Tokovni pretvornik je naprava, ki prikriva signale izmeničnega ali enosmernega električnega toka v analogne instrumentalne signale, tako da jih lahko uporabljajo in zlahka interpretirajo nekateri industrijski krmilni sistemi. Večinoma od zunaj ne izgledajo veliko; običajno so kvadratne ali pravokotne oblike in lahko spominjajo na prenosni zvočnik z priključki za vhodne in izhodne kable. Njihova funkcija pa je res pomembna za vrsto različnih mehanskih operacij. Električna energija je bistvenega pomena za delovanje številnih vrst strojev in visoko zmogljivih procesov v proizvodnih in drugih industrijskih okoljih. Preprosto priklop strojev v vtičnice pa ni vedno najboljša rešitev in tu pridejo na vrsto pretvorniki. Naprava vzame surovo energijo iz vira in jo pretvori v natančno tiste ocene, ki jih zahteva stroj na vhodni strani. Inženiring, kako se ta proces zgodi, je lahko precej zapleten, vendar je preprosto dejstvo njegovega delovanja najpomembnejši vidik v večini primerov.
Pretvorniki na splošno
Na splošno se izraz “pretvornik” uporablja za katero koli napravo ali mehanizem, ki pretvarja električno energijo v druge oblike energije. Pretvorniki so običajno del avdio zvočnikov, na primer, ki pretvarjajo električno energijo v zvočno energijo; v tlačnih pretvornikih se pretvorijo v električno signalizacijo. Kombinirani izraz “tokovni pretvornik” pa se običajno uporablja izključno v nastavitvah, ki zahtevajo pretvorbo električnih tokovnih signalov izmeničnega (AC) ali enosmernega toka (DC) v analogno signalno bazo. Pretvorijo izmerjeno vrednost izmeničnega ali enosmernega toka, morda napajanje motorja ali črpalke, bodisi v analogno procesno vrednost 4-20 miliamperov (mA) DC ali v pnevmatski signal 3-15 psi za pnevmatske krmilne sisteme. Zdi se, da te naprave običajno delujejo na običajno elektriko, vendar pretvornik uravnava energijo in izhod.
Glavne uporabe
Tokovni pretvorniki so prišli v široko uporabo v sedemdesetih in osemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so se velike procesne naprave, kot so rafinerije nafte, računalniško izvajale. Večino so do te točke nadzorovali pnevmatski krmilni sistemi zaradi intrinzične varnosti pnevmatike v vnetljivih in eksplozivnih okoljih. Da bi računalniki uporabljali informacije v realnem času, ki prihajajo iz številnih pnevmatskih procesnih oddajnikov, ki merijo temperature, tlake, pretoke, nivoje in druge spremenljivke, je bilo treba njihove pnevmatske izhode pretvoriti v elektronske signale s pomočjo tlaka.
V teh obratih je bilo tudi na stotine pnevmatsko aktiviranih krmilnih ventilov, ki so morali svoja izhodna navodila prejemati iz krmilnega računalnika. V večini primerov so ti računalniki pošiljali signale kot analogne tokovne signale 4-20 mA DC. To je zahtevalo pretvorbo toka v pnevmatsko. Industrija je te pretvornike kmalu poimenovala I do P ali I/P, pri čemer “I” označuje trenutni vhod, “P” pa pnevmatski izhod.
Pomen magnetnih polj
Večina I/P pretvornikov pretvori svoje elektronske signale v pnevmatske s prehajanjem toka skozi navito tuljavo v magnetnem polju, ki modulira protitlačno šobo v pnevmatskem pilotnem vezju, ki zagotavlja pnevmatski izhod 3-15 psi. Naprave za pritisk na tok uporabljajo tlačne membrane, ki so mehansko povezane z vzbujenimi merilniki napetosti, piezo senzorji ali kapacitivnostnimi senzorji, ki poganjajo del izhodnega ojačevalnika. Ti nato posredujejo zahtevani 4-20 mA enosmerni izhodni tok v krmilne sisteme.
Naprave za pretvorbo
Pomemben za industrijo krmiljenja se izraz uporablja tudi za opredelitev posebnih naprav za pretvorbo. Te naprave spremenijo 4-20 mA DC analogne procesne signale v 3-15 psi analogne pnevmatske signale za aktiviranje proporcionalnih pnevmatskih krmilnih ventilov ali za pretvorbo tlačnih signalov v proporcionalne 4-20 mA DC analogne procesne signale. Te meritve se običajno uporabljajo za opis procesa, ki deluje normalno. S pretvorbo dejanskih signalov iz instrumenta v ta standardizirana območja je mogoče opaziti meritve, ki so zunaj teh območij, in jih uporabiti v diagnostiki.
Pretvorniki, specifični za senzor
Nekatere vrste senzorjev, običajno tiste, ki merijo magnetni tok električnega prevodnika za zaznavanje tokov pogonskega motorja za stroje in procesno opremo, lahko nosijo tudi ime pretvornika toka. Ti se običajno nanašajo na prenos analognega miliamperskega ali napetostnega signala do krmilnih sistemov.
Pretvorniki s polnim jedrom imajo obročne transformatorje z zaprto zanko, ki jih je treba natakniti na začasno odprt konec električnega prevodnika. Pretvorniki z deljenim jedrom imajo po drugi strani tečajno stran transformatorskega obroča, ki se lahko začasno odpre, da se obroč zdrsne okoli prevodnika, ki ga ni mogoče odklopiti. Običajno vključujejo usmernik in nastavljivo vezje za kondicioniranje izhoda, ki omogoča posebne kalibracije za analogne krmilne sisteme.