ترانسمیتر دما چیست، چه امکاناتی دارد و چگونه کار می کند

ترانسمیتر دما چیست؟

ترانسمیتر دما (temerature transmitter) یک ابزار دقیق الکتریکی است که یک دستگاه سنجش دما – مانند ترموکوپل، RTD یا ترمیستور – را به یک دستگاه اندازه گیری یا کنترل مانند PLC ، DCS ، PC ، کنترلر لوپ ، دیتالاگر، صفحه نمایش یا رکوردر متصل می کند. به طور معمول ، ترنسمیتر های دما سیگنال ورودی از حسگر را ایزوله، تقویت ، خطی نموده و نویز را فیلتر  و  تبدیل می کنند و سپس یک سیگنال خروجی استاندارد را به سیستم کنترل ارسال می کنند.

سیگنالهای خروجی الکتریکی رایج مورد استفاده در کارخانجات تولیدی دامنه های ۴-۲۰mA یا ۰-۱۰V DC هستند. به عنوان مثال ، ۴mA می تواند ۰ درجه سانتیگراد و ۲۰mA به معنی ۱۰۰ درجه سانتیگراد باشد.

۴-۲۰mA برای بسیاری از کاربردهای اندازه گیری دما از راه دور ایده آل است. ترنسمیتر های ۴-۲۰ میلی آمپر دارای مزایای مشخصی نسبت به دستگاههای اندازه گیری دمای معمولی هستند ، اما برای جلوگیری از مشکلات “لوپ زمین” باید با احتیاط انتخاب شوند.

مزایای ترانسمیترهای دما

ترانسمیترها نسبت به روش های سنتی تر اندازه گیری دما ، مزایای بسیاری دارند.

برای کارکردن ترانسمیتر دو سیم ، در محل از راه دور به برق AC احتیاج ندارد.

از آنجا که ترانسمیتر ها با سیگنال جریان خروجی ۴-۲۰ میلی آمپر سطح پایین کار می کنند ، دیگر نیازی به تأمین برق در محل از راه دور  نمی شود. علاوه بر این، سیگنال معمول ۲۴ Vdc لازم برای بهره برداری در پلنت هایی که دارای مقادیر زیادی ابزار دقیق هستند استاندارد است.

در بسیاری از موارد ، دمای یک فرآیند از راه دور باید کنترل شود. دستگاههای سنجش دما معمولی مانند ترموکوپل ها و RTD “سیگنالهای” بسیار کوچکی تولید می کنند. این سنسورها می توانند به یک ترانسمیتر دو سیم وصل شوند که سیگنال کوچک را تقویت و با شرایط مطلوب می کند. پس از مشروط شدن در یک سطح قابل استفاده ، این سیگنال می تواند از طریق سیم مسی معمولی منتقل شود و برای هدایت تجهیزات دیگر مانند اندازه گیرها، دیتالاگرها ، چارت رکوردرها ، رایانه یا کنترلرها استفاده شود.

نویز الکتریکی و تخریب سیگنال مشکلی برای کاربران ترنسمیتر دو سیم نیست.

سیگنال خروجی جریان ترانسمیتر هنگام نویز الکتریکی محیط ، ایمنی بالایی را به همراه دارد. هر گونه نویز که در جریان خروجی ظاهر می شود ، معمولاً با رد مود متداول تجهیز دریافت کننده از بین می رود. علاوه بر این،  سیگنال خروجی فعلی با فاصله تغییر نمی کند (کاهش نمی یابد) همانطور که بیشتر سیگنال های ولتاژ انجام می دهند.

هزینه سیم در هنگام استفاده از ترانسمیتر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

سیگنال های ولتاژ کم تولید شده توسط ترموکوپل ها، تقریباً همیشه نیاز به استفاده از کابل شیلددار در هنگام ارسال به هر فاصله قابل توجهی دارند. نویز الکتریکی محیط ناشی از رله های الکتریکی قوس الکتریکی ، موتورها و خطوط برق AC، می تواند سیگنال هایی که در یک کابل بدون شیلد منتقل می شوند را ویران کند.

علاوه بر این ، سیم سنگین و گران قیمت غالباً در کاربردهایی که خواستار اجرای کابل های طولانی هستند ، نصب می شود (زیرا باعث کاهش خطاهای افت ولتاژ سیگنال ناشی از مقاومت در خط می شود).

ترانسمیتر دما از پیشرفت قابل توجهی نسبت به همتای سیم مستقیم برخوردار است. آنها الزامات ویژه کابل کشی را از بین می برند، مهندسی و تعمیر و نگهداری را آسان می کنند و همچنین می توانند تشخیص پیشرفته را انجام دهند.

از سیم معمولی مسی می توان برای اتصال تمام تجهیزات مربوط به سیستم ترانسمیتر دو سیم استفاده کرد. سیگنال خروجی جریان ۴-۲۰ میلی آمپر نسبتاً نسبت به نویزهای برقی محیط مصون است و با انتقال مسافت های طولانی ، حتی از روی سیم با قطر کوچک تخریب نمی شود. اضافه کردن ترانسمیتر دما به سیستم، مشکل عدم تأمین طولانی سیم های پرهزینه و مقدار زیادی شیلد را از بین می برد.

مزایای بیشتر شامل موارد زیر است:

• توانایی شامل نمایش و کنترل محلی.
• جداسازی، تقویت ، فیلتر نویز، خطی سازی و تبدیل سیگنال ورودی از سنسور.
• سیگنال خروجی با بسیاری از دستگاه های استاندارد کار می کند.
• به سیم نوع گران قیمت احتیاج ندارد.

چگونه می توان از ترانسمیتر دما استفاده کرد؟

یک ترانسمیتر دما متناسب با ورودی سنسور آن، جریان را از منبع تغذیه dc از راه دور می کشد. سیگنال واقعی به عنوان تغییر در جریان منبع تغذیه منتقل می شود.

به طور خاص ، یک ترانسمیتر ورودی ترموکوپل، هنگام اندازه گیری کمترین دمای فرایند ، ۴ میلی آمپر جریان از منبع تغذیه dc می کشد. سپس با افزایش دما ، ترانسمیتر ورودی ترموکوپل، جریان نسبتاً بیشتری را جذب می کند، تا زمانی که به ۲۰ میلی آمپر برسد. این سیگنال ۲۰ میلی آمپر با بالاترین درجه حرارت سنجی ترموکوپل مطابقت دارد. مدار مطلوب کننده سیگنال داخلی ترانسمیتر (از طریق بخشی از جریان ۴-۲۰ میلی آمپر) محدوده دمایی را مشخص میکند که سیگنال جریان خروجی را نشان خواهد داد.

از نظر فیزیکی، فقط دو سیم مسی برای اتصال سیگنال خروجی ترنسمیتر دما در یک مدار سری با منبع تغذیه از راه دور و تجهیزات پردازش لازم است. این امر از آنجا که سیگنال و خط منبع تغذیه با هم ترکیب شده اند امکان پذیر است (یک مدار عملکرد دوگانه ای را ارائه می دهد). مقاومت بار به صورت سری با منبع تغذیه dc متصل می شود و جریان حاصل از منبع ، یک سیگنال ۴-۲۰ میلی آمپر یا خروجی است که متناسب با سیگنال ورودی است.

مشکلات لوپ زمین

اگر یک میله زمین (راد) در دو نقطه مختلف در زمین نصب شود و یک ولت متر بین آنها وصل شود ، اختلاف ولتاژ بین این دو تشخیص داده می شود. این اختلاف پتانسیل بین هر دو نقطه در طول سطح زمین وجود دارد. هنگامی که فرد می خواهد فرایندی را که در یک مکان از راه دور قرار دارد اندازه گیری کند ، این اختلاف ولتاژ باعث ایجاد جریان خطایی در طول خط می شود که به آن سیگنال “حلقه یا لوپ زمین” گفته می شود. نتیجه آن خطایی در صفحه نمایش خواهد بود.

برای جلوگیری از خطاهای “حلقه زمین” از این نوع، یک ترنسمیتر دمای ایزوله کننده را برای سیستم خود انتخاب کنید. این نوع ترانسمیتر به طور اپتو الکترونیکی، سیگنال سنسور را از حلقه جریان خروجی جدا می کند. با این کار کاربر می تواند هم سنسور و هم یک طرف لوپ جریان را زمین کند.

امکانات ترنسمیترهای دما

بیشتر ترنسمیتر های دما به سیگنال ولتاژ تولید شده توسط ترموکوپل یا RTD خطی می شوند ، اگرچه اکنون مدل های جدیدی وجود دارد که به دمای واقعی خطی می شوند.

ترانسمیتر دما، ترموکوپل یا سیگنال RTD را به سیگنال خروجی ۴-۲۰ میلی آمپر تبدیل می کند. برخی از مدل ها به یک خروجی RS-232C تبدیل می شوند. ترنسمیتر ها با انتخابگر دیپ سوئیچ برای چندین نوع ترموکوپل در هر مدل، و همچنین انتخاب ترموکوپل و RTD در یک مدل واحد در دسترس هستند.

ترنسمیتر های RTD یا ترموکوپل در هر دو مدل ایزوله کننده یا غیر ایزوله کننده در دسترس هستند و همچنین دارای تنظیمات متنوع خروجی با تنظیمات صفر و اسپن (span) بیش از ۸۰ تا ۱۰۰٪ (بسته به مدل) محدوده سنسور هستند.