راهنمای کامل انواع ترانسمیتر سطح و نحوه کارکرد لول ترانسمیترها

راهنمای کامل انواع ترانسمیتر سطح و نحوه کارکرد لول ترانسمیترها

به بیان ساده تر، یک لول ترنسمیتر یا ترانسمیتر سطح، ابزار دقیقی است که یک خروجی الکتریکی متناسب با اندازه گیری سطح ثابت را فراهم می کند. ترانسمیتر های سطح برای تعیین سطح مواد جامد فله یا مایع خاص در هر زمان معین استفاده می شوند. ترانسمیتر های سطح با لول سوئیچ یا سوئیچ های سطح – که تنها در صورت رسیدن سطح مواد به یک سطح از پیش تعیین شده ، آلارم هشدار می دهند- متفاوت هستند.

ترنسمیترها سطح ممکن است پس از رسیدن به یک مقدار مشخص (سطح نقطه) یا به طور مکرر بعد از هر اندازه گیری (سطح مداوم) خروجی را فراهم کنند. ترنسمیتر های سطح ، سیال هایی مانند آب ، سوخت و مایعات چسبناک یا مواد خشک مانند پودرها و مواد جامد را اندازه گیری می کنند.

کاربر هنگام انتخاب دستگاه باید محدوده اندازه گیری ترنسمیتر سطح و سازگاری خروجی را در نظر بگیرد. این مطلب نحوه کار ترانسمیتر های سطح را نشان می دهد.

خروجی ترانسمیترهای سطح

ترانسمیتر های سطح یک سیگنال خروجی خاص را انتقال می دهند که بطور ایده آل با یک سنسور و اندازه گیر / نشانگر مربوطه در یک کاربرد خاص سازگار است. خروجی های متداول عبارتند از:

لوپ جریان (Current loops )

از رایج ترین خروجی های سنسور هستند. دیسیپلین هایی مانند کنترل فرایند بطور گسترده از خروجی های ۴-۲۰ میلی آمپر استفاده می کنند ، زیرا از قابلیت های انتقال دوربرد برخوردار هستند. سیگنالهای جریان تحت تأثیر افت ولتاژ در سیم کشی سیستم قرار ندارند، به طوری که ممکن است این جریان، دستگاه های اندازه گیری برق نیز داشته باشد. سیگنال های دیجیتال با استفاده از پروتکلHART ممکن است لوپ های جریان آنالوگ راضمیمه کنند.

پروتکل های Fieldbus استانداردهای ارتباطات دیجیتال هستند که جایگزین لوپ های جریان در بسیاری از کاربرد ها شده اند. مثالها شامل Fieldbus ، Profibus و Modbus است.
سیگنال های فرکانس شامل امواج سینوسی ، قطارهای پالس یا خروجی های AM / FM است.

انواع ترانسمیتر های سطح و چگونه آنها عمل می کنند

شش نوع ترانسمیتر سطح وجود دارد. هر یک از این ترانسمیتر ها به روش های مختلفی کار می کنند و آنها را برای تعدادی از انواع مختلف پردازش ها مفید می سازند.

ترانسمیترهای سطح رادار (RADAR LEVEL TRANSMITTERS )

لول ترانسمیتر های رادار، از انتشار امواج رادیویی با فرکانس بالا که توسط آنتن ساطع می شوند، درست مثل رادارها استفاده می کنند. معمولاً این دستگاه ها در قسمت بالا یا در نزدیکی بالای مخزن پر از مایع یا جامد نصب می شوند. ترانسمیتر خود سیگنال راداری را درون مایع موجود در مخزن ارسال می کند و بازتاب آن سیگنال را دریافت می کند. ترانسمیتر سپس سطح پر شدن مخزن را بر اساس مدت زمان بازگشت سیگنال منتقل شده – که به طور مستقیم متناسب با مسافت طی شده است – به طور دقیق محاسبه می کند.

مزایای فرستنده های سطح رادار:

• بسیار دقیق  ۰٫۵± میلی متر ((۰٫۰۲ اینچ)
• نصب در بالا
• غیر تماسی
• دقت مستقل از ثابت دی الکتریک ، چگالی و هدایت
• در هنگام تغییر مایعات نیازی به تنظیم مجدد و کالیبراسیون نیست

مواردی که باید در نظر گرفته شود:

• باید طراحی مخزن را در نظر بگیرد
• فوم می تواند یک مشکل باشد
• مسافت مسدودی
• سطوح آشفته
• حداقل ثابت دی الکتریک

ترانسمیتر های سطح رادار هدایت شده ( Guided Radar level transmitters )

ترانسمیتر های سطح رادار هدایت شده با پالس های راداری با فرکانس بالا که در طول پروب هدایت می شوند کار می کنند. در اثر برخورد پالسها بر سطح سیال ، امپدانس مشخصه تغییر می کند و بخشی از پالس ساطع شده منعکس می شود. زمان بین راه اندازی و دریافت پالس توسط ابزار اندازه گیری و تجزیه و تحلیل می شود و یک اندازه گیری مستقیم برای فاصله بین اتصال فرآیند و سطح محصول است.

مزایای ترنسمیتر های سطح رادار هدایت شده

• بسیار دقیق : ۰٫۲ ± میلی متر (۰٫۰۴ اینچ)
• با تعدادی فوم کار می کند
• نصب در بالا
• دقت مستقل از ثابت دی الکتریک ، چگالی و هدایت
• تنظیم مجدد نیاز نست

مواردی که باید در نظر گرفته شود:

• باید طراحی مخزن در نظر گرفته شود
• فوم سنگین می تواند یک مسئله باشد
• مسافت مسدودی
• سطوح آشفته
• حداقل ثابت دی الکتریک

ترانسمیتر سطح آلتراسونیک ( ULTRASONIC LEVEL TRANSMITTER )

ترانسمیتر سطح اولتراسونیک ، که به روشی شبیه به ترانسمیتر های سطح رادار بدون تماس عمل می کند. با استفاده از این ترانسمیتر، یک ترانسدیوسر اولتراسونیک که در قسمت بالای مخزن نصب شده یا در نزدیکی آن قرار دارد، پالس اولتراسونیک را ارسال می کند. هنگامی که پالس به سطح مایع برخورد می کند ، بازتاب می یابد و سنسور سطح پر شدن را بر اساس زمان بین پالس و سیگنال بازگشت در قسمت خالی مخزن محاسبه می کند. این مقدار از ارتفاع کلی مخزن برای به دست آوردن سطح کسر می شود.

مزایای فرستنده های سطح اولتراسونیک

• غیر تماسی (کمترین هزینه)
• نصب در بالا
• دقت مستقل از تغییرات چگالی ، دی الکتریک یا هدایت
• بدون نیاز به کالیبراسیون با سیال

مواردی که باید در نظر گرفته شود:

• حداقل دانسیته مورد نیاز است
• فوم  یک مسئله است
• مسافت مسدودی
• سطوح آشفته
• بخارات / گاز بالای مایع
• اختلاف دما بین مایع و سنسور
• بدون خلا، بدون فشارهای بالا

لول ترنسمیتر مایکروویو هدایت شده ( GUIDED MICROWAVE LEVEL TRANSMITTERS)

ترانسمیتر های سطح مایکروویو هدایت شده، این نوع ترانسمیتر سطح با ارسال مایکروویو یا پالس الکترومغناطیسی از طریق میله / کابل حسگر کار می کند. هنگامی که سیگنال به سطح مایع برخورد می کند ، به بالای میله حسگر برگشته و به قسمت داخلی ترانسمیتر باز می گردد. وسایل الکترونیکی که در محفظه ترانسمیتر مجتمع شده اند، سطح پر شدن را از زمان صرف شده برای عبور سیگنال از پایین میله سنسور و برگشت دوباره به بالا تعیین می کند. سپس مقدار در نمایشگر ترانسمیتر نشان داده می شود.

این نوع ترانسمیتر سطح برای مایعات مناسب است و در کاربردهای صنعتی در تمامی زمینه های فناوری فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد.

ترانسمیترهای سطح مغناطیسی ( MAGNETIC LEVEL TRANSMITTERS )

ترانسمیتر های سطح مغناطیسی، از اشیا مغناطیسی کوچک و معلق شناور استفاده می کنند. به طور معمول به منظور محدود کردن هر حرکت جانبی این مواد شناور، در داخل یک ستون کمکی باریک قرار دارد. در حالی که ذرات شناور روی سطح بالای مایع قرار گرفته است، دستگاه مغناطیسی متفاوت، میزان حرکت ذرات شناور را اندازه گیری می کند که اجازه می دهد تا اندازه لول پر شده، دقیق و مداوم منتقل شود. این روش به دلیل تمایل شناور برای بالا آمدن یا غرق شدن در هماهنگی با سطح مایع ، برای اندازه گیری مداوم مفید است.

لول ترنسمیتر خازنی ( CAPACITANCE LEVEL TRANSMITTERS)

ترانسمیتر های سطح خازنی، نام خوذ را از خازن ها گرفته اند. به عبارت دیگر، یک عنصر مدار الکتریکی که بطور موقت انرژی را برای استفاده یک مدار ذخیره می کند. خازن ها انرژی را بین دو الکترود عایق ذخیره می کنند. یک ماده غیر رسانا بین دو الکترود قرار می گیرد تا به ذخیره بار الکتریکی کمک کند. هرچه دی الکتریک بیشتر باشد، انرژی بیشتری نیز می تواند ذخیره شود. بنابراین ترانسمیتر های سطح خازنی از مواد پر شده در یک مخزن به عنوان یک رسانه دی الکتریک بین دو یا چند الکترود استفاده می کنند.

اصل اندازه گیری سطح خازنی به دلیل تغییر سطح خازن ناشی از تغییر سطح تشکیل شده توسط پروب و دیواره مخزن است. هنگامی که پروب در هوا باشد ، یک ظرفیت خازنی کم اندازه گیری می شود. با پر شدن مخزن، خاصیت خازنی بیشتر می شود. یک پروب خازنی ممکن است با یک کندانسور برقی مقایسه شود. با پر شدن مخزن، ظرفیت پروب افزایش می یابد. این تغییر به صورت الکتریکی تجزیه و تحلیل می شود.

مزایای فرستنده های سطح خازن

• بسیار مقرون به صرفه است
• پاسخ با سرعت سریع
• امکان اندازه گیری اینترفیس
• امکان درجه حرارت بالا و فشار

مواردی که باید در نظر گرفته شود:

• زیادی ورژن ها
• رسانا / عایق
• روکش پروب – سازگاری شیمیایی
• تیوب مرجع زمین
• غیر فلزی
• کالیبراسیون مجدد با سیال های مختلف
• حداقل اسپن ۱۰ pF
  فوم می تواند یک مسئله باشد

ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک ( HYDROSTATIC LEVEL TRANSMITTERS )

ترانسمیتر های سطح هیدرواستاتیک ، که به عنوان ترانسمیتر های سطح فشار نیز شناخته می شوند ، اساساً با اندازه گیری فشار در حال آرامش مایعات درون آن، محتوای مایعات یک مخزن را تعیین می کنند. نیروی مایع هر چه بیشتر باشد ، حجم مایعات داخل ظرف بیشتر است. این ترانسمیتر یکی از رایج ترین انواع دستگاههای تشخیص سطح است. برای اطمینان از اندازه گیری دقیق، چگالی مایع ثابت است. با افزایش وزن مایع ، فشار در هر اینچ مکعب اعمال شده بر ترانسمیتر نیز افزایش می یابد.