Měření rychlosti pohybu prostřednictvím rotačních enkodérů či prostých optických či indukčních snímačů je v průmyslu celkem běžné. V mé každodenní praxi je to například měření rychlosti pohybu dopravních pásů u pásových dopravníků. Běžně se využívá měření pohybu pomocí snímání otáčení poháněcího či vratného bubnu nebo pomocí odvalujícího se snímacího kola, jehož osa bývá připevněna na rotační enkodér či kolo po obvodu obsahuje soustavu děr detekované optickým nebo indukčním snímačem. Ať tak či tak, na výstupu tedy vždy máme sled pulsů, jejichž časový odstup odpovídá rychlosti otáčení snímacího kola a tedy i rychlosti pohybu snímaného objektu, např. onoho dopravního pásu.

Takto „zakódovaná“ informace o rychlosti je však obvykle k ničemu. Je nutné ji tedy převést na jinou analogovou hodnotu či digitální číslo vhodnější k dalšímu zpracování či zobrazení. Pokud je snímač připojen na vstup PLC je samozřejmě možné čas mezi pulsy průběžně odměřovat pomocí vnitřního časovače a provádět algoritmem přepočet přímo na proměnný digitální signál rychlosti, který lze pak přenášet dál nebo jen průběžně porovnávat s limitními hodnotami a informovat o jejich překročení.

Také však můžete využít hardwarový postup a využít služby některého integrovaného obvodu, který převede frekvenci pulsů přímo na proměnný napěťový signál úměrný rychlosti i případně vyhodnotí úroveň a přímo podá informaci překročení limitů. Jeden takový obvod se například jmenuje LM2907 (nebo LM2917) od společnosti National Semiconductor.

LM2907 = Převodník frekvence – napětí pro průmyslové snímače

Integrovaných obvodů pro převod frekvence na napětí je na trhu docela hodně. Ne všechny však umožňují svým napájecím napětím a hlavně připojovacími vstupy přímé nasazení v průmyslu. Přesněji řečeno nedokáží „strávit“ vstupní i napájecí napětí 24 V DC, které je průmyslu nejběžnější. Obvod LM2907 je zajímavý právě tím, že ten je pro tyto úrovně přímo stavěný. I když jde o integrovaný obvod, který musíte „posadit“ na desku plošných spojů, již však k němu nemusíte vymýšlet napájecí obvody a přizpůsobovací rozhraní pro převod 24V signálů snímače na nižší napětí. Prostě signály zde přímo připojíte a je to OK.

Dále tento obvod LM2907 neposkytuje jen čistě analogový napěťový signál, ale také může fungovat jako hlídací obvod, který jen svým spínacím výstupem informuje o překročení požadovaného kontrolního limitu.

Konkrétně dva diferenční vstupy slouží pro připojení zdroje pulsů. Jde o vysokoimpedanční vstupy (100 kOhmů) a jsou optimalizovány pro přivedení pulsního napětí až do 28 V DC. V nejjednodušším případě lze diferenční vstup zredukovat na jednoduchý vstup tím, že druhý vstup - vývod uzemníme. Na vývod 1 pak jednoduše připojíme jen napěťový výstup např. z magnetického snímače. V tomto případě bude obvod registrovat střídavé pulsy s napětím vyšším než +/- 25 mV (některá provedení mají druhý dif. vstup uzemněný již uvnitř součástky a již instalovanou vstupní napěťovou ochranu +/- 28 V).

Pokud připojujeme snímače se stejnosměrným výstupním napětím a chceme registrovat stejnosměrné pulsy jen od určité napěťové úrovně výše, je možné druhý diferenční vstup podložit daným stejnosměrným napětím, který bude určovat napěťovou hranici pro rozlišení „správného“ pulsu.Stále však zde bude přítomna interní vstupní hystereze 30 mV.

Vstupy integrovaného obvodu uvnitř obhospodařuje operační zesilovač pracující jako komparátor, na jehož výstup je napojena nábojová pumpa. Ta dle externě připojených součástek (odpor R1 a kondenzátor C1) převádí frekvenci pulsů na výstupní napětí dle vzorce:

Například při napájecím napětí 15 V, R1 = 100 kOhmů a C1= 10 nF je převodní konstanta 67 Hz/V. Koeficient je daný součástkou a má hodnotu 1,0.

DOWNLOAD & Odkazy

• Odkaz na stránky výrobce - společnosti National Semiconductor - www.national.com
• Datasheet obvodu LM2907 - LM2907.pdf
• Fotografie desky se zapojením s obvodem LM2907 převzata ze stránek - http://minkara.carview.co.jp
• Další články a testy o snímačích, PLC, komponentech nejen pro průmyslové aplikace najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz