ترانسمیتر ها

در دنیای کنترل فرآیند، ترانسمیتر دستگاهی است که سیگنال تولید شده توسط سنسور را به سیگنال ابزار دقیقی تبدیل می کند که نشان دهنده یک متغیر فرآیند در حال اندازه گیری و کنترل است.

انواع ترانسمیتر
ما می توانیم ترانسمیتر ها را بر اساس نوع سیگنال هایی که تولید می کنند گروه بندی کنیم:

ترانسمیتر های پنوماتیکی
ترانسمیتر های آنالوگ
ترانسمیتر های دیجیتال

ترانسمیترهای پنوماتیک
ترانسمیترهای پنوماتیک یک سیگنال پنوماتیک مربوط به متغیر فرآیند را خروجی می دهند. دامنه سیگنال پنوماتیکی که امروزه معمولاً در کارخانه های صنعتی استفاده می شود 3 تا 15 psig است. 3psig مربوط به مقدار محدوده پایین (LRV) و 15psig مربوط به مقدار محدوده بالایی (URV) است. امروزه نیز معمولاً در مکان‌های دورافتاده‌ای که برق به راحتی در دسترس نیست، استفاده می‌شود.

اختراع ابزارهای الکترونیکی در اواخر قرن بیستم به طور قابل توجهی هزینه های مربوط به راه اندازی سیم سیگنال الکتریکی را از طریق یک کارخانه در مقایسه با راه اندازی لوله های هوای تحت فشار کاهش داد. این باعث شده است که فناوری سیگنال پنوماتیک محبوبیت کم تری داشته باشد.

ترانسمیترهای آنالوگ
ترانسمیترهای آنالوگ عمدتاً ماهیت الکترونیکی دارند. آن ها یک سیگنال الکتریکی (جریان یا ولتاژ) را تولید می کنند که بزرگی آن نشان دهنده اندازه گیری فیزیکی یا کمیت کنترل است. ترانسمیتر به دلیل این واقعیت که از یک استاندارد سیگنال آنالوگ برای برقراری ارتباط اطلاعات استفاده می کند، به عنوان آنالوگ طبقه بندی می شود. رایج ترین استاندارد برای انتقال سیگنال آنالوگ، سیگنال جریان 4-20 میلی آمپر است. با این سیگنال، یک ترانسمیتر جریان کمی را، متناسب با اندازه گیری فیزیکی، از طریق مجموعه ای از سیم ها ارسال می کند. در این استاندارد سیگنال، 4mA پایین ترین اندازه گیری ممکن یا LRV (مقدار محدوده پایین) را نشان می دهد در حالی که 20mA نشان دهنده بالاترین اندازه گیری ممکن یا URV (مقدار محدوده بالایی) است.

ترانسمیترهای دیجیتال
ترانسمیتر‌های دیجیتال سیگنال‌های دیجیتالی را تولید می‌کنند که به روش‌های مختلفی برای بهبود ارتباط با دستگاه‌ها ترکیب می‌شوند. قابلیت های تشخیصی دستگاه را افزایش می دهد و کنترل دستگاه ها و فرآیندها را نسبتاً آسان و روان می کند. سیگنال‌های دیجیتال سطوح یا مقادیر مجزایی هستند که به روش‌های خاصی ترکیب می‌شوند تا متغیرهای فرآیند را نشان دهند و هم چنین اطلاعات مهم دیگری مانند اطلاعات تشخیصی را حمل کنند. ترانسمیتر‌های دیجیتال، سیگنال‌های دیجیتال را به روش‌های مختلفی ترکیب می‌کنند که منجر به پروتکل‌های ارتباطی مختلف مانند Fieldbus، HART و غیره می‌شوند.

بیش تر ترانسمیتر های دیجیتال ممکن است به عنوان ابزار هوشمند شناخته شوند. آن ها دارای ریزپردازنده های داخلی هستند که به تنظیم و پردازش سیگنال کمک می کنند و به دستگاه ها قابلیت تشخیصی می دهند.

ترانسمیتر های الکترونیکی
ترانسمیتر های الکترونیکی را می توان بر اساس تعداد سیم های لازم برای تامین توان ترانسمیتر گروه بندی کرد. بر این اساس، ترانسمیتر های 2 سیم، 3 سیم و 4 سیم وجود دارد.

ترانسمیتر‌های مورد استفاده در ابزار دقیق فرآیند در صنایع فرآیندی، چهار متغیر فرآیند رایج مورد علاقه دارد:

فشار
دما
سطح جریان
سطح
علاوه بر این متغیرها، نیاز به تجزیه و تحلیل ترکیبات و اجزای مختلف شیمیایی نیز وجود دارد. از این رو، ترانسمیتر‌های زیر معمولاً در صنایع فرآیندی استفاده می‌شوند:

ترانسمیترهای فشار
ترانسمیترهای دما
ترانسمیتر های جریان
ترانسمیتر های سطح
ترانسمیتر های تحلیلی – O2 (اکسیژن)، CO (مونوکسید کربن)، PH و غیره.
ترانسمیترهای فشار
ترانسمیترهای فشار اساساً در اندازه گیری انواع فشارهای فرآیند استفاده می شوند. ما داریم:

ترانسمیتر فشار مطلق- این ترانسمیتر فشار را نسبت به فشار خلاء کامل اندازه گیری می کند.
ترانسمیتر فشار سنج – این ترانسمیتر فشار را نسبت به فشار اتمسفر در مکان مشخص اندازه گیری می کند. وقتی گیج فشار 0 PSI را نشان می دهد، به این معنی است که فشار اتمسفر است.
ترانسمیتر فشار دیفرانسیل – این ترانسمیتر تفاوت بین دو یا چند فشار وارد شده به عنوان ورودی به واحد سنجش را اندازه گیری می کند. از آن ها برای اندازه گیری افت فشار در یک نمونه فیلتر روغن استفاده می شود. آن ها هم چنین برای اندازه گیری جریان یا سطح در ظروف تحت فشار استفاده می شوند.
فناوری های مختلفی را می توان برای ایجاد ترانسمیتر فشار استفاده کرد – حسگر سیم ارتعاشی، حسگر فشار خازنی، سنسور فشار سنج، LVDT (ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر خطی) و غیره

ترانسمیترهای سطح
ترانسمیترهای سطح برای اندازه گیری سطح یک ماده مایع یا جامد در یک ظرف یا فضا استفاده می شود. این ترانسمیترها می توانند سطح را به طور مداوم یا در نقاط تعیین شده اندازه گیری کنند:

ترانسمیترهای سطح نقطه‌ای – هنگامی که به اندازه‌گیری سطح خاصی رسید، خروجی ارائه می‌کند. این خروجی عموماً به صورت زنگ صوتی یا سیگنال الکتریکی برای روشن کردن سوئیچ است.
ترانسمیتر سطح پیوسته – سطح را در یک محدوده مشخص اندازه گیری می کند و یک خروجی را به عنوان خواندن پیوسته متناسب با سطح تغییر می دهد.
انواع مختلفی از ترانسمیترهای سطح مورد استفاده در صنایع فرآیندی وجود دارد. برخی از آن ها عبارتند از:

ترانسمیتر سطح اولتراسونیک – برای سنجش سطح غیر تماسی مایعات بسیار چسبناک و هم چنین جامدات حجیم استفاده می شود.
ترانسمیترهای سطح رسانا – برای تشخیص سطح نقطه ای طیف گسترده ای از مایعات رسانا مانند آب استفاده می شود و به ویژه برای مایعات بسیار خورنده مانند سود سوزآور، اسید کلریدریک و مایعات مشابه مناسب است.
ترانسمیترهای سطح پنوماتیک – در محیط های خطرناک و جاهایی که برق وجود ندارد استفاده می شود. آن ها هم چنین در کاربردهایی که شامل لجن سنگین یا دوغاب است ایده آل هستند.
ترانسمیترهای سطح ظرفیت – در مایعات غیر رسانا و دارای ثابت دی الکتریک بالا استفاده می شود و می توان از آن ها برای نظارت مداوم سطح استفاده کرد.
ترانسمیترهای سطح مبتنی بر هیدرواستاتیک – این ترانسمیترها از فشار هیدرواستاتیک در نقطه ای از مایع برای تعیین سطح استفاده می کنند.

ترانسمیترهای دما

یک ترانسمیتر دما شامل یک سنسور دما و فرستنده است. فرستنده سیگنالی را از سنسورهای دما مانند ترموکوپل یا RTD دریافت می کند، دما را بر اساس این سیگنال محاسبه می کند و سپس آن را به سیگنال خروجی 4 تا 20 میلی آمپر تبدیل می کند که برای یک دستگاه گیرنده مانند یک کنترلر است.

انواع مختلفی از ترانسمیترهای دما در صنایع فرآیندی با استفاده از فناوری های مختلف اندازه گیری دما مورد استفاده قرار می گیرند. رایج ترین انواع آن عبارتند از:

ترانسمیتر دما از نوع ترموکوپل – با یک ترموکوپل، نیروی الکتروموتور تولید شده توسط تغییرات دمای فرآیند برای محاسبه دما استفاده می شود.
ترانسمیتر دما از نوع RTD – هنگامی که از RTD استفاده می شود، تغییرات در دمای فرآیند منجر به تغییر در مقاومت الکتریکی سنسور RTD می شود. سپس این رابطه بین دمای فرآیند و مقاومت الکتریکی برای محاسبه دما توسط فرستنده استفاده می شود.
ترانسمیترهای جریان
یک ترانسمیتر جریان برای اندازه گیری و نشان دادن جریان استفاده می شود. این یک سنسور جریان و فرستنده را در یک قطعه ترکیب می کند. سیگنال جریان از سنسور جریان توسط فرستنده برای تولید یک خروجی 4 تا 20 A m استفاده می شود که نشان دهنده تغییر در جریان در فرآیند واقعی است.

فناوری های مختلفی در ترانسمیترهای جریان برای اندازه گیری جریان استفاده می شود. آن ها از سنسورهای جریان مبتنی بر سرعت، سنسورهای جریان التراسونیک تا سنسورهای جریان فشار دیفرانسیل متغیر هستند.