استفاده از تجهیزات ابزار دقیق در صنعت های مختلف به منظور مانیتورینگ و کنترل فراید های فیزیکی می باشد.ترانسمیتر ها جزئی از تجهیزات ابزار دقیق می باشند که نقش بسیار مهمی در پروسه های صنعتی دارند.در ادامه به این سوال پاسخ می دهیم که ترانسمیتر چیست؟ و با انواع ترانسمیتر ها آشنا می شویم.
پیش از آشنایی با ترانسمیتر ها پیشنهاد می کنیم مقاله زیر را مطالعه کنید:
ترانسمیتر چیست؟
ترانسمیتر (Transmitter) در لغت به معنی فرستنده می باشد که از دو واژه ترانس (TRANSFER) و میتر (METERING) در کنار هم تشکیل شده است.ترانسمیتر ها یک وسیله اندازه‌گیری هستند که میتواند کمیت اندازه‌گیری شده مانند دما،فشار، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گازهای‌های محیطی و... را به مکانی دورتر (برای مثال اتاق کنترل) ارسال نماید.
به بیان دیگر ترانسمیتر صنعتی ابزاری است که برای اندازه گیری کمیت ها و پارامتر های مختلف نظیر دما، فشار، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گاز های های محیطی و مواردی از این دست استفاده می گردند. مقادیر اندازه گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد در بازه 4 تا 20 میلی آمپر روی یک زوج سیم ارسال می نمایند.
ترانسمیتر دارای یک پروتکل ارتباطی دیجیتال است که می تواند برای خواندن مقادیر اندازه گیری فرستنده و برای پیکربندی تنظیمات مختلف در فرستنده استفاده شود. برای مهندسانی که نیاز به پیکربندی و کالیبره کردن فرستنده دارند، پروتکل ارتباط دیجیتال بزرگترین تفاوت را ایجاد می کند. مهندسان دیگر نمی توانند به سادگی سیگنال آنالوگ خروجی را اندازه گیری کنند - آنها باید بتوانند با فرستنده ارتباط برقرار کنند و سیگنال دیجیتال را بخوانند.
ساختار ترانسمیتر ها
ترانسمیتر ها از سه بخش اصلی تشکیل می شوند:
- حس کننده
- مبدل(ترانسدیوسر)
- تقویت کننده
ترانسمیترها در دو نوع الکتریکی و نیوماتیکی طراحی و تولید می شوند. خروجی ترانسمیتر های الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و خروجی ترانسمیتر های نیوماتیکی بین ۳ تا ۱۵ psi بر حسب تغییرات کمیت ورودی می تواند متغیر باشد.برای کالیبره کردن ترانسمیتر ها با اعمال ورودی‌های مشخص،خروجی مطابق جداول ارائه‌شده از سوی سازنده تجهیز، قابل تنظیم می‌باشد.
کاربرد ترانسمیتر چیست؟
سنسورها و ترانسمیتر ها اجزای مهم در یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی دارند. امروزه ترانسمیتر ها مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و بطور کلی هر سیستمی که نیازمند به اتوماسیون صنعتی است، دارد.
کاربرد عمده این قطعات در ارزیابی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک با مقدار و وضعیت مناسب است که بدین ترتیب کنترلر سیستم متوجه وضعیت کارکرد آن و چگونگی حالت خروجی خواهد شد .
ترانسمیتر می توانند در انواع الکتریکی و یا نیوماتیکی باشد. در هر دو نوع، سیگنال ارسالی استاندارد است و برای تجهیزاتی که در سیستم کنترل قرار دارند قابل فهم و درک است. در ترانسمیتر های الکتریکی سیگنال استاندارد در بازه‌های استاندارد جریان 4 تا 20 میلی آمپر و ولتاژ 0 تا 10 ولت و… می‌باشد و در نوع نیوماتیکی فشار هوای 15-3 PSI یا bar از طرف ترانسمیتر به کنترلرهای الکترونیکی و یا نیوماتیکی ارسال می‌شود.خروجی بدست آمده از ترانسمیترها در هر نوعی در نمایشگرها، سیستم های پی ال سی (PLC) و تمام تجهیزات کنترلی دیگر قابل استفاده خواهد بود.
ترانسمیترها و سنسورها اجزای اصلی یک پروسه صنعتی میباشند. این قطعات به طور کلی در ارزیابی عملکرد سیستم ها و ارائه یک فیدبک با توجه به مقدار و وضعیت مناسب کاربرد دارد.بنابراین کنترل گر سیستم مورد نظر، از وضعیت کارکرد آن و چگونگی حالت خروجی آگاه خواهد شد.
تفاوت ترانسمیتر و ترانسدیوسر
تا این جا به طور کامل با ترانسمیتر ها و کاربردشان آشنا شدیم.در این بخش به تفاوت ترانسمیتر و ترانسدیوسر ها خواهیم پرداخت.
همانطور که گفته شد وظیفه یک ترانسمیتر ارسال سیگنال به اتاق کنترل است.ترانسمیتر فشار وظیفه دریافت سیگنال مکانیکی و اندازه گیری پارامتر مشخصی را دارد.و سپس با تبدیل سیگنال مکانیکی به یک سیگنال جریانی یا ولتاژی (به طور مثال) آن را به اتاق کنترل ارسال می کنند.
اما ترانسدیوسر یا مبدل، در واقع وسیله ای است که وظیفه ی تبدیل سیگنال مکانیکی را به سیگنال الکتریکی دارد.به طور نمونه حرکت مکانیکی را می توان به حرکت یک آهن رباع در داخل یک سیملوله منتقل کرد و جریان القایی به وجود آمده را به اتاق کنترل فرستاد.
انواع ترانسمیتر ها
ترانسمیتر ها را می‌توان به طور کلی به دو گروه عمده تقسیم کرد:
- الف) ترانسمیترهای الکترونیکی
- (ب) ترانسمیترهای پنوماتیکی
ترانسمیترهای الکترونیکی بر حسب مورد، می‌توانند آنالوگ یا دیجیتال/هوشمند باشند.همچنین، می‌توانیم ترانسمیترها را بر اساس نوع سیگنال‌هایی که تولید می‌کنند گروه بندی کنیم:
- ترانسمیترهای پنوماتیکی
- ترانسمیترهای آنالوگ
- ترانسمیترهای دیجیتال
ترانسمیترهای پنوماتیک
خروجی ترانسمیترهای پنوماتیکی یک سیگنال پنوماتیک مربوط به متغیر فرآیند‌است.دامنه سیگنال پنوماتیکی که امروزه در کارخانه‌های صنعتی استفاده‌می‌شود 3 تا 15psigاست.3psig مربوط به مقدار محدوده پایین (LRV) و 15psig مربوط به مقدار محدوده بالایی (URV)است.اختراع ابزارهای الکترونیکی در اواخر قرن بیستم به طور قابل توجهی هزینه‌های مربوط به راه اندازی سیم سیگنال الکتریکی را از طریق یک نیروگاه در مقایسه با راه اندازی لوله‌های هوا تحت فشار، کاهش داده‌است.
این موضوع باعث شده‌است که فناوری سیگنال پنوماتیکی محبوبیت کمتری داشته باشد؛اگرچه، امروزه از سیگنال‌های پنوماتیکی در مکان‌های دورافتاده که برق به راحتی در دسترس نیست،استفاده‌می‌شود.همانطور که در شکل نشان داده شده‌است، یک فرستنده فشار پنوماتیک با فشار هوا 20 تا 30 psig ،بسته به کاربرد، عرضه‌می‌شود.فشار فرآیند به پورت High ترمنسمیتر اعمال می‌شود.همانطور که فشار فرآیند تغییر می‌کند، فرستنده یک سیگنال خروجی (3-15psig) که متناسب با فشار فرآیند است، تولید‌می‌کند.
ترانسمیترهای آنالوگ
ترانسمیترهای آنالوگ عمدتاً ماهیت الکترونیکی دارند و می‌توانند یک سیگنال الکتریکی (جریان یا ولتاژ) را که اندازه آن نشان دهنده یک اندازه‌گیری فیزیکی یا یک کمیت کنترل است، تولید کنند.در واقع، از آنجاییکه ترانسمیتر از استاندارد سیگنال آنالوگ برای برقراری ارتباط و اطلاعات استفاده‌می‌کند، به عنوان ترانسمیتر آنالوگ طبقه بندی‌می‌شود.
رایج ترین استاندارد برای انتقال سیگنال آنالوگ، سیگنال جریان 4-20 میلی آمپر‌است.با‌استفاده از این سیگنال، فرستنده جریان کمی را، متناسب با اندازه‌گیری فیزیکی، از طریق مجموعه ای از سیم ها ارسال‌می‌کند.برطبق این استاندارد سیگنال، 4 میلی آمپر نشان دهنده کمترین مقدار اندازه‌گیری ممکن یا LRV (مقدار محدوده پایین تر)است،در حالی که 20 میلی آمپر نشان دهنده بالاترین مقدار اندازه‌گیری ممکن یا URV (مقدار محدوده بالایی)است.
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده‌است، هنگامی که متغیر فرآیند به فرستنده اعمال می‌شود، فرستنده یک سیگنال خروجی 4 تا 20 میلی آمپر تولید‌می‌کند.
ترانسمیترهای الکترونیکی
ترانسمیترهای الکترونیکی را می‌توان بر اساس تعداد سیم‌های لازم برای تامین توان فرستنده گروه بندی کرد.بر این اساس، فرستنده ها در سه حالت 2 سیم و 4 سیم موجود میباشند.در شکل زیر یک ترانسمیتر 2 سیمه و 4 سیمه نشان داده شده‌است.همانطور که مشخص‌است در ترانسمیترهای 4 سیمه بخش تغذیه و سیگنال از یکدیگر جدا میباشند. در حالیکه، در ترانسمیترهای دو سیمه تغذیه مستقل نبوده و با بخش انتقال سیگنال مشترک است.
ترانسمیترهای دیجیتال
ترانسمیترهای دیجیتال، سیگنال‌های دیجیتالی را که به روش‌های مختلفی برای بهبود ارتباط با دستگاه‌ها ترکیب می‌شوند؛ قابلیت‌های تشخیصی دستگاه را افزایش می‌دهند و کنترل دستگاه ها و فرآیندها را نسبتاً آسان و روان می‌کنند، تولید می‌کنند.سیگنال‌های دیجیتال سطوح یا مقادیر گسسته ای هستند که به روش‌های خاصی ترکیب می‌شوند تا متغیرهای فرآیند را نشان دهند.
همچنین، اطلاعات مهم دیگری مانند اطلاعات تشخیصی را نیز حمل می‌کنند.ترکیب سیگنال‌های دیجیتال به روش‌های مختلف، منجر به پروتکل های ارتباطی مختلف مانند Fieldbus، HART و غیره می‌شود.ممکن‌است، بیشتر ترانسمیترهای دیجیتال به عنوان ابزار هوشمند شناخته شوند.آنها دارای ریزپردازنده‌های داخلی هستند که به تنظیم و پردازش سیگنال کمک می‌کنند و به دستگاه ها قابلیت تشخیصی می‌دهند.
ترانسمیترهای مورداستفاده در صنایع فرآیند
در صنایع فرآیندی، چهار متغیر فرآیند مشترک و مهم وجود دارد که عبارتند از فشار، سطح، دما و فلو.این متغییرها توسط یک ترانسمیتر اندازه‌گیری‌می‌شوند. شکل زیر نحوه ی استفاده از ترانسمیترها در یک پروسه ی کنترلی را نشان‌می‌دهد.
ترانسمیترهای مهم در این زمینه:
- (الف) ترانسمیتر فشار یا Pressure transmitter
- (ب) ترانسمیتر سطح یا Level transmitter
- (ج) ترانسمیتر دما یا Temperature transmitter
- (د) ترانسمیتر فلو یا Flow transmitter
ترانسمیترهای فشار
ترانسمیترهای فشار اساساً در اندازه‌گیری انواع فشارهای فرآیند استفاده‌می‌شوند:
- ترانسمیتر فشار مطلق : این فرستنده فشار را نسبت به فشار خلاء کامل اندازه‌گیری‌می‌کند.
- ترانسمیتر فشار سنج : این فرستنده فشار را نسبت به فشار اتمسفر در یک مکان معین اندازه‌گیری‌می‌کند.وقتی گیج فشار، 0 PSI را نشان‌می‌دهد، به این معنی است که فشار اتمسفر‌است.
- ترانسمیتر فشار دیفرانسیل : این فرستنده تفاوت بین دو یا چند فشار وارد‌شده به عنوان ورودی به واحد سنجش را اندازه‌گیری می‌کند.به عنوان مثال از آنها برای اندازه‌گیری افت فشار در فیلتر روغن و همچنین، برای اندازه‌گیری جریان یا سطح در ظروف تحت فشار نیز‌استفاده‌می‌شود.
از فناوری‌های مختلفی می‌توان برای ایجاد ترانسمیتر فشار استفاده‌کرد، مانند: سنسور سیم ارتعاشی، سنسور فشار خازنی، سنسور فشار سنج، LVDT (ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی) و...
ترانسمیترهای سطح
ترانسمیتر سطح برای اندازه‌گیری سطح یک ماده مایع یا جامد در یک ظرف یا فضا استفاده‌می‌شود.این فرستنده ها می‌توانند سطح را به طور مداوم و در نقاط تعیین‌شده اندازه‌گیری کنند:
- ترانسمیترهای سطح نقطه‌ای : خروجی را هنگامی که به مقدار سطح خاصی رسید، ارائه می‌دهد.این خروجی عموماً به صورت زنگ صوتی یا سیگنال الکتریکی و برای روشن کردن کلید‌است.
- فرستنده سطح‌پیوسته : سطح را در یک محدوده مشخص اندازه‌گیری می‌کند و خروجی را متناسب با سطح در حال تغییر، ارائه می‌دهد.
انواع مختلفی از ترانسمیترهای سطح مورداستفاده در صنایع فرآیندی وجود دارد، که برخی از آنها عبارتند از:
- فرستنده سطح اولتراسونیک : برای سنجش سطح غیر تماسی مایعات بسیار چسبناک و همچنین جامدات حجیم‌استفاده‌می‌شود.
- ترانسمیترهای سطح رسانا : برای شناسایی سطح نقطه ای، طیف گسترده ای از مایعات رسانا مانند آب‌استفاده‌می‌شود و برای مایعات بسیار خورنده مانند اسید هیدروکلریک و مایعات مشابه مناسب‌است.
- ترانسمیترهای سطح پنوماتیک : در محیط های خطرناک و مکان هایی که برق وجود ندارد،استفاده‌می‌شود و همچنین برای کاربردهایی که شامل لجن سنگین یا دوغاب است نیز، ایده آل‌است.
- ترانسمیترهای سطح خازنی : در مایعات نارسانا، و همچنین مایعاتی که دارای ثابت دی الکتریک بالا هستند استفاده‌می‌شوند‌و می‌توانند برای نظارت مداوم سطح استفاده شوند.
- ترانسمیترهای سطح مبتنی بر هیدرواستاتیک : این فرستنده ها از فشار هیدرواستاتیک در نقطه ای از مایع برای تعیین سطح استفاده می‌کنند.
ترانسمیترهای دما
یک ترانسمیتر دما شامل یک سنسور دما و فرستنده‌است.فرستنده سیگنالی را از سنسورهای دما مانند ترموکوپل یا RTD دریافت می‌کند، دما را بر اساس این سیگنال محاسبه‌می‌کند. و سپس آن را به سیگنال خروجی 4 تا 20 میلی آمپر تبدیل می‌کند، که برای یک دستگاه گیرنده مانند یک کنترلر‌است.
نحوه ی اندازه‌گیری دما توسط سنسور و تبدیل آن به سیگنال استاندارد:
- در ابتدا دما توسط سنسور اندازه‌گیری می‌شود.مقدار دمای اندازه‌گیری‌شده بین 0 تا 150 درجه ی فارنهایت‌است.
- باتوجه به آنکه خروجی سنسور به شکل مقاومتی‌است و امکان اتصال آن به صورت مستقیم به کنترل کننده مثلا PLC وجود ندارد، برای اتصال می‌توان از کارت دما یا ترانسمیتر استفاده کرد.که در این مثال از یک ترانسمیتر جهت تبدیل سیگنال خروجی سنسور به یک سیگنال جریانی استاندارد 4 تا 20 میلی آمپر استفاده‌شده‌است.
نواع مختلفی از ترانسمیترهای دما در صنایع فرآیندی با‌استفاده از فناوری های مختلف اندازه‌گیری دما، مورداستفاده‌قرارمی‌گیرند.رایج‌ترین انواع عبارتند از:
- فرستنده دما از نوع ترموکوپل : با ترموکوپل، از نیروی الکتروموتور تولید شده توسط تغییرات دمای فرآیند، برای محاسبه دما استفاده‌می‌شود.
- فرستنده دما از نوع RTD : هنگامی که از RTD استفاده‌می‌شود، تغییرات در دمای فرآیند منجر به تغییر در مقاومت الکتریکی سنسور RTDمی‌شود.
سپس، از این رابطه‌ی بین دمای فرآیند و مقاومت الکتریکی برای محاسبه دما توسط ترانسمیتر‌استفاده‌می‌شود.
ترانسمیترهای فلو
از ترانسمیتر فلو برای اندازه‌گیری و نشان‌دادن جریان استفاده‌می‌شود.در این دستگاه، یک سنسور جریان و فرستنده در یک قطعه ترکیب‌شده‌اند.از سیگنال جریان در سنسور جریان، برای تولید یک خروجی 4 تا 20 میلی آمپر توسط ترانسمیتر استفاده‌می‌شود‌که نشان‌دهنده تغییرات جریان در فرآیند واقعی‌است.
فناوری های مختلفی در ترانسمیترهای جریان برای اندازه‌گیری جریان‌استفاده‌می‌شود.آنها از سنسورهای جریان مبتنی بر سرعت، سنسورهای جریان اولتراسونیک تا سنسورهای جریان فشار دیفرانسیل، متغیرهستند.
منبع این بخش: https://realpars.com/transmitter/
جمع بندی
در این مقاله در فروشگاه ایمن برق پارسا به این موضوع پرداختیم که ترانسمیتر چیست؟ و با بخش ها و انواع ترانسمیتر ها آشنا شدیم.برای مشاهده و خرید تجهیزات ابزار دقیق می توانید به وب سایت ایمن برق پارسا مراجعه کنید و با مشاوران ما در تماس باشید.
شماره تماس: 09171116058
می تواند برای شما مفید باشد:
دیدگاه خود را بنویسید