заплечный чехол.

Высоковольтные электронные клещи КЭИ-1(10 кВ) также внесены в Госреестр и с успехом заменяют аналогичный, но морально устаревший стрелочный прибор Ц-4502.

Датчики измерения активной мощности

Датчики активной мощности серии ДИМ давно уже выпускаются АО «НИИЭМ». Сегодня предприятие предлагает новые измерители активной мощности серии ДИМ-200HV в цепях переменного и постоянного токов (рис.7). У датчиков ДИМ-200НV увеличено входное напряжение до 800 В, а максимальный входной ток – до 800 А.

В конструкцию измерителя активной мощности ДИМ-200НV включён 16-разрядный микроконтроллер, выходные интерфейсы 4 ÷ 20 мА и RMS-485 с протоколом МОD-BUS. Максимальное значение измерителя (шкала) указывается заказчиком. Заказчик также выбирает конструкцию корпуса датчика активной мощности с диаметром отверстия под токовую шину 30 мм (ДИМ-200BHV) или 40 мм (ДИМ-200AHV).

Датчик обеспечивает контроль мощностей (шкала) 20-640 кВт, основная приведённая погрешность измерения в диапазоне от 5 до 100% максимальной мощности – не более 2%.

Григорий Портной,
к.т.н., главный конструктор
АО «НИИЭМ» по направлению «Датчики»

АО «НИИЭМ»
143502, МО, г. Истра,
ул. Панфилова, д. 11
тел.: +7 (495) 994 5188
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.niiem46.ru