СКАЧАТЬ:  diplom1.zip [1,91 Mb] (cкачиваний: 10)

Содержание

Введение. 3

Обоснование выбора темы.. 4

1. Технологическая часть. 5

1.1. Электромагнитные расходомеры. Принцип действия, устройство, математическое и физическое описание ЭМР. 5

1.2. Исследования электромагнитных расходомеров методом имитационного моделирования. 15

1.3. Поверочная установка «Поток-Т». 20

1.4. Достоинства имитационного моделирования ЭМР. 24

1.5. Постановки задачи. 26

2. Техническая часть. 27

2.1. Описание и работа электромагнитного расходомера ЭРИС.. 27

2.2. Разработка и описание структурной схемы безжидкостной. 32

поверочной установки «Поток-СКВ». 32

2.3. Разработка принципиальной схемы безжидкостной поверочной установки «Поток-СКВ». 33

2.3.1. Магниторезисторные датчики серии НМС1000. 33

2.3.2. Микроконтроллеры серии PIC16. 38

3. Расчетная часть. 41

3.1. Расчет параметров ШИМ на PIC 16 для реализации ЦАП.. 41

3.2. Расчет ЦАП.. 46

4. Безопасность жизнедеятельности.. 48

4.1. Общие сведения. 48

4.2. Ознакомление с инструкцией по электробезопасности. 51

4.3. Разработка плана мероприятий по производственной безопасности 53

4.4. Организация плана мероприятий по охране труда. 56

4.5. Мероприятия по предотвращению (снижению риска) возникновения аварий и катастроф. 57

4.6. Анализ сложившегося состояния экологической безопасности. 73

4. Экономическая часть. 74

4.1. Основная финансово-экономическая деятельность. 74

ООО «ТНГ-Групп». 74

4.2. Методика расчета экономической эффективности внедрения новой техники и технологии сдлительным периодом времени(инвестиционный проект) 77

4.3. Расчет экономической эффективности от внедрения безпроливного стенда для ЭМР. 84

Заключение. 89

Список использованной литературы: 90

Введение

В нефтедобывающей промышленности, как ни в какой другой отрасли, без измерения расходных (или количественных) парамет­ров технологических процессов невозможно управление практиче­ски ни одним процессом, будь то бурение или цементирование скважины, добыча или транспортировка нефти, нагнетание воды в системах поддержания пластового давления и т. п.

Измерение рас­хода (или объема) добываемых флюидов из нефтяного пласта слу­жит не только основой для решения задач оптимизации процесса извлечения нефти, но и информационным средством для создания систем контроля за разработкой месторождения.

Как будет показано далее, не меньшую роль измерение расхо­да (объема) играет и во вспомогательных технологических процес­сах от бурения скважины до сдачи подготовленной нефти в трубо­проводные транспортные системы.

Еще одной особенностью нефтедобывающей отрасли является то, что на разных технологических переделах необходимо обеспе­чение расходных параметров различных физических сред - от мно­гофазных смесей (нефть-газ-вода) до неньютоновских жидкостей (глинистый и цементный растворы).

Помимо большого разнообра­зия физических сред, в нефтедобыче приходится осуществлять из­мерение расходных параметров жидкостей и газов, отличающихся значительными гидродинамическими характеристиками (пульса­ции давлений и расходов, изменение фазового и компонентного состава, различные давления и диаметры трубопроводов и т. п.).

Все это говорит об актуальности любых инноваций в области разработки расходомеров и схем их поверки. ЭМР широко используется в наземных объектах нефтяной промышленности, однако, примеров применения их в скважинных условиях немного. Некоторым вопросам использование ЭМР при ГИС посвящена данная дипломная работа.

Обоснование выбора темы

Поверка внутрискважинных ЭМР остается актуальной задачей расходометрии. Известен метод имитационного моделирования, который – в отличие от традиционного проливного метода поверки ЭМР – является более экономичным и производительным. Суть имитационного метода заключается в электрическом моделировании напряжения на электродах первичного преобразователя ЭМР, являющегося, как известно, носителем информации о величине расхода.

1. Технологическая часть

1.1. Электромагнитные расходомеры. Принцип действия, устройство, математическое и физическое описание ЭМР

Существует несколько разновидностей ЭМР, применяемые в различных областях. Широкое применение ЭМР в нефтегазовой промышленности нашли в КНС, ППД, месторождениях или скважинах с высокой обводненностью, учет водных ресурсов, а также до высоких скважинных (40 МПа).

В основе принципа действия электромагнитных расходомеров лежит закон электромагнитной индукции - закон Фарадея, который гласит, что в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), пропорциональная скорости движения проводника.

При замене проводника потоком (ионной) проводящей жидкости, текущей между полюсами магнита, можно, измеряя ЭДС, наведенную в жидкости, получить принципиальную схему электромагнитного расходомера. Впервые такая схема была предложена самим Фарадеем.

Теория электромагнитных расходомеров достаточно полно разработана еще в 40-50-х гг. двадцатого столетия. Законченность теоретических разработок ЭМР предопределила их крайне важное применение в различных отраслях народного хозяйства - от медицины (для измерения скорости крови) до автоматизированных систем учета и водоснабжения.

Зависимость выходного сигнала ЭМР от расхода имеет линейный характер. Несомненным достоинством приборов является независимость показаний ЭМР от изменения электропроводности среды в широких пределах - вплоть до 10^-3См/м и от изменения числа Рейнольдса.

Наибольшее распространение получили электромагнитные расходомеры для измерения расхода щелочей, кислот, растворов солей, различных клейких веществ, суспензий, пульп, бумажной массы, цементных растворов, ядовитых и радиоактивных сред. Простота стерилизации (очистки) рабочих полостей ЭМР позволяет их применять в фармацевтической, биохимической и пищевой промышленностях.

За рубежом разработкой и изготовлением электромагнитных расходомеров занимались и занимаются известные фирмы: Fischer & Porter, Foxboro, Honeywell, Broks (США), Krohne, Eskardt, Siemens (ФРГ), Schlumberger (Франция), Mokushin, Toshiba (Япония), Kent (Англия) и др.

Современное состояние в развитии теории и практики отечест­венной электромагнитной расходометрии определяют специалисты Государственного научного центра НИИТеплоприбор. Значительные объемы и широкая номенклатура выпускаемых этой фирмой электромагнитных расходомеров позволили в основном решить проблему учета закачки воды на объектах поддержания пластового давления нефтяных и газовых месторождений, а также проблему учета воды на объектах водоканала и теплосетей. Однако, проблема внутрискважинного расходомера (ЭМР) не была решена.

Рассмотрим принцип действия электромагнитных расходомеров представленный в приложении 1.

Участок трубопровода 2, изготовленный из немагнитного ма­териала и покрытый изнутри электрической изоляцией 4,расположен между полюсами магнита или электромагнита 1. Направление силовых линий магнитного поля Вперпендикулярно оси трубы.

Для съема сигнала через стенку трубы, изолированно от нее, вводятся два электрода 3,которые электрическими проводниками соединены с измерительным устройством 5.

Индуцируемая разность потенциалов Е, возникающая на электродах 3, определяется по уравнению электромагнитной индукции

(1.1)

или описывается уравнением Пуассона

(1.2)

где Е - разность потенциалов; - вектор скорости потока; - вектор индукции магнитного поля; V_cp - средняя скорость потока жидкости; D - внутренний диаметр измерительного трубопровода; k- коэффициент, зависящий от вида магнитного поля.

Для случая применения постоянного магнитного поля коэф­фициентk=1, для изменяющегося во времени магнитного поля с частотой f: .

Магнитное поле, созданное источником питания 6 магнита, индуцирует ЭДС, которая снимается с электродов 3 и подается на измерительное устройство 5. Аналогично, принцип работы поясняется для внутрискважинных ЭМР.

Выражая в уравнениях (1.1) и (1.2) линейную среднюю скорость потока через объемный расход измеряемой среды, получим уравнение измерения электромагнитных расходомеров.

Для случая постоянного магнитного поля это уравнение запи­шется в виде

(1.3)

для случая переменного магнитного поля

(1.4)

где Q- измеряемый расход проводящей среды; R - радиус из­мерительного трубопровода; t - время.

Из выражений (1.3) и (1.4) следует, что разность потенциаловЕ прямо пропорциональна объемному расходу Q. В действительности изолированный участок измерительной трубы имеет ограниченные размеры, а магнитное поле не может быть равномер­ным вследствие того, что оно также ограничено по длине трубы. Учитывая это, в формулах (1.3) и (1.4) вводят соответствующие поправочные коэффициенты, которые обычно близки к единице, но при любых обстоятельствах они не нарушают пропорциональ­ности между E и Q.

Если измерительное устройство имеет высокоомное входное сопротивление 10...20 МОм, то напряжение, измеренное на электродах, не зависит от физических свойств движущейся жидкости в широком диапазоне ее электропроводности и определяется только скоростью потока, индукцией магнитного поля и расстоянием между электродами.

Погрешность электромагнитных расходомеров в основном оп­ределяется погрешностью их градуировки, то есть точностью определения величины С = 2kВ/πR [1, 2] и точностью измерения разности потенциалов Е.

Изготовляемые в настоящее время ЭМР как отечественные, так и зарубежные, не превосходят, как правило, класса 0,25-0,5. Тем не менее, в исключительных случаях, для получения эталон­ных (образцовых) средств измерения удается достичь класса 0,1 и меньше.

В электромагнитных расходомерах [3] имеется также паразитная ЭДС (E_ш), возникающая от тепловых шумов внутреннего сопротивления R жидкости между электродами (E_ш1), и (E_ш2), -ЭДС, возникающая от тепловых шумов во входном сопротивлении R_вх усилителя,

(1.5)

Составляющая Е_ш1 определяется по формуле

(1.6)

где К-постоянная Больцмана, равная 1,37-10^-23 Дж/К; Т – абсолютная температура жидкости, К; R - активная составляющая сопротивления. Ом;

f-полоса частот, усиливаемая в измеритель­ной схеме, Гц.

Составляющая E_ш1 определяется по формуле (1.6) с поправ­кой на R.

В случае компенсационной схемы измерения Rвх=R и тогда

(1.7)

При некомпенсационной схеме измерения R_вхR.

Тепловые шумы, как и токи смещения, ограничивают применение ЭМР для жидкостей с большим удельным сопротивлением:

- при компенсационной схеме вплоть до R≥10⁸ Ом;

- при некомпенсационной схеме вплоть до R≥10⁵ Ом.

Влиянием большей части помех, присущих электромагнитным расходомерам с переменным магнитным полем, можно пренебречь при переходе на магнитные поля низкой частоты [3].

Более благоприятный режим измерения получается при им­пульсном питании электромагнитов от источников постоянного тока. В современных конструкциях таких расходомеров полностью устраняется влияние поляризации электродов и гальванической ЭДС на показания [3]. Идея компенсации указанных помех за­ключается в том, что за время одного цикла измерения, равного периоду импульсного питания, на электродах сначала измеряется сумма полезного сигнала и помехи (U+U_П) затем - только сигнал помехи U_П.

Электронная схема реализует операцию вычитания по формуле

(1.8)

В работе [3] отмечается, что расходомеры с импульсным пи­танием по сравнению с расходомерами с переменным полем сину­соидальной формы промышленной частоты обеспечивают точность измерения с относительной погрешностью в пределах ±(0,2...0,5) % при резком уменьшении затрачиваемой мощности.

Новейшие достижения в области создания изоляционных, ан­тикоррозийных и других покрытий позволяют применять электромагнитные расходомеры для измерения агрессивных и абразивных сред.

Электромагнитные расходомеры могут использоваться в очень широком диапазоне линейных скоростей измеряемой среды: от 10^-2м/с до десятков метров в секунду.

Электромагнитные расходомеры могут использоваться для измерения как малых (100 см³/ч), так и очень больших (100000 м³/ч) расходов. Большинство выпускаемых приборов многопредельные, за счет этого обеспечивается очень широкий диапазон измеряемых расходов.

До сих пор нами рассматривались однофазные магнитные поля, осесимметричные профили скорости потока в непроводящем цилиндрическом канале с точечными электродами согласно уравнению

(1.9)

При несимметричном распределении профиля скорости потока выражение для разности потенциалов на электродах может быть представлено в виде

(1.10) (1.10)

где - рабочий объем канала; -вектор весовой функции, связанный с функцией Грина соотношением [4]

(1.11)

где G- функция Грина для краевой задачи Неймана второго рода.

Весовая функция по Дж. Шерклифу характеризует вклад, вносимый в разность потенциалов на электродах отдельными элементарными объемами жидкости рабочего участка расходомера [5], определяется геометрией канала и не зависит от характеристик измеряемой среды и магнитного поля возбуждения. В случае по всему объему активной зоны измерительного трубопровода обеспечивается независимость показаний прибора от профиля потока измеряемой среды.

Экспериментальные исследования по определению весовой функции в плоскости электродов (составляющие W_x и W_y) позволили найти решение, обеспечивающее создание электромагнитных расходомеров, нечувствительных к профилю потока измеряемой среды, а также получить расходомеры с неоднородным магнитным полем возбуждения.

Плодотворность идеи весовой функции в конечном итоге выразилась в создании безпроливного метода градуировки электромагнитных расходомеров как с однородным, так и с неоднородным магнитным полем. Элементом, воспринимающим индукцию магнитного поля, служит катушка (зонд), выполненная в виде рамки и помещаемая в канал поверяемого расходомера [4].

Для расходомеров с однородным полем возбуждения ЭДС, наведенная в катушке-зонде, равная

(1.12)

где N-суммарная площадь витков зонда; f- частота, поступает на вход функционального преобразователя (ФП), осуществляющего операции интегрирования и деления сигнала, в результате чего выходное напряжение ФП равно

(1.13)

где R— образцовое сопротивление делителя; М-коэффициент взаимоиндуктивности катушки-зонда.

Напряжение U соответствует расходу Q, который определяется по формуле

(1.14)

где k- коэффициент, учитывающий "концевые эффекты” в измерительном трубопроводе;S - площадь сечения канала расходомера.

По выходному сигналу электрической модели осуществляются настройка и поверка прибора, как если бы сигнал поступал непо­средственно с электродов преобразователя расхода.

Заданное значение расхода при настройке и поверке расходомеров устанавливают изменением образцового сопротивления R.

Для расходомеров с неоднородным полем возбуждения уравнения (1.13) и (1.14) соответственно трансформируются к виду:

(1.15)

(1.16)

Уравнения (1.14) и (1.16) получены при условии V = const и отличаются друг от друга отсутствием в (1.16) коэффициента k, что позволяет значительно повысить точность безпроливной поверки электромагнитных расходомеров [4, 7].

В работах [4, 6] дана строгая теория проектирования элек­тромагнитных измерителей скорости потока и определены их оп­тимальные параметры. Решение задачи оптимизации параметров измерителя скорости потока было найдено на основе анализа ЭМР с прямолинейным профилем канала, поскольку именно в таком расходомере обеспечивается максимальная чувствительность бла­годаря взаимной ортогональности индукции магнитного поля, скорости потока и линий тока между электродами во всем его рабочем сечении. Применив метод комфорных отображений и определяя весовую функцию Wизмерителя скорости, авторами получены, при некоторых ограничениях (V_x= V_y = const;V_x= V_y = 0), уравне­ния для чувствительности измерителя к скорости потока

(1.17)

(1.18)

где - ампер-витки; - магнитная проницаемость измеряемой среды (воды); r - радиус обмотки возбуждения измерителя; R- радиус магнитной системы измерителя; - плотность тока в обмотке возбуждения.

Поделив на F, где F - площадь поперечного сечения измерителя скорости, получим выражение

(1.19)

которое удобно использовать для анализа характеристик измерителя скорости. А выражение

(1.20)

где R_i- сопротивление между электродами; - удельная электрическая проводимость измеряемой среды; h - ширина электрода, также позволяет судить о свойствах измерителя скорости.

Анализируя выражения (1.17), (1.18), (1.19) и (1.20), можно сделать следующие выводы [4]:

- для обеспечения максимальной чувствительности при мини­мальных ампер-витках (при ограниченной мощности источника питания) необходимо добиваться r/R → 0;

- для получения минимального сечения с целью минимизации сопротивления измерителя потоку жидкости при прочих равных условиях необходимо добиваться равенства r/R=1;

- для измерения скоростей сред с низкой электропроводностью необходимо снизить внутреннее сопротивление измерителя скоро­сти, для чего необходимо добиваться r/R → ∞.

В НИИТеплоприборе был разработан переносный вариант из­мерителя с питанием от автономного источника с конструкцион­ным параметром r/R = 0,5, что позволило придать прибору обте­каемую форму, обеспечить заданную чувствительность при отно­сительно небольших ампер-витках и небольшой потребляемой мощности. Конструктивно измеритель скорости предусматривает возможность его установки в потоке на штанге или на тросе с ори­ентированием прибора вдоль направления потока специальным стабилизатором. Прибор нечувствителен к пульсациям потока, воз­никающим в результате срыва пограничного слоя на теле обтека­ния, диапазон измерения прибора лежит в пределах от 0 до 10 м/с.

Серийныеэлектромагнитные расходомерыпредназначены для измерения расхода жидкостей с электропроводностью не менее 10^-3См /м (соответствует электропроводности водопроводной воды). Имеются специальные расходомеры, позволяющие измерять расход жидкостей с электропроводностью до 10^-5См/м. В настоящее время электромагнитные расходомеры это самые распространенные приборы для измерения расхода воды в трубопроводах диаметром менее 250 мм.

Что объясняется их следующими положительными чертами:

- показания не зависят от вязкости и плотности среды;

- динамический диапазон достигает 100 и более;

- преобразователи расхода являются безынерционными;

- они не имеют частей, выступающих внутрь трубы, и, таким образом, не создают потери давления;

- высокое быстродействие;

- влияние местных сопротивлений значительно меньше, чем у других расходомеров, поэтому требуемая длина прямых участков для них минимальная;

- электромагнитные расходомеры применяются на трубопроводах диаметром от 2 до 4000 мм (возможность применения в трубах любого диаметра);

- электромагнитные расходомеры могут быть использованы в ряде случаев, когда применение расходомеров других типов затруднено или невозможно вовсе: при измерении расхода агрессивных, абразивных и вязких жидкостей, пульп, жидких металлов.

К числу недостатков электромагнитных расходомеров следует отнести требования к минимальному значению электропроводности измеряемой среды, что сужает круг использования таких расходомеров. Другой недостаток расходомеров — низкий уровень информативного сигнала (мкВ) и необходимость тщательной защиты преобразователя и линий связи от внешних помех. Но электромагнитные расходомеры неприменимы для измерения расхода газа и пара, а также жидкостей диэлектриков, таких, как спирты и нефтепродукты. Они пригодны для измерения расхода жидкости, у которых удельная электрическая проводимость не менее 10^-3 См/м.

Теоретически это следует из уравнений:

(1.21)

(1.22)

где В - компонента магнитной индукции в точке элементарного объема dV,перпендикулярная к оси электродов; W - значение весовой функции в этой точке; V —компонента скорости в этой точке в осевом направлении; k = B ∙ W= const.

На практике используются поля, в которых условие BW = const достигается с приближением, что связано с невозможностью полу­чения требуемого расположения изолиний весовой функции [3]. Задача упрощается применением четырех электродов, в результате чего область однородного значения весовой функции возрастает и соответственно упрощается создание поля с BW= const. Электро­магнитные расходомеры подобного способа обработки сигналов с четырех преобразователей скорости созданы за рубежом.

Вообще в связи с внедрением в технику измерения средств микроэлектронной техники высокой чувствительности и широких функциональных возможностей создание электромагнитных систем значительно упрощается. В результате снижаются требования к выходному сигналу, ослабляются магнитные поля, снижается потребляемая мощность, уменьшаются масса и габаритные размеры.

Вместе с тем техника электромагнитных измерений в расходометрии развивается, перед разработчиками ставятся новые задачи по разработке электромагнитных расходомеров для их применения в самых различных областях человеческой деятельности.

Метрологические приборы обеспечены имитационными пове­рочными установками типа "Поток”, утвержденными, как и прибо­ры, в качестве средства измерения органами Госстандарта.

1.2. Исследования электромагнитных расходомеров методом имитационного моделирования

В настоящее время разработана имитационная поверочная установка «Поток-Т», в которой применен существенно более перспективный метод моделирования ЭМР. Суть его состоит в следующем.

Как известно, разность потенциалов U, снимаемую с электродов, можно представить в виде:

(1.23)

где интегрирование распространяется по всему объему канала , т. е там, где магнитное поле В и скорость не равны нулю; , g- функция Грина, — радиус-вектор.

Функция W, имеющая смысл весового множителя для элемента объема dτ, определяется исключительно геометрией канала, местами расположения и формой электродов.

При разработке имитационного способа моделирования ЭМР ставилась задача представить сигнал расходомера через минимальное количество характерных параметров первичного преобразователя. В особенности важно уменьшить необходимый объем информации о характеристике магнитного поля в канале расходомера.

Для этого целесообразно выразить сигнал через распределение магнитного поля на поверхности внутри канала. Это можно сделать, если учесть, что в канале ЭМР источников магнитного поля нет и, следовательно, магнитное поле можно описать скалярным магнитным потенциалом, который однозначно определяется своим значением на поверхности канала. Поэтому сигнал U и можно записать в виде интеграла по поверхности:

(1.24)

Далее введем понятие характерис­тического магнитного потока Ф. Заменив интеграл в выражении (1.24) через характеристические величины (магнитный поток Ф и диаметр канала D), получим:

(1.25)

В качестве входной информативной величины сигнала ЭМР примем отношение сигнала между электродами U к току I возбуждения индуктора, это отношение имеет размерность электрического сопротивления, поэтому обозначим его через R. Кроме того введем понятие характеристического коэффициента взаимоиндуктивности М между активной зоной канала и индуктором М=Ф/I. Используя эти выражения можно получить формулу для статической характеристики первичного преобразователя (ПП) расходомера в виде:

(1.25)

Представление статической характеристики ПП в виде выражения (1.25) удобно, поскольку оно выполнено через характерные конструктивные параметры ЭМР.

Величина М обычно находится в пределах от 10^-4 до 10^-6Гн, она возрастает пропорционально диаметру. Таким образом, коэффициент взаимоиндуктивности М является основным параметром статической характеристики ПП, т.к. определяет конструкцию индуктора, формирующего распределение магнитного поля в рабочей зоне канала, а также конструкцию канала ПП, конфигурацию электродов и их месторасположение, профиль скорости и распределение неоднородностей в канале, формирующих распределение весовой функции на заданной поверхности.

Последнее следует из того, что поверхностная весовая функция, соглас­но работе, обусловлена профилем скорости потока и неоднородностью распределения электропроводности измеряемой среды в канале. Для прак­тики поверки расходомера важен случай, когда скорость направлена по оси канала и постоянна по поперечному сечению, т. е. v=const. В этом случае приближенное выражение для поверхностной весовой функции имеет вид

(1.26)

где z, q, r — цилиндрические координа­ты поверхности s.

Аналогичные выражения можно получить и для другого распределения скорости потока или неоднородности электропроводности в канале.

Таким образом, основной задачей имитационного моделирования ЭМР является разработка метода воспроизведения взаимоиндуктивности между активной зоной канала и индуктором без пропускания потока жидкости через канал ЭМР. Сам характер критерия М подсказывает возможность создания имитационной модели активной зоны канала в виде индукционной катушки, витки которой распределены по закону поверхностной весовой функции и расположены на поверхности, соответствующей этой функции. Тогда взаимодействие катушки с магнитным потоком индуктора моделирует эффект индуцирования сигнала ЭМР без потока жидкости. На этом принципе разработаны как старые, так и новые имитационные поверочные установки типа «Поток» для градуировки и поверки ЭМР различных модификаций и конструкций. В старых моделях имитационных установок производилось прямое преобразование индукции магнитного поля в электрический сигнал, эквивалентный информативной компоненте сигнала, возбуждаемого между электродами потоком жидкости. Поскольку индукция магнитного поля ЭМР воспринимается преобразователем магнитного поля, который представляет собой индукционную катушку, в тракте преобразования сигнала необходимо произвести его интегрирование. ЭМР, применяемые в промышленности, имеют самые разнообразные режимы возбуждения магнитного поля в канале, поэтому программы интегрирования, используемые в установке «Поток-Т», индивидуальны для каждой модификации ЭМР. Необходимость разрабатывать новые программы обработки сигналов для новых модификаций приборов существенно затрудняет расширение применения установки. Поскольку ПЭВМ установки в течение всей процедуры преобразования сигнала загружена цифровой обработкой сигнала в реальном масштабе времени, она с большим трудом может быть использована для выполнения в это же время других функций.

В имитационной установки «Поток-Т» моделирование прибора разделено на две отдельные операции, которые в принципе могут выполняться в различное время: поэлементную поверку первичного преобразователя (ПП) и воспроизведение сигнала, эквивалентного информативной компоненте, возбужда­емой между электродами. Первая операция предусматривает с помощью поэлементной поверки определение коэффициента преобразова­ния ПП (Кр), по формуле

(1.27)

гдеQ — объемный расход измеряемой среды, — среднее значение диаметра канала, α, β, γ — поправочные коэффициенты,

(1.28)

где D_p — расчетный диаметр канала, D_e — расстояние между электродами.

Поэлементная поверка ПП включает в себя измерение диаметра канала, расстояния между электродами и ха­рактеристической взаимоиндуктивности М. Измерение диаметра канала и расстояния между электродами произ­водится с помощью стандартных нутромеров.

Величина М измеряется следующим образом. ПП подключается к автономному источнику импульсного низкочастотного напряжения. В канал ПП помещается преобразователь магнитного поля (ПМП). Сигнал ПМП интегрируется и сравнивается с напряжением на сопротивлении r, включенном в цепь питания индуктора ПП. Взаимоиндуктивность М вычисляется по формуле

, (1.29)

где С_р — постоянная преобразователя магнитного поля установки, [м²], C_j — постоянная интегрирующего преобразователя установки, [с^-1], r — опорное сопротивление установки, [Ом], k — коэффициент, характеризующий отно­шение сигнала ПМП после его интегрирования к напряжению на опорном сопротивлении r.

Вторая операция состоит в воспро­изведении сигнала, равного информативной компоненте сигнала, возбуждаемого между электродами ПП при протекании потока жидкости. Для этого в цепь индуктора ПП, подключенного к собственному источнику питания исследуемого ЭМР, включается делитель на сопротивлениях, коэффициент деления которого устанавливается равным:

R=QK_p. (1.30)

Имитационный способ моделирования имеет ряд преимуществ. Так, программное обеспечение установки в основной своей части универсально и не зависит от типа или модификации исследуемого ЭМР. ПЭВМ разгружена от обработки сигнала при его моделировании в реальном масштабе времени и может использоваться для других функций: приема и обработки выходных кодовых сигналов, формирования протокола ис­пытаний, ведения архива и т. п.

1.3. Поверочная установка «Поток-Т»

1.3.1. Назначение установки и область применения

Установка Поток - Т (далее - Установка) предназначена для имитационной поверки электромагнитных преобразователей расхода, расходомеров, счетчиков - расходомеров и теплосчетчиков (далее приборов).

С помощью Установки можно выполнять поверку первичного преобразователя и измерительного устройства прибора по отдельности и разновременно. Установка состоит из набора преобразователей магнитного поля (ПМП) типа «Сенсор» (далее - Сенсор), согласующего блока, программного обеспечения. Установка работает под управлением персональной ЭВМ. Согласующий блок обеспечивает сопряжение входных и выходных цепей поверяемых приборов и Сенсоров с ПЭВМ.

Настоящая рекомендация распространяется на электромагнитные расходомеры и счетчики– расходомеры(далее– приборы) и устанавливает методику их поверки с помощью имитационной установки«Поток-Т» (далее– Установка).

Приборы могут быть как полнопроходные, так и с преобразователями локальной скорости потока. Поверке по настоящей рекомендации подлежат приборы, типы которых указаны в паспорте на Установку.

Поверке по настоящей рекомендации подлежат приборы, у которых известны следующие параметры: калибровочный фактор прибора К_P и калибровочный фактор измерительного устройства К_M.

Под калибровочным фактором К_P понимается коэффициент преобразования прибора, выражаемый формулой:

К_P = U/IQ (1.31)

где U-разность потенциалов между электродами; I-ток питания индуктора; Q- объемный расход измеряемой среды.

Калибровочный фактор измерительного устройства К_M представляет собой коэффициент преобразования измерительного устройства. Он выражается формулой:

К_M=kК_P (1.32)

где k- конструктивный параметр прибора.

Калибровочные факторы определяются при выпуске из производства или при входном контроле у потребителя.

При отсутствии величин калибровочных факторов в паспорте на прибор, они могут быть определены по методике поверки (МИ 2299-2005).

1.3.2. Принцип работы Установки

Принцип работы Установки при поверке прибора состоит в имитации на входе измерительного устройства прибора электрического напряжения эквивалентного по своим параметрам(форме сигнала, амплитуде, фазе, частоте) электрическому напряжению, возникающему на электродах ППР при прохождении по трубопроводу потока измеряемой среды.

Поверка прибора осуществляется в два этапа:

- определение коэффициента преобразования первичного преобразователя;

- поверка измерительного устройства:

Перед поверкой измерительного устройства согласно методике МИ 2299-2005 проводят измерение диаметра канала и расстояние между электродами первичного преобразователя. Эти результаты и паспортные данные прибора вводятся в ПЭВМ.

При определении коэффициента преобразования первичного преобразователя (ППР) собирается схема, представленная на рис. 1.1.

Рис. 1.1 -Определение коэффициента преобразования первичного преобразователя.

С- Сенсор, ППР- первичный преобразователь, СБ-7 - согласующий блок;

Питание индуктора(индуктивной катушки) ППР осуществляется от согласующего блока низкочастотным импульсным током. В канал первичного преобразователя вставляется Сенсор соответствующего типоразмера. Сенсор воспринимает магнитное поле первичного преобразователя и преобразует его в электрический сигнал, который поступает на согласующий блок и на АЦП интерфейсной платы согласующего блока. Одновременно, на другой вход АЦП интерфейсной платы согласующего блока вводится сигнал тока питания ППР. В ПЭВМ производится программная обработка сигналов, состоящая в цифровом интегрировании сигнала Сенсора, введении и учете соответствующих паспортных данных поверяемого прибора и поправочных коэффициентов, характеризующих допущенные технологические отклонения при изготовлении прибора.

По окончании операциина экране мониторасообщается коэффициент преобразования первичного преобразователя Кр[Ом·ч/м3].

При определении характеристик измерительного устройства собирается схема, приведенная на рис. 1.2.

Рис. 1.2. – Поверка измерительного устройства

ППР- первичный преобразователь, СБ-7 - согласующий блок,

ИУ- измерительное устройство, Rм– магазин сопротивлений.

Питание индуктора ППР поверяемого прибора осуществляется от его измерительного устройства через согласующий блок. На основании паспортных данных прибора и коэффициента преобразования (К_р) первичного преобразователя программно вычисляются параметры режима работы согласующего блока. Формирование имитируемого электрического напряжения осуществляется от тока питания индуктора. Имитируемый сигнал с выхода согласующего блока поступает на вход измерительного устройства. Для обеспечения многопредельности преобразования в схеме имеется магазин сопротивлений (R_м).

Если производится поверка теплосчетчика, то для имитации термометров сопротивлений, устанавливаемых в прямом и обратном трубопроводах системы теплоснабжения, используются меры электрических сопротивлений(Rт₁; Rт₂).

Кроме того, для оформления протокола возможен ввод в ПЭВМ выходных сигналов измерительного устройства, в том числе кодового, по которым производится вычисление погрешностей поверки прибора.

С помощью ПЭВМ осуществляется также диагностика поверки прибора и оформление протокола поверки, который может быть выведен на принтер.

Все операции по поверки прибора осуществляются в соответствии с методикой МИ2299-2005 Госстандарта РФ в диалоговом режиме под управлением ПЭВМ.

Порядок поверки электромагнитного расходомера с помощью установки «Поток-Т» приведены в приложении 2 и способ установки сенсора поясняется в приложении 3.

1.4. Достоинства имитационного моделирования ЭМР

Имитационное моделирование электромагнитных расходомеров обладает явными преимуществами по сравнению с проливочными расходомерными стендами. Из этих преимуществ основные следующие:

- Возможность моделирования потока жидкости при различных числах Рейнольдса, на проливных установках это выполнить крайне сложно, т.к. для этого необходимо использовать жидкости с различной плотностью и вязкостью.

- Возможность моделирования приборов с любым динамическим диапазоном вплоть до 1/1000. Отсутствуют проливные стенды с расширенным диапазоном измерения, т.е. с динамическим диапазоном шире, чем 1/50.

- Возможность одновременного моделирования потоков с различными значениями расхода и для расходомеров с различными диаметрами каналов. Такая необходимость часто возникает для определения разностей расхода теплоносителя в подающем и обратном каналах, или сходимости расхода жидкости по всем каналам. В лучшем случае проливочные стенды обеспечивают такую возможность только при одинаковых расходах и для расходомеров с одинаковыми пределами измерения, т.е. когда одинаковые расходомеры установлены последовательно на одном мерном участке трубопровода.

- Возможность исследования приборов не только в лаборатории, но и на месте их эксплуатации.

- Возможность разновременной поверки первичного преобразователя расхода и измерительного устройства. Это дает возможность поверки приборов без демонтажа с трубопровода иобеспечить взаимозаменяемость блоков расходомера.

- Высокая точность средств исследования и поверки (пределы погрешностей не превышают 0,2-0,3%).

- Высокая производительность метрологических средств, полная автоматизация обработки результатов исследований, протоколирования и ведения архива.

- Комфортность условий работы исследователя (отсутствие акустического шума, высокой влажности, вибраций).

- Низкая стоимость и высокая тиражируемость установок.

- Портативность установки. Она размещается на рабочем столе поверителя. Проливочная установка размещается в отдельном помещении.

- Затраты на электроэнергию для эксплуатации установки на два порядка ниже, чем на проливочный стенд.

- Стоимость всех расходов на поверку одного расходомера имитационным методом в три-четыре раза меньше, чем проливным методом.

1.5. Постановки задачи

Проведенный анализ ЭМР и вариантов выполнения безпроливных схем их поверки показывает, что для внутрискважинных измерений целесообразно применять ЭМР в конструктивном исполнении аналогичном расходомеру ЭРИС-ВЛТ. Для безпроливной тарировки такого расходомера необходим соответствующий имитационный стенд. Таким образом, в задачу дальнейшего изложения входят:

- анализ структуры, схемы и условий применения расходомеров ЭРИС;

- выбор первичного измерительного устройства для измерения магнитной индукции в зазоре между НКТ и прибором типа ЭРИС;

- разработка структурной и принципиальной схем безпроливного стенда для поверки скважинных ЭМР.

2. Техническая часть

2.1. Описание и работа электромагнитного расходомера ЭРИС

В результате анализа нами была выбрана для разработки схем безпроливного стенда, и внутрискважинных ЭМР, в качестве которых в наибольшей степени подходит ЭРИС.

Расходомеры электромагнитные ЭРИС.В предназначены для измерения объемного расхода протекающей жидкости в трубопро­водах с диаметрами условного прохода 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 2000 мм методом "площадь-скорость”. Расходоме­ры имеют две модификации:

- ЭРИС.ВТ для трубопроводов диаметром от 100 до 1000 мм, требующие остановки подачи измеряемой среды при техническом обслуживании датчика расхода;

- ЭРИС.ВЛТ для трубопроводов диаметром от 200 до 2000 мм, позволяющие проводить техническое обслуживание датчика расхода без остановки подачи измеряемой среды.

Расходомеры состоят из датчика расхода ЭРИС.ВТ или ЭРИС.ВЛТ, предназначенного для линейного преобразования объ­емного расхода жидкости в электрический непрерывный выходной сигнал частотой 0...250 Гц и блока питания и индикации БПИ.В1, обеспечивающего:

- электропитание подключаемого датчика расхода;

- накопление информации об объеме протекающей жидкости на шестиразрядном счетном устройстве;

- передачу информации об объеме протекающей жидкости в линию телемеханики импульсным электрическим сигналом по ГОСТ 26.013;

- отображение информации о расходе во всем диапазоне изме­рений датчика расхода на указателе расхода;

- передачу информации о расходе по токовому выходу 0-5 мА.

Датчики расхода устанавливаются в невзрывоопасных поме­щениях и на открытом воздухе под навесом при температуре ок­ружающего воздуха от -45 до +50 °С и относительной влажности до 95 % при 35 °С.

Блок БПИ.В1 размещается в закрытых отапливаемых помещениях при температуре окружающего воздуха от -10 до +50 °С и относительной влажности до 80 % при 35 °С.

По устойчивости к внешним воздействиям расходомеры соот­ветствуют следующим требованиям:

- по защищенности от воздействия окружающей среды датчик расхода имеет степень защиты IPX7, блок БПИ.В 1 - IP40 по ГОСТ 14254-96.

Расходомеры состоят из датчика расхода и блока БПИ.В1, соединенных между собой с помощью 4-жильного кабеля. Дат­чик расхода преобразует объемный расход жидкости в электри­ческий непрерывный частотный сигнал 0...250 Гц. Номинальный статический коэффициент преобразования датчика расхода К_др, определяется типоразмером; значения коэффициентов приведены в паспорте.

Выходной частотный сигнал с датчика расхода поступает на блок БПИ.В1, выполняющий функцию масштабирования импульсной последовательности и накопления информации об объеме жидкости, а также индикации расхода на стрелочном указателе и передачу информации о расходе и объеме измеряемой жидкости. Типоразмер датчика расхода задается с помощью перемычек на наборном поле блока БПИ.В1 и индицируется на светодиодном табло.

Датчик расхода и блок БПИ.В1 являются конструктивно и функционально законченными составными частями расходомера и обеспечивают взаимозаменяемость без дополнительной настройки, градуировки и поверки.

Конструкция датчика расхода ЭРИС.ВЛТ приведена в приложении 4 позволяет производить монтаж и демонтаж датчика на трубопроводе без ос­тановки перекачки жидкости, для этого предусмотрен шаровой кран, установленный на фланце, приваренном к трубопроводу. Датчик расхода, состоящий из преобразователя расхода и преобра­зователя нормирующего передающего, в свою очередь, крепится к шаровому крану. Ввод и вывод чувствительного элемента в трубо­провод осуществляются посредством четырехзаходной упорной резьбы на штанге и в корпусе датчика. Для снятия датчика необхо­димо: путем вращения гайки с четырехзаходной резьбой вывести чувствительный элемент в крайнее верхнее положение, чтобы стрелка указателя совпала с риской (крайнее верхнее положение); сбросить давление из отсеченной полости крана с помощью нип­пеля и отсоединить датчик.

Для установки датчика на трубопровод (например, после его профилактического осмотра или ремонта) необходимо, убедившись, что стрелка указателя совпадает с риской, присоединить датчик к крану, открыть его, затем, вращая гайку с четырехзаходной резьбой, совместить стрелку указателя с делением шкалы (на корпусе датчика), соответствующим конкретному диаметру трубопровода.

Работа датчика расхода поясняется схемой электрической функциональной, приведённой в приложении 5. Принцип действия датчика основан на законе электромагнитной индукции. При взаимодействии электромагнитного поля, создаваемого прямоугольным импульсным током возбудителя ФВ в обмотках возбужденияОВ, с движущейсяжидкостью, в нейнаводится ЭДС электромагнитной индукции,амплитуда которой пропорциональна скорости движения жидкости, а следовательно расходу, и току в обмотках возбуждения. ЭДС снимается через электроды Э1 и Э2 и поступает в схему платы преобразования.

Плата преобразования усиливает сигнал с электродов Э1 и Э2 предварительным дифференциальным усилителем У1 с автоматической коррекцией "нуля", производит выделение из него полезной составляющей сигнала Uп, пропорциональной скорости движения жидкости и току возбуждения, с помощью устройств "вырезки" ВЫР и "выборки" ВЫБ, усиливает и преобразует ее в постоянное напряжение усилителем У2 и фильтром ФФ1. Преобразователь напряжений в частоту ПНЧ осуществляет преобразование отношения напряжений полезного сигнала Uп, поступающего с фильтра ФФ1 и опорного сигнала Uоп, пропорционального току возбуждения и поступающего с фильтра ФФ2, в импульсную последовательность частотой 0-250 Гц, линейно зависимую от скорости движения жидкости. Кварцевый генератор Г и формирователь сигналов ФСУ синхронизируют работу всех элементов платы преобразования, управляют возбудителем ФВ и задают опорную частоту для преобразователя напряжений в частоту ПНЧ. Преобразователь питания ПП формирует из напряжения +24В, поступающего от внешнего источника, напряжения +15В, +9В, +5В, минус 15В, минус9В для питания схемы платы преобразования. Оптронный ключ ОП формирует гальванически развязанную выходную цепь для передачи частотного сигнала 0-250 Гц в блок БПИ.В1 или в любой другой прибор информационно-измерительной системы, воспринимающий такой сигнал. Преобразователь ПЧТ формирует гальванически развязанный токовый сигнал 4-20 мА, в соответствии с поступающей на него частотой 0-250 Гц.

Настройка выходной частоты платы преобразования на конкретный типоразмер датчика расхода(нормирование статического коэффициента преобразования) производится регулировкой коэффициента усиления усилителя полезного сигнала У2.

Измерение текущего расхода по счетному устройству блока БПИ.В1 производится следующим образом:

- фиксируется время начала измерения и показания электро­механического счетчика;

- по окончании измерения регистрируются показания электро­механического счетчика и измерителя времени. Средний расход Q (м³/ч) определяется по формуле

(2.9)

где n - масштабный коэффициент счетного устройства, опре­деляемый по светодиодному табло, расположенному на передней панели блока БПИ.В1; N- показания счетного устройства за время измерения; Т- время измерения, с; K_s - поправочный коэффициент.

Для расходомеров, отградуированных на фактический внутренний диаметр трубопровода, коэффициент равен 1,0.

Определение объема протекающей жидкости V (м³) по показаниям электромеханического счетчика производится по формуле

(2.10)

Определение расхода Q (м³/ч) по стрелочному указателю расхода рассчитываются следующим образом:

(2.11)

где К - масштабный коэффициент указателя расхода, определяемый по светодиодному табло, расположенному на передней панели блока БПИ.В1; N_g-число делений отклонения стрелки по указателю расхода от нулевой отметки.

Расход Q (м³/ч) по токовому выходу (0...5 мА) блока БГШ.В1 вычисляется по формуле

(2.12)

где I – выходной ток блока БПИ. В1, мА.

Определение расхода Q (м³/ч) без использования блока БПИ.В1 по выходной частоте датчика расхода производится по формуле:

(2.13)

где f - частота изменения импульсной последовательности с выхода датчика расхода, Гц; K_др - номинальный статический коэффициент преобразования датчика расхода; I-ток на выходе, мА; К_s - поправочный коэффициент: для датчика расхода отградуированного на фактический внутренний диаметр трубопровода коэффициент К_s равен1,0;

Принципиальная электрическая схема, приведена в приложении 6.

Основная относительная погрешность датчика расхода может быть определена:

- безжидкостным методом;

- проливным методом, на расходомерной установке, обеспечивающей расход не менее 200 м³/ч и пределом основной погрешности не более 0,5 %.

2.2. Разработка и описание структурной схемы безжидкостной

поверочной установки «Поток-СКВ»

Разработанная структурная схема установки «Поток-СКВ» представлена в приложении 7.

Основным элементом имитационной модели служит магниторезистивный датчик фирмы «Honeywell» в качестве ПМП(Преобразователь магнитного поля), размещаемый в канале между НКТ и ЭМР связанный магнитным потоком с его индуктором.

Выходной сигнал магниторезистивного моста усиливается дифференциальным операционным усилителем 1 до величины, равной опорному напряжению АЦП. На выходе АЦП мы получаем цифровой эквивалент напряжения U, пропорционального магнитной индукции В, создаваемой обмоткой возбуждения ЭМР. Напряжение, равное току Iвозбуждения, снимается с сопротивления R1= 1 Ом, включенного последовательно в цепь обмотки возбуждения, и через операционный усилитель 2 также подается на вход АЦП. В контроллере реализуется операция деления U/I, результат которого с помощью блоков ШИМ, встроенных в контроллер, преобразуется в две импульсных модулированных по ширине импульса последовательности разной полярности. Из них интегрированием получаем 2 напряжения, которые с помощью цифровых потенциометров R3, R5 настраиваем по известному расходу (полученному на проливном стенде) на верхнюю отметку шкалы вторичного прибора расходомера. После этого потенциометрами R2, R4 можно устанавливать любой расход от 0 до Qmax.

2.3. Разработка принципиальной схемы безжидкостной поверочной установки «Поток-СКВ»

Разработанная принципиальная схема изображена в приложении 8.

Питание возможно от внешних батарей или внешнего источника питания с номинальным напряжением 5 В. В устройстве используется магниторезистивный датчик фирмы Honeywell HMC 1001, cхема питания катушки смещения, схема включения магниторезисторного моста типа НМС 1001, рекомендованная фирмой Honeywell, микроконтроллер семейство PIC16, RC-фильтр.

Принцип работы.

Схема не требует особых пояснений. Сигнал U с выхода датчика НМС 1001 усиливается дифференциальным усилителем DA1 и поступает на аналоговый вход 3 контроллера DD1. Напряжение, равное току I возбуждения, подается на вход Current, усиливается операционным усилителем DA3 и поступает на аналоговый вход 2 контроллера DD1. В контроллере в цифровом виде производиться делениеU/I, а результат преобразуется двумя блоками ШИМ (встроены в контроллер, выходы порта С 14 и 15), интегрируется фильтрами R17, C7 и R13, C6 и через цифровые потенциометры R18, R20 поступает на выходные цифровые потенциометры R19, R21, и далее на электроды –Э и +Э. Потенциометры R18 и R20 служат для настройки на верхнюю отметку шкалы тестируемого расходомера, а R19 и R21 для установки любого значения внутри шкалы.

2.3.1. Магниторезисторные датчики серии НМС1000

Магниторезисторы – это электронные компоненты, действие которых основано на изменении электрического сопротивления полупроводника(или металла) при воздействии на него магнитного поля.

Механизм изменения сопротивления довольно сложен, так как является результатом одновременного действия большого числа разнообразных факторов. К тому же он не одинаков для разных типов приборов, технологий и материалов.

Магниторезисторы характеризуются такими параметрами, как чувствительность, номинальное сопротивление, рабочий ток, термостабильность и быстродействие, диапазон рабочих температур.

Таблица 2.1

Магниторезисторные датчики серии НМС1000

Приборы НМС 1001, НМС 1002, НМС 1021, НМС 1022, НМС 2002, НМС 2003 отличаются количеством элементов в одном корпусе и уровнем магнитоэлектрических параметров.

Магнитная чувствительность магниторезисторных микросхем серии НМС составляет 10-30 (мВ/B)/мТл. Напряжение питания датчика – 1-12 В при токе потребления не более 10 мА. Датчики размещаются в пластмассовых корпусах с габаритами от 5х4х1,8 до 7,8х21,1х4,3 мм. Диапазон рабочих температур для датчиков находиться в пределах -40…+85 до -55…+125 ^оС.

На рис. 2.1.а и б приведены внешний вид и электрическая схема датчика типа НМС 1001. Он предназначен для регистрации магнитного поля, направленного вдоль одной оси (Х или Y). Датчик содержит один магниторезисторный мост и две катушки. Одна из них предназначена для компенсация «паразитного» магнитного поля и выбора рабочей точки, а другая – для модуляция сигнала. Вся конструкция размещается в стандартном пластмассовом корпусе типа SIP-8 с максимальным габаритами 10,3х7,5х2,4 мм.

Рис. 2.1. Внешний вид(а) и электрическая схема(б) датчика типа НМС1001

Рис. 2.2. Схема питания катушки смещения(а) и форма управляющего импульса(б) для датчиков типа НМС1001

Рис. 2.3. Выходная характеристика датчиков типа HMC1001 и HMC1002

Схема, приведенная на рис. 2.4, может использоваться как в линейном(DA1 функционирует в качестве усилителя напряжения), так и в«цифровом» (DA1 используется в режиме компаратора) режиме. Режимы работы устанавливаются подстроечными резисторами R1 и R2.

Рис. 2.4. Схема включения тонкопленочного магниторезисторного моста НМС1001, рекомендованная фирмой Ноneywell

Таблица 2.2

Основные параметры магниторезистивного датчика HMC1001

2.3.2.Микроконтроллеры серии PIC16

Основой системы управления является однокристальный микроконтроллер PIC16. Широкий набор периферийных устройств входящих в состав серии микроконтроллеров семейства PIC 16 позволяет строить современные системы управления с высокими показателями.

Архитектура базового(BASELINE)семейства. Базовая архитектура (BASELINE) состоит из контроллеров семейства PIC10 и части контроллеров семейств PIC12 и PIC16. Эти устройства основываются на 12-и разрядной архитектуре слова программ и представлены контроллерами от 6 до 28-и выводных корпусах. Упрощенная архитектура Базового семейства предоставляет наиболее дешевое решение. Широкий диапазон напряжений питания и возможность работы при низких напряжениях делает это семейство микроконтроллеров идеальной для применения в батарейных устройствах. PIC16C5X и PIC16F5X это хорошо зарекомендовавшие себя микроконтроллеры.

Архитектура среднего(MID-RANGE)семейства. Среднее семейство микроконтроллеров PICэто "шаг вперед" по улучшению свойств и характеристик по отношению кбазовому семействумикроконтроллеров Microchip. Использующие ядро с 14-и разрядными командами, эти контроллеры содержат богатую периферию и идеальны для разносторонних приложений, требующих больших возможностей. Ядро среднего семейства имеет только 35, легких в освоении инструкций, предоставляет оптимальное соотношение ресурсов для многих пользовательских задач.

Семейство микроконтроллеров PIC16F631/ 677/ 685/ 687/ 689/ 690 содержат большинство ключевых характеристик микроконтроллеров Microchipсреднего семейства. Все контроллеры этого подсемейства имеют функции управления питанием (микропотребляющая NanoWatt-технология), энергонезависимую память данных EEPROMи пару аналоговых компараторов с программируемым источником опорного напряжения. Более "продвинутые" представители этой серии имеют до 12 каналов 10-и разрядного АЦП, последовательные интерфейсы связи SPI/I2C , EUSARTи расширенный модуль Захвата\Сравнения\ШИМ (ECCP+) с возможностью формирования "мертвого времени" при переключении каналов и функцией автовыключения и рестарта при авариях.

Выбормикроконтроллеров среднего семействас богатой периферией это правильный выбор для широкого класса задач. Всевозможные комбинации периферии, типов корпусов и объема памяти в контроллерах Среднего семейства, могут существенно упростить разрабатываемое устройство.

Microchipтак же предлагает контроллеры среднего семейства в миниатюрных корпусах 4x4 QFN! Это новый корпус в который могут упаковываться контроллеры с 8, 14 и 20 выводами и это наименьший корпус в котором предлагаются микроконтроллеры среднего семейства. Контроллеры среднего семейства в этом новом корпусе могут использоваться в устройствах где существует дефицит места на печатной плате.

Преимущества среднего семейства PICмикроконтроллеров
Простота использования и доступные отладочные средства:

- Дешевые и простые отладочные средства;

- Дешевый и простой программатор.
Большая номенклатура контроллеров и легкость перехода между контроллерами:
- корпуса от 8 до 64 выводов;
- встроенный ЖКИ драйвер;
- энергонезависимая память данных EEPROM;
- различные последовательные интерфейсы;
- аналоговый компаратор и АЦП;
- программируемый детектор снижения напряжения
миниатюрные корпуса;