ترانسمیتر و ترانسدیوسر چیست؟

پردیس فناوری کیش_طرح ملی مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی

 

ترانسدیوسر چیست؟

ترانسدیوسر، دستگاهی است که سیگنال الکتریکی یا مکانیکی حاصل از یک تجهیز را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی دیگر می‌کند. در دنیای برق صنعتی پارامترها و سیگنال‌های گوناگونی نظیر جریان‌ها و ولتاژهای AC و DC در رنج‌های مختلف، دما، وزن و … وجود دارند، از طرف دیگر تجهیزاتی نظیر PLC هستند که تنها دو پارامتر خاص جریان و ولتاژ را به‌عنوان ورودی می‌پذیرند یا به عبارتی تنها این دو پارامتر برای آن‌ها قابل‌فهم است. وظیفه ترانسدیوسر تبدیل پارامترهای بی‌شمار دنیای برق صنعتی به دو پارامتر ولتاژ و جریان می‌باشد.
به‌عنوان‌مثال اگر یک سنسور دما را به یک ترانسدیوسر متصل نماییم، سنسور، دما را اندازه گرفته و به مبدل تحویل می‌دهد، سپس مبدل آن را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد و  قابل‌ارسال توسط رشته سیم ، تبدیل می‌نماید .بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر ، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر می‌تواند مشخصه‌ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ و جریان را تغییر دهد( البته بدیهی است که سنسور انتخاب‌شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد)، بنابراین ترانسدیوسر یکی از تجهیزات مهم در سیستم‌های برق و اتوماسیون صنعتی می‌باشد که به‌وسیله آن می‌توان پارامترهای غیراستاندارد ولتاژ، جریان، دما، فشار، وزن و … را به سیگنال‌های استاندارد ولتاژ و جریان تبدیل نماید و در ورودی دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند نمایشگرها و کنترلرها و سیستم‌های PLC و اسکادا SCADA از آن‌ها استفاده نمود.
خروجی ترانسدیوسرهای ولتاژ معمولاً ۵-۰ ولت یا ۱۰-۰ ولت و خروجی ترانسدیوسرهای جریان ۲۰-۰ میلی‌آمپر یا ۲۰-۴ میلی‌آمپر می‌باشد.از خروجی ولتاژ برای مسافت‌های طولانی نمی‌توان استفاده کرد ولی خروجی جریان را با توجه به ذات آن، می‌توان به فواصل طولانی نیز انتقال داد. به همین دلیل ترانسدیوسرهایی که خروجی جریان دارند را ترنسمیتر یا ترانسمیتر نیز می‌نامند.

ترانسمیتر چیست؟

ترانسمیتر ترکیب دو واژه TRANSFER+METER بوده و به معنی تجهیزی می‌باشد که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه‌گیری کرده(METERING)وآن را به مکانی دورتر مانند اتاق کنترل انتقال(TRANSFER) دهد(نقل از:ویکی پدیا). در هر دو حالت اندازه‌گیری و ارسال،سیگنال‌ها استاندارد بوده و برای تجهیزاتی که در سیستم کنترلی قرار دارند قابل‌فهم می‌باشد.در نوع الکترونیکی، جریان ۲۰-۴ میلی‌آمپر و پروتکل‌های صنعتی نظیر مدباس، به‌عنوان بستر انتقال استفاده می‌شوند. نوعی دیگری از ترانسمیترها، ترانسمیترهای ایزوله هستند که جهت تبدیل انواع سیگنال‌های آنالوگ با دقت و کیفیت عالی به کار می‌رود. اساس کار و ساختمان ترانسمیترهای ایزوله، همانند ترانسمیترهای معمولی بوده و تنها تفاوت آن‌ها در وجود مدارهایی برای ایزوله کردن تغذیه ، ورودی‌ها و خروجی‌ها می‌باشد. معمولاً از ترانسمیترهای ایزوله در صنایع حساس استفاده می‌شود.

ساختمان ترانسمیترها 

ترانسمیترها از سه قسمت اصلی مدار اندازه‌گیر و محاسبه‌گر، مبدل(ترانسدیوسر) و تقویت‌کننده تشکیل می‌شود. برای کالیبره کردن ترانسمیتر ها با اعمال ورودی‌های مشخص،خروجی مطابق جداول ارائه‌شده از سوی سازنده تجهیز، قابل تنظیم می‌باشد. دو راه برای کالیبره ترانسمیترهای الکتریکی وجود دارد:

1. با استفاده از پتانسیومترهای Zero و Span که روی تجهیز طراحی می‌شوند
2. بااتصال تجهیز به رایانه و کالیبره از طریق نرم‌افزار داخلی تجهیز

نحوه تنظیم با استفاده از Zero و Span

روی اغلب ترانسدیوسرها دو پیچ تنظیم ( پتانسیومتر) با عنوان Zero  و Span قرار دارد . Zero وظیفه تنظیم نقطه صفر و Span وظیفه تنظیم زاویه شیب خروجی ترانسدیوسر را دارد.

در اینجا به‌عنوان‌مثال کالیبره‌ی تجهیزی با ورودی ۵-۰ آمپر و خروجی جریان ۲۰-۴ میلی‌آمپر شرح داده می‌شود، کالیبره دیگر تجهیزات نیز به همین صورت می‌باشد:

1. ابتدا به ورودی دستگاه صفر آمپر را اعمال می‌نماییم.
2. پیچ Zero را آن‌قدر می‌چرخانیم تا خروجی۴ میلی‌آمپر شود.
3. در مرحله بعد جریان ۵ آمپر را اعمال می‌کنیم و پیچ Span را آن‌قدر می‌چرخانیم تا خروجی برابر ۲۰ میلی‌آمپر گردد.
4. مراحل ۱ تا ۳ را آن‌قدر انجام می‌دهیم تا دیگر نیازی به تنظیم Zero و Span نباشد.
5. در مرحله آخر جریان ۲٫۵ آمپر را اعمال می‌کنیم و باید خروجی برابر ۱۲ میلی‌آمپر باشد. با اتمام این مرحله تجهیز، کالیبره و آماده اتصال در مدار می‌باشد.

   کاربرد ترانسمیترها

   ترانسمیتها مانند سنسورها اجزای یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، مهندسی،پزشکی و به‌طورکلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده است. کاربرد عمده این تجهیزات در بررسی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک به کنترل‌کننده مرکزی می‌باشد که بدین ترتیب کنترلر متوجه وضعیت کارکرد سیستم خواهد شد .(نقل از:ویکی پدیا)

   علت حذف خروجی ۲۰-۰ میلی‌آمپر در ترانسمیترها

   قطع شدن سیم‌ها، یکی از بزرگ‌ترین مشکلاتی است که در تابلوهای برق اتفاق می‌افتد. زمانی که به هر دلیلی سیم ورودی به ترانسمیترها قطع گردد، ترانسمیترهای ۲۰-۰ میلی‌آمپر، خروجی را صفر نمایش داده و کنترلر مرکزی متوجه قطعی سیم نمی‌شود. لذا در ترانسمیترهای جدید، از جریان ۲۰-۴ میلی‌آمپر در خروجی استفاده می‌کنند. در این ترانسمیترها با قطع شدن ورودی، خروجی حدود ۳٫۵ میلی‌آمپر می‌شود، که برای کنترلر قابل‌تشخیص است.

   انواع ترانسمیترها و ترانسدیوسرها

   پرکاربردترین آن‌ها عبارت‌اند از:

   • جریان: در کنترل جریان الکتروموتورها و مصرف‌کننده‌های AC تکفاز و سه فاز مانند الکتروموتورها، پمپ‌های کف کش و لجن کش، دستگاه‌های سنگ خورد کن و مشابه آن‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. معمولاً به مبدل‌های جریان حداکثر تا ۱۰ آمپر می‌توان اعمال نمود و اعمال جریان بیش از این مقدار از طریق ترانس‌های CT امکان‌پذیر است.
   • ولتاژ: معمولاً خروجی سنسورهایی در رنج میل ولت DC از طریق مبدل‌ها به رنج استاندارد تبدیل‌شده و به تجهیزات موردنظر ارسال می‌گردد.
   • ترموکوپل: خروجی ترموکوپل‌ها نیز معمولاً در رنج میلی ولت می‌باشد و از طریق مبدل‌های ترموکوپل قابل‌تبدیل به رنج استاندارد می‌باشد . توجه نمایید که همه مبدل‌های ولتاژ قابلیت اتصال ترموکوپل را ندارند.
   • مقاومت: در قرائت خط‌کش‌های دیجیتال، ترانسمیترهای سطح و انواع مقاومت‌های متغیر نظیر Positioner ها از این دسته از مبدل‌ها استفاده می‌گردد.
   • RTD: RTD ها نوع خاصی از سنسورهای دما می‌باشند، که تغییر دما را با تغییر اهم در خروجی خود گزارش می‌دهند. PT100، PT1000 و CU10 از معروف‌ترین سنسورهای این خانواده می‌باشند. توجه نمایید که همه مبدل‌های مقاومت قابلیت اتصال RTD را ندارند.