بررسی ترانسمیتر دما | نحوه عملکرد، انواع مختلف، مزایا، کاربردها
معرفی عملکرد انواع ترانسمیتر دما و کاربرد آنها
یکی از مهم ترین تجهیزات صنعتی در کلیه ی صنایع امروز ترانسمیتر های دما هستند که در این مقاله قصد داریم اهمیت و عملکر ترانسمیتر دما را بررسی کنیم. هم چنین ویژگی لازم آن ها را جهت خرید بررسی نماییم.
| تماس با شرکت گذرگاه | |
| ادرس: | تهران ضلع شمالی میدان هفتم تیر ساختمان تجاری ادری نگین ابی طبقه اول واحد ۱۰۲ |
| تلفن: | ۰۲۱۸۸۸۲۰۰۸۹ |
| همراه1: | 09353234729 |
| همراه2: | 09122039983 |
| همراه3: | 09123505979 |
ترانسمیتر دما چیست؟
ترانسمیتر دما سیگنال دریافتی از ترموکوبل (thermocouple) یا RTD را به سیگنال الکتریکی بین 4 الی 20 میلی آمپر تبدیل می کند. استفاده از این وسیله یک راه حل مناسب جهت استفاده در برنامه هایی است که نیاز به اندازه گیری دما از راه دور دارد و در واقع این اصلی ترین کاربرد ترانسمیتر دما است. دما یکی از چهار ویژگی اندازه گیری شونده اساسی فرآیند است (سه مورد دیگر فشار، سطح و دبی هستند). اندازه گیری دما در مجموعه ای از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد. عدم دقت در خوانش دما می‌تواند تاثیر به سزایی سود و هزینه‌ها داشته باشد.
به طور مثال، اگر یک کنترلر دمای آب را در یک فرآیند در دمای 100 درجه فارنهایت نگه می‌دارد و اندازه‌گیری دمای بازگردانده شده به کنترلر یک درجه فارنهایت زیر دمای واقعی باشد، کنترلر انرژی منتقل شده به فرآیند را افزایش می‌دهد تا آن را به 100 درجه فارنهایت برساند (با آنکه واقعا نیازی به این کار نیست). این انرژی هدر شده در یک سال چقدر به هزینه‌های شما می‌افزاید؟
البته که این مساله به حجم آب بستگی دارد اما اگر مثلا سالانه بیش از 100 هزار لیتر در سال استفاده می‌کنید، هزینه‌ی آن 80 میلیون یا 100 میلیون تومان در سال خواهد بود. یا حتی بیشتر. هزینه‌ی بی دقتی بسیار کوچک در اندازه‌گیری (مثلا 1 درجه فارنهایت) معمولا نادیده گرفته می‌شود. به وضوح می‌بینید که مهم است درک مناسبی از اندازه‌گیری دما داشته باشیم. در بخش‌های بعدی این مطلب، اصول سنسور های دما را بررسی می‌کنیم و به این مساله می‌پردازیم که چرا استفاده از ترانسمیتر دما سودمند است.
چرا باید از ترانسمیتر دما استفاده کنیم؟
در بسیاری از موارد صنعتی، درجه حرارت یک فرآیند باید از راه دور کنترل شود. سیگنال های تولیدی توسط سنسور های دما مانند ترموکوبل، بسیار سیگنال های ضعیفی هستند و قابلیت ارسال به فاصله های دور را ندارند. این سنسور ها می توانند به یک فرستنده (ترانسمیتر) متصل شوند تا سیگنال های کوچک را تقویت کرده و به مقدار مطبوع سیستم کنترلی برساند. وقتی سیگنال ها به حالت قابل انتقال تبدیل شوند می توان آن ها را از طریق سیم مسی معمولی به هر فاصله ای منتقل کرد و به تجهیزات کنترلی و کنترل کننده ها متصل نمود.
چگونه از ترانسمیتر های دما استفاده کنیم؟
ترانسمیتر های دما جریان مورد نیاز شان را متناسب با ورودی سنسور از طریق یک منبع تغذیه DC با فاصله دریافت می کنند و در خروجی خود یک سیگنال از جنس جریان الکتریکی ارائه می دهند. به طور مثال وقتی که ترموکوبل کمترین دما را گزارش می دهد در خروجی خود جریان 4 میلی آمپر را ارائه می دهد و سپس با افزایش دما، مقدار بیشتری جریان را از منبع می کشد و در خروجی خود نهایتا 20 میلی آمپر جریان ارائه می دهد. سیگنال 20 میلی آمپر مربوط به بالاترین دمای حسگر ترموکوبل است. مدارهایی درون این ابزار است تا تناسب بین دمای اندازه گیری شده و مقدار جریان خروجی را تعیین می کنند.
مزایای استفاده از ترانسمیترهای دما:
استفاده از این ابزار مزایای بیشماری نسبت به استفاده از روش های سنتی اندازه گیری دما دارند که عبارتند از:
· نیاز به منبع تغذیه AC برای کار از راه دور با ترانسمیتر دو سیمه نیست.
از آنجایی که این ابزار در خروجی خود یک سیگنال کوچک بین 4 الی 20 میلی آمپر ارائه می دهند دیگر نیازی به منبع تامین نیروی اضافی در محلی دور تر نیست. علاوه بر این معمولا در تجهیزات ابزار دقیق که ترانسمیتر دما نوعی از آنان است، معمولا ولتاژ 24 ولت مستقیم برای استاندارد کاری سیستم ها و فرآیند تعریف شده است.
· نویز الکتریکی و تخریب سیگنال ها در استفاده از ترانسمیتر ها به شدت کاهش می یابد.
در جابجایی سیگنال ها در محیط های صنعتی که معمولا دارای نویز زیادی هستند ممکن است این سیگنال ها نویز محیط را در یافت کنند که به هنگام استفاده از ترانسمیتر دما این مشکل برطرف خواهد شد. هم چنین سیگنال های معمولی اگر مسافت های طولانی ای را طی کنند ضعیف می شوند و در نهایت استفاده از این ابزار مشکل مربوطه را برطرف میکند.
· هزینه استفاده از سیم با به کاربردن ترانسمیتر به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
سیگنال های تولیدی ترموکوبل که دارای ولتاژ پایینی هستند تقریبا در اکثر موارد هنگام ارسال در فاصله های دور نیاز به کابل محافظ دارند چرا که نویز الکتریکی ناشی از رله های الکتریکی، موتور ها و خطوط برق با جریان متناوب (AC) می توانند سیگنال کابل های بدون محافظ را خراب کنند.
ترانسمیتر دما و رطوبت:
معمولا از ترانسمیتر دما و رطوبت به صورت ترکیبی و همزمان در صنعت استفاده می کنند و به وسیله آن هم دما و هم رطوبت محیط را اندازه می گیرند. این مدل علاوه بر ارسال مقادیر اندازه گیری شده معمولا آن ها را بر روی نمایشگر نیز نمایش می دهند. سنسور به کار رفته در ساخت ترانسمیتر دما و رطوبت دقت و پایداری بسیار بالایی دارد، که آنها را می توان در محیط هایی مانند اتاق تمیز (صنایع دارویی و آزمایشگاهی)، گلخانه ها و مصارف کشاروزی، مرغداری ها و سایر مصارف صنعتی نصب کرد.
معرفی انواع ترانسمیتر دما:
ترانسمیتر های دما دارای انواع مختلفی هستند. در یک دسته بندی آن ها را در سه دسته، تک سیمی، دو سیمی و یا بی سیم قرار می دهند. در دسته بندی دیگر با توجه به تامین جریان آن ها را به دو دسته پسیو یا غیرفعال ( بدون نیاز به منبع تغذیه مجزا ) و اکتیو یا فعال ( نیازمند منبع تغذیه مجزا) تقسیم بندی می کنند. همچنین آن ها را با توجه به نحوه نصب به دسته های زیر نیز تقسیم می شوند:
ترانسمیتر دما هدمونت (کله ای):
ترانسمیتر کله ای که در بالای سنسور قرار میگیرد و قابلیت نصب آسان در سیستم های مختلف از ویژگی های مهم آن بحساب می آید. این نوع به فناوری معمولی دو سیم متصل است.
ترانسمیتر دما فیلدمونت (ریلی):
ترانسمیتر ریلی دارای یک نشانگر خارجی و یک محفظه فلزی بوده و از قطعات الکترونیکی حساس در برابر خورندگی، رطوبت و پوسیدگی محافظت می کند. این مدل نیز به فناوری معمولی دو سیم متصل هستند.
هنگام خرید باید به چه نکاتی توجه کنیم؟
- محیطی که در آن نصب می شود. (به لحاظ خورنگی، رطوبت و …)
- محدوده دمایی سنسور
- نحوه نمایش مقادیر اندازه گیری شده (نمایشگر یا اتاق کنترل)
- دمای محیط و عملیاتی
نحوه نصب و نگه داری
یکی دیگر از مهم ترین عواملی که هنگام خرید ترانسمیتر دما باید به آن توجه کنیم قیمت ترانسمیتر دما است که برخی مدل های آن ها دارای قیمت های بسیار بالایی هستند لذا می توان به منظور خرید با قیمت مناسب تر از ترانسمیتر دما دست دوم استفاده نمود البته به شرطی که به مشخصه های اصلی آنها نیز توجه نمود.
ترانسمیتر دما چگونه کار می کند؟
یک ترانسمیتر دما، یک تجهیز الکتریکی است که یک سنسور دما – همچون ترموکوپل، RTD یا ترمیستور – را به یک دستگاه اندازه‌گیری یا کنترل، همچون PLC، DCS، PC، کنترلر حلقه، دیتا لاگر، نمایشگر یا رکوردر متصل میکند. عموماً، ترانسمیترهای دما سیگنال ورودی از سنسور را ایزوله، تقویت، نویز گیری، خطی‌سازی و تبدیل کرده و سپس یک سیگنال خروجی استاندارد شده به دستگاه کنترلی می‌فرستند (مخابره یا ترانسمیت می‌کنند).
سیگنال‌های الکتریکی رایج استفاده شده در مراکز و کارخانه‌های تولید در بازه ۴ تا ۲۰ میلی آمپر یا ۰ تا ۱۰ ولت هستند. به طور مثال، ۴ میلی آمپر می‌تواند نماینده‌ی صفر درجه‌ی سلسیوس و ۲۰ میلی آمپر به معنی 100 درجه سلسیوس باشد. ترانسمیترهای دما به عنوان رابطی بین سیستم کنترلی و سنسور دما عمل می‌کنند، خوانش‌های حرارتی آنالوگ را – با کاهش نویز پس‌زمینه – به سیگنال‌های خروجی دیجیتال عددی تبدیل می‌کنند تا بتوانند نظارت دقیقی برای دما با درجه پایینی از تداخل ارائه کنند.
این سیستم پیچیده به تحلیلگران کمک می‌کنند که شرایط حرارتی یک محفظه‌ی فرآیند یا سیستم دبی را به عنوان مقدار درجات سلسیوس یا فارنهایت به شکل بدون درنگ (real-time) درک کنند. ترانسمیترهای دما می‌توانند به عنوان دستگاه‌هایی مستقل تولید شوند که به یک یا چند مانیتور دما در یک سیستم کنترل فرآیند متصل می‌شوند یا در هد کانکشن یک قطعه، تعبیه شوند.
حالت دوم، نیازمندی‌های سیم‌کشی و ردپای تجهیز را کاهش می‌دهد، با اتصال مکانیکی بهبودیافته که آسیب‌پذیری کمتری به خوردگی به دلیل گاز، بخار یا دما دارد. البته که کارکردهای یک ترانسمیتر دما معمولاً توسط نیازمندی‌های کاربرد تعیین می‌شود. هر یک از این سبک‌های قطعات ممکن است برای موجود کردن سیگنال‌ها به عنوان یک خوانش دیجیتال فوری مورد نیاز باشد و برای انتقال داده در ادامه‌ی زنجیره‌ی اندازه‌گیری با هدف پردازش بیشتر مورد استفاده قرار گیرند. RTDها و ترموکوپل‌ها را می‌توان مستقیماً به دستگاه گیرنده سیم‌کشی کرد.