ترانسمیتر دما

ترانسمیتر دما یک دستگاه اندازه‌گیری و تبدیل دما است که معمولاً شامل یک سنسور دما (مانند ترموکوپل یا RTD) و یک ترانسمیتر است. سنسور دما وظیفه اندازه‌گیری دما را بر عهده دارد و سیگنال خروجی آن معمولاً در قالب مقاومت الکتریکی (برای RTD) یا ولتاژ (برای ترموکوپل) است.

 

ترانسمیتر دما وظیفه تقویت و تبدیل سیگنال خروجی سنسور دما را به یک سیگنال خروجی استاندارد برای ارسال به سیستم کنترل یا نظارت دارد. معمولاً سیگنال خروجی ترانسمیتر دما به صورت جریان متناسب با دما است که معمولاً در بازه 4-20 میلی آمپر قرار دارد. این سیگنال جریانی قابل اندازه‌گیری و استفاده در سیستم‌های کنترل است.

ترانسمیتر دما علاوه بر تقویت و تبدیل سیگنال، ممکن است دارای ویژگی‌های دیگری نیز باشد. برخی از این ویژگی‌ها شامل قابلیت کالیبره کردن بر اساس دمای مورد نظر، تنظیمات دقت اندازه‌گیری، قابلیت ارتباط با سیستم‌های کنترل (مانند پروتکل‌های صنعتی مانند HART یا Modbus) و قابلیت تعویض و تعویض سریع سنسور دما است.

 

ترانسمیتر دما به عنوان واسطه‌ای بین سنسور دما و سیستم کنترل یا نظارت عمل می‌کند. با دریافت سیگنال ورودی از سنسور دما، این ترانسمیتر آن را تقویت و تبدیل به سیگنال خروجی استاندارد می‌کند که به سیستم کنترل ارسال می‌شود. این سیگنال خروجی می‌تواند به عنوان ورودی برای سیستم‌های کنترل فرآیندی، نمایشگرهای دیجیتال یا سیستم‌های نظارت و ضبط داده استفاده شود.

 

ترانسمیتر دما در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، معدن، غذا و نوشیدنی، داروسازی و صنایع تولیدی دیگر. نصب ترانسمیتر دما به این صنایع امکان کنترل و نظارت دقیق بر دما را میسر میسازد. سابقه ترانسمیتر دما به سال‌های قبل از اختراع رایانه‌ها و الکترونیک برمی‌گردد. در گذشته، ترانسمیترهای دما عمدتاً بر پایه مکانیسم‌های مکانیکی و الکترومکانیکی عمل می‌کردند. این ترانسمیترها از طریق سیستم‌های مکانیکی و مکانیزم‌های الکترومکانیکی میزان تغییرات فیزیکی را به تغییرات الکتریکی تبدیل می‌کردند و این تغییرات را به عنوان سیگنال خروجی ارسال می‌کردند.

با گسترش فناوری الکترونیک و رایانه‌ها، ترانسمیترهای دما به سمت استفاده از سنسورهای الکترونیکی تکامل یافتند. سنسورهای الکترونیکی مانند ترموکوپل‌ها و مقاومت دماسنج‌ها (RTD) به عنوان سنسورهای پرکاربرد برای اندازه‌گیری دما در ترانسمیترهای دما استفاده می‌شوند. این سنسورها تغییرات دما را به تغییرات الکتریکی تبدیل می‌کنند و سیگنال‌های الکتریکی را به ترانسمیتر دما ارسال می‌کنند.

 

ترانسمیترهای دما امروزه از تکنولوژی‌های پیشرفته الکترونیکی برای تقویت و تبدیل سیگنال‌های ورودی به سیگنال خروجی استاندارد استفاده می‌کنند. این ترانسمیترها معمولاً دارای قابلیت تنظیمات متنوعی هستند که به کاربر امکان می‌دهد ویژگی‌هایی مانند دقت، واحد اندازه‌گیری، رنج دمایی و سایر پارامترها را تنظیم کند.

علاوه بر این، بسیاری از ترانسمیترهای دما امروزه قابلیت ارتباط با سیستم‌های کنترل و نظارت را دارا هستند. این ارتباط می‌تواند از طریق پروتکل‌های ارتباطی صنعتی مانند HART، Modbus، Foundation Fieldbus و Profibus انجام شود. این امکانات ارتباطی به کاربر امکان می‌دهند تا به راحتی سیگنال‌های دما را به سیستم‌های کنترلی متصل کنند و اطلاعات دما را در سیستم‌هایی مانند SCADA یا DCS به نمایش بگذارند.

انواع ترانسمیتر دما

انواع ترانسمیتر دما بر اساس شیوه نصب عبارتند از:

1. ترانسمیتر دما استوانه‌ای هد مونت (Head-mounted):

این نوع ترانسمیترها بر روی قسمت بالای سنسور دما نصب می‌شوند و درون پوشش یا محافظی به نام head قرار میگیرند. پوشش حاوی مدار الکترونیکی ترانسمیتر است و سیگنال خروجی را بر روی کابل‌ها تولید می‌کند. این ترانسمیترها جمع و جور و با قیمت مناسبی عرضه می‌شوند و برای کاربردهای صنعتی مناسب هستند.

2. ترانسمیتر دما ریل مونت (Rail-mounted):

این نوع ترانسمیترها بر روی ریل DIN نصب می‌شوند. طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که به راحتی بر روی ریل قرار می‌گیرند و به سیستم کنترل متصل می‌شوند. این ترانسمیترها معمولاً در صنایع و سیستم‌های کنترل صنعتی استفاده می‌شوند.

3. ترانسمیتر دما فیلد مونت (Field-mounted):

این نوع ترانسمیترها برای نصب در محیط خارج از صنعت استفاده می‌شوند. آن‌ها معمولاً دارای پوشش محافظتی مقاوم در برابر عوامل جوی هستند و برای اندازه‌گیری دما در محیط‌های خشن و سخت مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، ترانسمیترهای دما فیلد مونت معمولاً دارای استانداردهای مقاومت در برابر ضربه، گرد و غبار و رطوبت هستند.

هر سه نوع ترانسمیتر دما مورد استفاده قرار می‌گیرند تا سیگنال دما را از سنسورها به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و به سیستم کنترل یا نمایشگر ارسال کنند. انتخاب نوع مناسب ترانسمیتر بستگی به نیازها و شرایط کاربرد خاص شما دارد.

انواع ترانسمیتر دما بر اساس تأمین جریان

ترانسمیترهای دما بر اساس تأمین جریان، از جریان الکتریکی برای انتقال اطلاعات دما استفاده می‌کنند. در این نوع ترانسمیترها، مقدار جریان ارسالی توسط ترانسمیتر نشان‌دهندهٔ دمای اندازه‌گیری شده است. یعنی با تغییر دما، جریان ارسالی نیز تغییر می‌کند. این جریان معمولاً در بازه 4-20 میلی‌آمپر قرار دارد، اما ممکن است در برخی موارد از بازهٔ 0-20 میلی‌آمپر نیز استفاده شود.

ترانسمیترهای دمای 4-20 میلی‌آمپر (4-20 mA Transmitters) مقدار 4 میلی‌آمپر را به عنوان دمای پایین‌ترین مقدار ممکن و مقدار 20 میلی‌آمپر را به عنوان دمای بالاترین مقدار ممکن استفاده می‌کنند. این نوع ترانسمیترها بسیار رایج و استاندارد در صنعت هستند.

ترانسمیترهای دمای 0-20 میلی‌آمپر (0-20 mA Transmitters) نیز از تأمین جریان در بازهٔ 0 تا 20 میلی‌آمپر برای نمایش دما استفاده می‌کنند. در این حالت، مقدار 0 میلی‌آمپر معادل دمای پایین‌ترین مقدار ممکن و مقدار 20 میلی‌آمپر معادل دمای بالاترین مقدار ممکن است.

ترانسمیترهای خطی (Linear Transmitters) نیز با تأمین جریان خطی از 4 تا 20 میلی‌آمپر یا 0 تا 20 میلی‌آمپر عمل می‌کنند. این نوع ترانسمیترها به یک روش تنظیم و کالیبره‌سازی دمای مورد نظر به عنوان مقدار 4 میلی‌آمپر از طریق پیچ‌ها یا برنامه‌ریزی متصل می‌شوند.

ترانسمیترهای دیجیتال (Digital Transmitters) از پروتکل‌های ارتباطی مانند HART یا Foundation Fieldbus برای انتقال داده‌های دما به صورت دیجیتال استفاده می‌کنند. این ترانسمیترها امکانات اضافی مانند قابلیت برنامه‌ریزی و تنظیمات از راه دور، عیب‌یابی و دیاگنوستیک را نیز ارائه می‌دهند.

با توجه به نیازها و سیستم کنترلی خود، می‌توانید نوع مناسبی از ترانسمیتر دما بر اساس تأمین جریان را انتخاب کنید. عواملی مانند تطابق با سیستم کنترلی، دقت اندازه‌گیری، نوع خروجی داده (آنالوگ یا دیجیتال) و امکانات اضافی نیز در انتخاب ترانسمیتر دما مهم هستند.

مشخصات فنی ترانسمیتر دما

ترانسمیترهای دما مشخصات فنی متعددی دارند که می‌توانند بسته به مدل و تولید کننده متفاوت باشند. اما در کل، مشخصات فنی مهمی وجود دارند که باید در نظر گرفته شوند. در زیر، مشخصات فنی معمول ترانسمیترهای دما آورده شده است:

1. محدوده اندازه‌گیری:

این مشخصه نشان دهنده ی حداقل و حداکثر دمایی است که ترانسمیتر اندازه‌گیری می کند. برای مثال، محدوده اندازه‌گیری ممکن است از -50 درجه سلسیوس تا 1500 درجه سلسیوس باشد.

2. دقت:

دقت ترانسمیتر در اندازه‌گیری دما بسیار مهم است و معمولاً به عنوان درصدی از محدوده اندازه‌گیری بیان می‌شود. به عنوان مثال، ترانسمیتر ممکن است دقت 0.1 درصد از محدوده اندازه‌گیری داشته باشد.

3. نوع سیگنال خروجی:

ترانسمیترهای دما معمولاً سیگنال‌های آنالوگ 4-20 میلی‌آمپر یا 0-10 ولت بوجود می‌ آورند. نوع سیگنال خروجی باید با سیستم کنترلی مورد استفاده سازگاری داشته باشد.

4. رزولوشن:

رزولوشن به تعداد اعشار واحد اندازه‌گیری سیگنال دما اشاره می کند. رزولوشن بالا به معنای اندازه‌گیری دقیق‌تر دما است.

5. زمان پاسخگویی:

زمانی که ترانسمیتر دما تغییرات دما را اندازه‌گیری می‌کند و سیگنال خروجی را به‌روز می‌کند. زمان پاسخگویی باید مناسب برای نیاز‌های فرآیند باشد.

6. خروجی هسته‌ای:

برخی ترانسمیترها قابلیت ارسال اطلاعات به شبکه‌های برقی 4-20 میلی‌آمپر (HART) یا دیگر پروتکل‌های ارتباطی را دارا می باشند.

7. امکانات امنیتی:

ترانسمیترها ممکن است دارای امکانات امنیتی برای حفاظت از داده‌ها و تنظیمات باشند.

8. منبع تغذیه:

ترانسمیترها نیاز به منبع تغذیه دارند که این منبع تغذیه ولتاژ معین یا جریان معین است. مشخصات منبع تغذیه باید با ترانسمیتر سازمورد استفاده سازگار باشد.

9. نوع حسگر:

ترانسمیترهای دما معمولاً با حسگرهای مختلفی کار می‌کنند، از جمله حسگرهای مقاومتی (مانند پتانسیومتر و ترمیستور)، حسگرهای ترموکوپل و حسگرهای مقاومتی دما (مانند پتانسیومتر و رزیستور).

10. محیط کاری:

ترانسمیتر باید در محیط‌های با دما و فشار بالا کار کند و مقاومت در برابر مواد شیمیایی داشته باشد.

11. نصب و اتصال:

ترانسمیتر باید با استفاده از پروتکل HART به سیستم کنترلی متصل شود و برای نصب لوله‌ای مناسب باشد.

12. استانداردها:

ترانسمیتر باید با استانداردهای صنعتی مانند CE و ATEX (برای محیط‌های خطرناک) سازگاری داشته باشد.

13. ابعاد و وزن:

ابعاد ترانسمیتر باید مناسب برای نصب در فضای محدود باشد و وزن آن قابل قبول باشد.
این تنها مشخصات فنی معمول ترانسمیترهای دما هستند و ممکن است مدل‌ها و تولیدکنندگان مختلف دارای مشخصات دیگری نیز باشند.

کاربردهای ترانسمیتر دما

ترانسمیترهای دما در صنایع مختلف برای کنترل و اندازه‌گیری دما در بسیاری از فرایندها و تجهیزات استفاده می‌شوند. در زیر به برخی از کاربردهای ترانسمیتر دما در صنایع اشاره می‌کنم:

1. کوره‌های صنعتی و غیر صنعتی موجود در کارخانه‌های ذوب آهن: ترانسمیترهای دما در این صنایع برای کنترل و نظارت بر دمای کوره‌ها استفاده می‌شوند. این ترانسمیترها میزان دما را اندازه‌گیری کرده و سیگنال آنالوگ یا دیجیتالی را به سیستم کنترل ارسال می‌کنند تا دما در محدوده مطلوبی نگه داشته شود.

2. موتورهای صنعتی: در صنایع مختلف از موتورهای صنعتی برای انتقال قدرت استفاده می‌شود. ترانسمیترهای دما در این موتورها برای کنترل دمای آب خنک‌کننده، روغن موتور و سایر قطعات استفاده می‌شوند تا از افزایش دما و خرابی موتور جلوگیری شود.

3. سیستم‌های پایپینگ در پالایشگاه و فرایندهای صنعتی: در شبکه‌های پایپینگ و خطوط لوله در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، ترانسمیترهای دما برای اندازه‌گیری دمای سیالات و گازها در نقاط مختلف استفاده می‌شوند. این اطلاعات دما برای کنترل فرایندها، حفاظت از تجهیزات و بهینه‌سازی عملکرد استفاده می‌شود.

4. دیگ بخار در بویلر: ترانسمیترهای دما در دیگ‌های بخار برای کنترل و نظارت بر دما و فشار به کار می‌روند. این ترانسمیترها با اندازه‌گیری دما، سیگنال را به سیستم کنترل ارسال می‌کنند تا دما و فشار در محدوده مطلوبی نگه داشته شود و خطرات احتمالی در دیگ بخار کاهش یابد.

5. مخازن تحت فشار: در صنایعی که از مخازن تحت فشار استفاده می‌کنند، ترانسمیترهای دما برای کنترل و نظارت بر دما و فشار درون مخازن استفاده می‌شوند. این ترانسمیترها به صورت مستقیم با محیط تعامل دارند و اطلاعات دما را به سستم کنترل ارسال می‌کنند تا محافظت از مخازن و کنترل ایمنی فرآیند صورت گیرد.

6. تغییرات دمای واکنش‌های شیمیایی: در صنایع شیمیایی و فرایندهای شیمیایی، ترانسمیترهای دما برای نظارت و کنترل دما در واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شوند. دما می‌تواند تأثیر زیادی بر روند واکنش‌های شیمیایی داشته باشد و با استفاده از ترانسمیترهای دما، دمای بهینه برای واکنش‌ها تنظیم و کنترل می‌شود.

این فقط برخی از کاربردهای ترانسمیترهای دما در صنایع بودند و در واقع این ترانسمیترها در هر صنعتی که نیاز به کنترل و اندازه‌گیری دما وجود داشته باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نکات مهم در انتخاب ترانسمیتر دما

در انتخاب ترانسمیتر دما، برخی نکات مهم وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند:

1. محدوده دمای اندازه‌گیری: برای انتخاب ترانسمیتر دما، باید محدوده دمایی مورد نیاز برای اندازه‌گیری را در نظر داشته باشید. مطمئن شوید که ترانسمیتر انتخابی قادر به اندازه‌گیری دما در محدوده مورد نیاز شما است.

2. شرایط محیطی استفاده: شرایط محیطی می‌تواند تأثیر بزرگی بر عملکرد ترانسمیتر دما داشته باشد. در نظر داشته باشید که آیا ترانسمیتر باید در محیط‌های خشن با وجود رطوبت، گرد و غبار، ارتفاع بالا یا موارد دیگر عمل کند. در این صورت، باید ترانسمیتری با استحکام و پایداری مناسب در شرایط محیطی سخت انتخاب شود.

3. نحوه نصب ترانسمیتر دما: بررسی کنید که ترانسمیتر باید به چه نحوی نصب شود؛ آیا نیاز به نصب درون لوله، نصب درون تانک، نصب روی سطح یا نصب درون محیط‌های خطرناک دارید. این نکته می‌تواند تأثیر زیادی بر انتخاب نوع و استحکام ترانسمیتر داشته باشد.

4. دمای محیطی و عملیاتی: بررسی کنید که ترانسمیتر باید در چه دمایی عمل کند. برخی ترانسمیترها به صورت استاندارد برای دمای محیطی خاص طراحی شده‌اند، بنابراین مطمئن شوید که ترانسمیتر انتخابی با دمای محیطی و عملیاتی در دستگاه شما سازگاری دارد.

5. نیاز و یا عدم نیاز به استفاده از نمایشگر: ترانسمیترهای دما معمولاً با یک نمایشگر مجهز هستند که اطلاعات دما را نشان می‌دهد. اگر نیازی به نمایش دما در محل ندارید و داده‌های دما را به سیستم کنترل یا نمایشگر مرکزی می‌فرستید، می‌توانید ترانسمیتر بدون نمایشگر را انتخاب کنید تا هزینه و پیچیدگی را کاهش دهید.

در انتخاب ترانسمیتر دما، این نکات به علاوه توانایی‌ها و ویژگی‌های دستگاه مورد نظر و نیازهای خاص شما باید مورد بررسی قرار گیرند. همچنین، حتماً دستورالعمل و مشخصات فنی سازنده ترانسمیتر را بررسی کنید و با مشاوره از تولیدکننده یا فروشنده متخصص در این زمینه، اطمینان حاصل کنید که ترانسمیتر انتخابی با نیازها و شرایط شما سازگاری دارد.

مزایای ترانسمیتر دما

ترانسمیترهای دما دارای مزایای زیر هستند:

1. حذف نویز: قابلیت حذف نویز ناشی از سنسور و نویز ایجاد شده در فواصل طولانی.

2. نشانگر محلی یا کنترلر: وجود نشانگر محلی یا کنترلر برای نمایش و کنترل مقادیر دما.

3. سازگاری با دستگاه‌های استاندارد: قابلیت کارکرد با سیگنال خروجی استاندارد و اتصال به دستگاه‌های استاندارد.

4. کاهش هزینه سیم کشی: عدم نیاز به کابل گران قیمت و کاهش هزینه‌های مربوط به سیم کشی.

تولیدکنندگان ترانسمیترهای دما

ترانسمیتر دما به عنوان یکی از تجهیزات ابزار دقیق مهم در صنایع، نقش حائز اهمیتی در اندازه‌گیری دما و کنترل فرآیندهای صنعتی دارد. اندازه‌گیری دما سیالات درون مخازن و خطوط لوله، همچنین کنترل لحظه‌ای آن، به عنوان یکی از شرایط اساسی در کنترل فرآیندهای صنعتی مورد توجه قرار می‌گیرد. در نتیجه، استفاده از تجهیزاتی مانند ترانسمیترها و گیج‌های دما برای اندازه‌گیری دما در صنایع بسیار حائز اهمیت است و نمی‌توان آن را نادیده گرفت.

بنابراین، تولیدکنندگان مختلف در سراسر جهان به تولید ترانسمیترهای دما و نسخه‌های مختلف آنها می‌پردازند که در ادامه، به معرفی این برندها خواهیم پرداخت.

• ABB
• ENDRESS+HAUSER
• FOXBORO
• Hartman & Braun (H&B)
• ROSEMOUNT
• SAMSON
• SIEMENS
• YOKOGAWA
• ZEAPOINT