آنچه درباره ترانسمیتر دما باید بدانید!

تفاوت سنسور دما و فرستنده دما

کار با سنسورهای دما و فرستنده های دما می تواند یک فرآیند پیچیده و در عین حال موثر باشد. برای استفاده کارآمد از هر دوی این ابزارها، بهتر است برای درک تفاوت‌ها و همچنین نحوه کار آنها برای اندازه‌گیری تغییرات دما، آموزش دیده و مطلع باشید. در زیر، تمایز بین این دو و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر را توضیح خواهیم داد تا اندازه‌گیری دقیق دما را ارائه دهیم.

• حسگر دما

سنسور دما وسیله ای است که اندازه گیری دما را از طریق سیگنال الکتریکی فراهم می کند. این سنسور از دو فلز تشکیل شده است که به محض مشاهده تغییر دما، ولتاژ یا مقاومت الکتریکی تولید می کنند. سنسور دما نقش مهمی در حفظ یک دمای خاص در هر تجهیزاتی که برای تولید هر چیزی از دارو گرفته تا صنایع دیگر استفاده می شود، ایفا می کند. برای تولید این نوع محتوا، دقت و پاسخگویی کنترل دما و دما برای اطمینان از کامل بودن محصول نهایی بسیار مهم است.

سنسورهای دما در اشکال مختلفی وجود دارند که برای روش های مختلف مدیریت دما مورد استفاده قرار می گیرند. سنسورهای درجه حرارت اولیه عبارتند از:

    آشکارساز دمای مقاومتی (RTD)

RTD به عنوان یک دماسنج مقاومتی شناخته می شود و دما را با مقاومت عنصر RTD با دما اندازه گیری می کند. این فلز می تواند از مواد مختلفی از جمله پلاتین، نیکل یا مس ساخته شود. با این حال، پلاتین دقیق ترین است و بنابراین هزینه بالاتری دارد.

    ترموکوپل

ترموکوپل سنسوری است که از دو سیم با دو فلز مختلف در دو نقطه به هم متصل شده است. ولتاژ بین دو سیم منعکس کننده تغییر دما است. اگرچه دقت می تواند کمی کمتر از RTD باشد، اما آنها وسیع ترین محدوده دمایی را از -200 درجه سانتیگراد تا 1750 درجه سانتیگراد دارند و به طور کلی مقرون به صرفه تر هستند.

ترمیستور ضریب دمایی منفی (NTC)

ترمیستور تغییر دقیق، قابل پیش بینی و بزرگی را در تغییر دماهای مختلف نشان می دهد. با این تغییر بزرگ، به این معنی است که دماها بسیار سریع و همچنین بسیار دقیق منعکس می شوند. با این ماهیت بزرگ و سریع، ترمیستور NTC نیاز به خطی سازی دارد – بنابراین برخی از ریاضیات درگیر هستند. برای ساده‌تر کردن، یک سنسور دما دقیقاً این کار را انجام می‌دهد، دمای هر محتوایی را که باید اندازه‌گیری شود، اعم از جامد، مایع یا گاز، حس می‌کند.

ترانسمیترهای دما

فرستنده دما دستگاهی است که به سنسور دما متصل می شود تا سیگنالی را برای نظارت و کنترل ارسال کند.ئسنسور دما عموماً یک سنسور RTD، ترمیستور یا ترموکوپل است (همانطور که در بالا ذکر شد و در ادامه ذکر می شود)، که با یک DCS، PLC، دیتالاگر یا نمایشگر سخت افزاری ارتباط برقرار می کند. نقش ترانسمیتر دما جداسازی سیگنال دما، فیلتر کردن هرگونه نویز EMC و تقویت و تبدیل سیگنال سنسور دما به محدوده 4-20 میلی آمپر یا 0-10 ولت DC است. فرستنده‌های دمای 4-20 ma رایج‌ترین در هنگام ساخت هستند، زیرا اکثر تجهیزات صنعتی مورد استفاده برای برقراری ارتباط در این محدوده دما فرمت شده‌اند. دمای فرستنده را می توان در داخل دستگاه تغییر داد تا با نیازهای برنامه سازگار شود. از نظر دماسنج، 4 میلی آمپر نشان دهنده -17.7 درجه سانتیگراد – یا 0 درجه فارنهایت و 20 میلی آمپر، که بالاترین اندازه گیری است، نشان دهنده 37.7 درجه سانتیگراد – یا 100 درجه فارنهایت است. یک فرستنده دما با کشیدن جریان از منبع تغذیه DC راه دور، متصل به ورودی سنسور کار می کند. سیگنال واقعی به عنوان تغییر در منبع تغذیه منتقل می شود. برای اتصال فرستنده دما فقط دو سیم مسی نیاز است. به عبارت ساده تر، فرستنده دما یک ابزار الکتریکی است که حسگر دما را برای جداسازی، تقویت، فیلتر کردن نویز و تبدیل سیگنال از سنسور برای ارسال آن به دستگاه کنترلی به هم متصل می کند. این ابزاری برای کمک به اندازه گیری و هشدار تغییرات دما است.

بنابراین، مزایای استفاده ازترانسمیتر دما نسبت به اندازه گیری های سنتی تر چیست؟

• هنگام کار با فرستنده دو سیمه، برق متناوب در مکان های دور مورد نیاز نیست
• صدای الکتریکی با فرستنده دو سیمه بلند یا قوی نیست
• استفاده از فرستنده دما ارزان تر است زیرا سیم ها گران نیستند

اکنون می توانیم ببینیم که هر دو دستگاه چگونه کار می کنند، تفاوت های اصلی چیست؟

تفاوت سنسور و فرستنده یا ترانسمیتر

ما کارکردهای اصلی سنسور دما و فرستنده دما را می دانیم و درک می کنیم، بنابراین تفاوت بین این دو واضح است.

قابل توجه ترین تفاوت این است که سنسور وسیله ای است که دمای فیزیکی را اندازه گیری یا حس می کند و آن را به واحدهای قابل اندازه گیری جریان الکتریکی از جمله ولتاژ یا مقاومت تبدیل می کند. در حالی که فرستنده دستگاه متصل به سنسور است که برای تبدیل دمای اندازه گیری شده به سیگنال کار می کند تا بتوان آن را دید، ثبت و نگهداری کرد. اگرچه هر دو ابزار متفاوتی هستند، اما هر دو با هم کار می کنند و نقش مهمی در حصول اطمینان از اندازه گیری و انتقال دقیق دما دارند تا بتوان آن را کنترل کرد.

ترانسمیتر دما چیست؟

ترانسمیتر دما یک دستگاه الکترونیکی است که برای ارسال اندازه گیری دما از طریق دو سیم به واحد پردازش استفاده می شود. ترانسمیتر مسئول تبدیل سیگنال الکتریکی کوچک از سنسور دما به سیگنال قابل خواندن تر برای واحد پردازش است. در بیشتر موارد، سیگنال به صورت PLC یا گیرنده ارسال می شود. اگر به استفاده از ترموکوپل ها، RTD  یا مقاومت های حرارتی فکر می کنید و نمی دانید که چگونه میکروسیگنال های آن­ها را با استاندارد صنعتی 4-20 میلی آمپر ارتباط برقرار کنید، باید از یک فرستنده  یا ترانسمیتر استفاده کنید. ترانسمیتر ها به دلیل مجاورت نزدیک در تعریف معمولاً به عنوان مبدل نامیده می شوند و می توانند به جای یکدیگر استفاده شوند. ترانسمیتر ها به طور فیزیکی برای پذیرش و ارائه انواع مختلف ورودی و خروجی طراحی شده اند. آن­ها به ولتاژ منبع تغذیه نیاز دارند و بسته به کاربرد شما اشکال فیزیکی متفاوتی دارند.

4

ترانسمیترهای دما چگونه کار می کنند؟

هدف فرستنده ها تقویت و فیلتر کردن سیگنال از سنسور دما است. نحوه انجام این کار بر اساس سنسور مورد استفاده کمی متفاوت است. به عنوان مثال، هنگام استفاده از RTD، از پل وتستون برای ایجاد ولتاژ کمی در انتهای آن استفاده می شود. سپس این سیگنال برای تولید یک سیگنال 4-20 میلی آمپر تقویت می شود. گاهی اوقات، این سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال (ADC) تبدیل می‌شود تا امکان انجام عملکردهای اضافی (مانند کالیبراسیون و مقیاس‌بندی) را فراهم کند، سپس به سیگنال آنالوگ بازگردانده می‌شود. مدار تهویه را می توان برای مقادیر مقاومت از 15 تا 380 اهم یا چیزی شبیه به آن طراحی کرد تا بتواند طیف کاملی از مقادیر RTD را در نظر بگیرد. الکترونیک داخل فرستنده زمانی که دما در نقطه تنظیم پایین باشد 4 میلی آمپر از منبع تغذیه و زمانی که سنسور در نقطه تنظیم دمای بالا باشد 20 میلی آمپر می کشد. به عنوان مثال، اگر محدوده دمای سنسور شما 0-100 ℃ باشد، سیگنال 4 میلی آمپر با 0 ℃ مطابقت دارد. به همین ترتیب، 20 میلی آمپر نشان دهنده 100 درجه سانتیگراد است. استفاده از 4 میلی آمپر به عنوان مرجع کم، تشخیص خرابی سیستم را بسیار آسان تر می کند. همانطور که گفته شد، فرستنده ها یا ترانسمیترها برای ورودی ها و خروجی های متعدد طراحی شده اند.

ورودی های ترانسمیتر دما چیست؟

رایج ترین انواع ورودی برای فرستنده های دما ترموکوپل ها و RTD ها هستند.

• ورودی ترموکوپل

امروزه در صنعت، ترانسمیترهای ترموکوپل معمولاً برای ترموکوپل‌های فلزی پایه طراحی می‌شوند. اینها از نوع K، T، J و E هستند. این بدان معنا نیست که نمی‌توانید فرستنده‌هایی را برای انواع دیگر ترموکوپل‌ها پیدا کنید، اما ممکن است گران‌تر باشند. ترموکوپل ها دارای دو سیم هستند، بنابراین فرستنده ها دارای دو ترمینال ورودی هستند که در آن سیم ها می توانند وصل شوند. سیم کشی صحیح ترموکوپل بسیار مهم است.

• ورودی آشکارساز مقاومت دما (RTD)

ورودی های RTD بر اساس مقدار مقاومت آن­ها طراحی می شوند. مقاومت با مواد مورد استفاده در هنگام ایجاد سیم پیچ شناخته می شود. پلاتین ماده ای است که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد. از این طریق، می توان طیف گسترده ای از مقادیر مقاومت را ایجاد کرد. آنها می توانند از 10 تا 10000 متغیر باشند، اما رایج ترین آنها 100 است که به عنوان PT100 شناخته می شود. هنگامی که مقدار مقاومت RTD خود را می دانید، تعیین ورودی فرستنده را نیمه تمام کرده اید. مرحله بعدی تصمیم گیری در مورد تعداد سیم برای RTD است. RTD در 3 پیکربندی سیم کشی مختلف ساخته می شود: 2 سیم، 3 سیم و 4 سیم. هر توپولوژی به مدارهای کمی متفاوت نیاز دارد. پیکربندی 3 سیم مقرون به صرفه ترین است و دقت و دقت کافی را ارائه می دهد. اگرچه، شما می توانید فرستنده هایی را برای انواع سیم کشی پیدا کنید. ترانسمیترها زمانی استفاده می شوند که محدوده دما کم است، اما پاسخ باید بالا باشد.

خروجی ترانسمیتر دما چیست؟

فرستنده‌های دما به‌عنوان واسطه حسگر و گیرنده عمل می‌کنند، بنابراین باید مقداری را تولید کنند که توسط ابزار دقیق گیرنده قابل اندازه‌گیری باشد. در سراسر صنعت، خروجی استاندارد یک فرستنده دما 4-20 mA، 0 -5 VDC یا 0-10 VDC است.

چه صنایعی از ترانسیمتر دما استفاده می کنند؟

از دهه 1950، زمانی که الکترونیک واقعاً شروع به ورود به بازار انبوه کرد، ترانسمیتر ها در هر صنعت بزرگی که سنسورهای دما وجود دارد استفاده شده است:

• هوافضا
• شیمیایی
• غذا و نوشیدنی
• انرژی
• تهویه مطبوع
• داروسازی
• آبکاری فلز
• معدن
• نفت و گاز
• پتروشیمی ها
• مدیریت پسماند و آب
• OEM های الکترونیکی

انواع مختلف ترانسمیتر دما

ترانسمیتر های دما  در تولید صنعتی به عنوان وسیله ای برای کنترل فرآیند استفاده می شوند زیرا می توانند بازخوردی را در مورد دما در مراحل مختلف فرآیند تولید ارائه دهند. برای انجام این کار، یک ترانسمیتر دما سیگنال تولید شده توسط یک سنسور دما، مانند ترموکوپل را دریافت می کند و سپس از سیگنال برای محاسبه سطوح گرما استفاده می کند. سپس داده های مربوط به دما به نوع دیگری از سیگنال تبدیل شده و به دستگاه گیرنده مربوطه ارسال می شود.

انواع مختلفی از ترانسمیتر های دما و همچنین انواع مختلفی از تنظیمات نصب وجود دارد. سه دسته کلی برای ترانسمیتر های دما شامل ترانسمیتر های ضد آب و هوا و ضد انفجار، ترانسمیتر های ریلی یا پانلی DIN و ترانسمیتر هد مونت هستند. سه نوع کلی از تنظیمات نصب عبارتند از: نصب ریلی، نصب در میدان، و هد مونت. برخی از انواع ترانسمیتر ها بر اساس روش نصب نامگذاری می شوند، به این معنی که بین نوع و روش نصب همپوشانی وجود دارد.

• ترانسمیتر های ضد آب و هوا و ضد انفجار

در کاربردهایی که یک فرستنده باید سایش و پارگی ناشی از قرار گرفتن مداوم در معرض عناصر را تحمل کند، یک فرستنده ضد آب و هوا و انفجار مناسب است. این نوع خاص از فرستنده دارای یک محفظه خارجی است که معمولاً از فولاد ضد زنگ یا مواد ضد انفجار مشخص شده ساخته شده است که برای محافظت از اجزای داخلی حساس محکم مهر و موم شده است. در داخل، فرستنده به دو محفظه کوچک تقسیم شده است: یکی شامل سنسور و دیگری شامل الکترونیک مربوط به محاسبه دما و ارسال یک سیگنال جدید است. فرستنده های مقاوم در برابر آب و هوا و ضد انفجار دارای دقت بالایی هستند و معمولاً در صورت نیاز می توان آنها را به صورت محلی تنظیم و نظارت کرد.

• ترانسمیتر های نصب پنل یا DIN Rail Mount

 ریل DIN برای نصب سوئیچ ها، رله ها و فرستنده ها استفاده می شود. خود ریل قطعه ای فلزی است که به گونه ای شکل می گیرد که دستگاهی (مانند فرستنده) را قادر می سازد با استفاده از یک گیره فنری متصل شود که به داخل خم ریل فلزی می لغزد و خود را محکم می کند. ریل فلزی، کامل با فرستنده متصل، می تواند سپس به یک پانل یا یک دیوار متصل شود. مخفف DIN مخفف Deutsches Institut fur Normung است که موسسه آلمانی استانداردسازی است. فرستنده‌های ریلی DIN که فرستنده‌های نصب پانل نیز نامیده می‌شوند، معمولاً در کاربردهای مختلفی یافت می‌شوند زیرا نسبتاً کم‌هزینه هستند و می‌توانند با مجموعه‌ای از سنسورهای مختلف کار کنند. به دلیل پیکربندی ریل DIN، نصب آنها نیز آسان است. آنها نسبت به فرستنده های مقاوم در برابر آب و هوا و انفجار دقت کمتری دارند زیرا پیکربندی سیم کشی طولانی تری برای ایمن سازی فرستنده لازم است. برای ترانسمیترهای دما، نصب ریلی قدیمی ترین روش نصب است.

• ترانسمیتر های هد

فرستنده های هد مونت فرستنده را در سر اتصال یا محفظه بیرونی یک سنسور قرار می دهند. به دلیل این طراحی، نصب آنها آسان است و به سیم کشی کمتری نیاز دارند، زیرا سر سنسور به سادگی تبدیل به یک فرستنده هد سنسور می شود.

• ترانسمیتر های نصب در میدان

این نوع خاص از فرستنده دما در محفظه بیرونی خود نصب می شود، که آن را قادر می سازد “در میدان” استفاده شود، جایی که شرایط ممکن است نیاز به حفاظت بیشتر داشته باشد، مانند عملیات صنعتی با کارایی بالا. فرستنده های نصب شده در میدان را می توان نسبتا نزدیک به سنسور قرار داد تا قدرت سیگنال را افزایش دهد.

نحوه انتخاب ترانسمیتر دمای مناسب:

1. عملکرد یک فرستنده دما را درک کنید
2. ورودی ها را شناسایی کنید
3. خروجی ها را شناسایی کنید
4. منبع تغذیه را شناسایی کنید
5. تامین کننده را پیدا کنید
6. عملکرد یک فرستنده دما را درک کنید

اگر قبلاً این کار را نکرده‌اید، باید وقت بگذارید و بخش‌های بالا را بخوانید تا یک نمای کلی کامل از عملکرد یک ترانسمیتر دما داشته باشید.

چند نکته را که باید قبل از رفتن به مرحله بعد در نظر گرفت:

1. فرستنده در کجا نصب خواهد شد؟ در چه نوع محیطی باید کار کند؟
2. یک خطای اندازه گیری چقدر هزینه دارد؟ این میزان پیچیدگی مورد نیاز فرستنده شما را تعیین می کند.
3. آیا فرستنده باید قابل برنامه ریزی باشد؟

ورودی ها را شناسایی کنید

بسته به اینکه از ترموکوپل یا RTD استفاده می کنید، باید ورودی های مناسب را انتخاب کنید. این بستگی به سنسور شما دارد. محدوده دما و دقت باید برای تعیین نوع ترموکوپل و RTD که می خواهید انتخاب کنید استفاده شود. به عنوان مثال، ترموکوپل نوع K برای محدوده دمایی 200- تا 1260 درجه سانتیگراد استفاده می شود.

خروجی ها را شناسایی کنید

شما باید بتوانید کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا واحد جمع آوری داده خود را بررسی کنید و تعیین کنید که کدام نوع خروجی باید از ترانسمیترها ارسال شود. این معمولاً یک سیگنال 4-20 میلی آمپر است، اما 0-5 VDC و 0-10 VDC نیز خروجی های استاندارد هستند.

    منبع تغذیه را شناسایی کنید

منبع تغذیه چیزی است که باید بر اساس سایر اجزای سیستم خود تصمیم بگیرید. اگر لوازم الکترونیکی دارید که با ولتاژ 12 VDC کار می کند، منطقی است که از 12 VDC به عنوان منبع تغذیه خود استفاده کنید. اگر هیچ نیازی ندارید، از 24 VDC به عنوان منبع تغذیه استفاده کنید. این استاندارد صنعتی است.

    تامین کننده پیدا کنید

هنگامی که آماده خرید فرستنده خود هستید، مهم است که تامین کننده ای را پیدا کنید که بتواند تقاضای شما را برآورده کند. برگه اطلاعات محصولی را پیدا کنید که فکر می‌کنید به بهترین وجه با ورودی‌ها، خروجی‌ها و منبع تغذیه شما مطابقت دارد، سپس همه الزامات موجود در برگه داده را تأیید کنید. حتما وقت بگذارید. انتخاب فرستنده مناسب برای برنامه شما نیاز به درک روشنی از نحوه ادغام آن در فرآیندهای شما دارد، دقیقاً نیازهای شما چیست و چگونه محیط آن ممکن است بر عملکرد آن تأثیر بگذارد. یافتن تامین کننده ای که بتواند به شما کمک کند و به سوالات شما پاسخ دهد، هنگام انتخاب یک فرستنده برای یک برنامه جدید ضروری است.

برای اطلاعات بیشتر با مشاوران مگاتجهیز در ارتباط باشید.