Transmiter temperature je elektronički instrument koji se široko koristi u području upravljanja industrijskim procesima. Njegova temeljna funkcija je pretvaranje slabih signala detektiranih temperaturnim senzorima (kao što su termoparovi, toplinski otpornici RTDS ili termistori) u standardne signale industrijskog procesa (najčešći su signali istosmjerne struje od 4-20 mA ili digitalni signali), a zatim prijenos tog signala na instrumente za prikaz, kontrolere, sustave za prikupljanje podataka ili aktuatore koji se nalaze u kontrolnoj sobi ili na daljinu.
Princip rada transmitera temperature može se sažeti u sljedeće ključne korake:
Opažanje temperature i generiranje sirovog signala:
Senzor temperature (obično termoelement ili toplinski otpornik kao što je Pt100) dolazi u izravan kontakt s medijem koji se mjeri kako bi osjetio promjene njegove temperature.
Termopar (T/C): Na temelju Seebeckovog efekta, kada postoji temperaturna razlika između dva različita metala na mjernom kraju (vrući kraj) i referentnom kraju (hladni kraj), u krugu će se generirati termoelektrični potencijal (milivolt-naponski signal razine, mV) proporcionalan temperaturnoj razlici.
Toplinska otpornost (RTD): kao što je Pt100, temelji se na fizičkom svojstvu da vrijednost otpora metalnog vodiča raste s porastom temperature (pozitivan temperaturni koeficijent). Promjene temperature uzrokuju promjenu vrijednosti otpora (na primjer, iznosi 100Ω na 0 stupnjeva).
Termistori: Na temelju karakteristike da se vrijednost otpora poluvodičkih materijala značajno mijenja s temperaturom, oni se klasificiraju u vrste s negativnim temperaturnim koeficijentom (NTC) i pozitivnim temperaturnim koeficijentom (PTC).
Kondicioniranje signala (ključni korak):
Pojačanje: izvorni signal koji generira senzor (MV-razina napona ili promjene otpora) izuzetno je slab. Elektronički sklop unutar odašiljača prvo ga linearno pojačava na standardnu razinu prikladnu za kasniju obradu.
Kompenzacija hladnog kraja (za termoparove): Termoelektrični potencijal koji generira termoelement je funkcija temperaturne razlike između vrućeg i hladnog kraja (referentni kraj, obično se nalazi na internom terminalu odašiljača). Da bi se dobila točna izmjerena temperatura (u odnosu na 0 stupnjeva), predajnik treba izmjeriti stvarnu temperaturu na svom terminalu (hladna krajnja temperatura), izračunati termoelektrični potencijal koji treba kompenzirati na temelju te temperature i superponirati ga (ili ekvivalentno obraditi) na izvorni signal, čime se eliminira greška uzrokovana promjenom hladne krajnje temperature.
Linearizacija: odnos termoelektrični potencijal/otpor-temperatura između termoparova i toplinskih otpornika nije savršena ravna linija, ali ima određeni stupanj nelinearnosti. Odašiljač obično pohranjuje linearizacijsku krivulju koja odgovara vrsti senzora (ili je izračunava pomoću formule). Pojačani/kompenzirani signal je lineariziran da izravno i linearno predstavlja izmjerenu vrijednost temperature.
Nisko{0}}filtriranje: Uklanja visoko{1}}frekventni šum koji može biti prisutan u signalu (kao što su elektromagnetske smetnje, smetnje vibracija itd.) kako bi se poboljšala stabilnost i točnost signala.
Pretvorba signala
Pretvorite analogni signal (napon) koji je kondicioniran (pojačan, kompenziran, lineariziran, filtriran) i precizno predstavlja izmjerenu temperaturu u industrijski standardni izlazni signal.
Najčešće korišteni izlazni signal je strujni signal od 4-20mA: konvertirani strujni signal teče kroz petlju. Nulta temperatura ili donja granica raspona obično odgovara 4 mA, a temperatura pune skale odgovara 20 mA. Zašto 4-20mA?
4 mA nulti pomak: Može jednostavno razlikovati stvarno učinkovite niske signale (4 mA) od grešaka na liniji za odspajanje senzora (0 mA).
Snažne anti{0}}smetnje: U usporedbi s naponskim signalima, strujni signali nisu osjetljivi na promjene otpora žice i padove napona tijekom prijenosa na velike-udaljenosti i manje je vjerojatno da će ih ometati elektromagnetski šum.
Dvo-žično napajanje: mnogi odašiljači imaju dvo-žični dizajn, to jest, daju napajanje i prenose strujne signale istovremeno kroz dvije žice. Minimalna vrijednost od 4 mA osigurava vlastitu minimalnu radnu struju predajnika (obično se naziva "aktivna nulta točka").
Prijenos signala
Pretvoreni standardni signal (kao što je 4-20 mA) prenosi se na udaljeni kraj putem žica. Zbog svojih standardiziranih karakteristika, kontrolne sobe ili PLCS i druga oprema mogu izravno primiti i obraditi ovaj signal za:
Prikaz vrijednosti temperature (na stolu ploče, DCS/SCADA operaterskoj stanici).
Ulaz u regulator (kao što je PID regulator) za logičke operacije i regulaciju.
Pohranjeno u povijesnoj bazi podataka ili korišteno za procjenu alarma.
Upravljajte aktuatorom (ako je potrebna-kontrola temeljena na temperaturi).
