Температурният трансмитер е електронен инструмент, широко използван в областта на управлението на промишлени процеси. Неговата основна функция е да преобразува слабите сигнали, открити от температурни сензори (като термодвойки, термични резистори RTDS или термистори) в стандартни индустриални процесни сигнали (най-често срещаните са 4-20 mA DC токови сигнали или цифрови сигнали) и след това да предава този сигнал към инструменти за показване, контролери, системи за събиране на данни или изпълнителни механизми, разположени в контролната зала или на разстояние.
Принципът на работа на температурния трансмитер може да се обобщи в следните ключови стъпки:
Възприятие на температурата и генериране на необработен сигнал:
Температурен сензор (обикновено термодвойка или термичен резистор като Pt100) влиза в пряк контакт с измерваната среда, за да усети нейните температурни промени.
Термодвойка (T/C): Въз основа на ефекта на Зеебек, когато има температурна разлика между два различни метала в края на измерването (горещ край) и референтния край (студен край), във веригата ще се генерира термоелектричен потенциал (миливолт-ниво на напрежението, mV), пропорционален на температурната разлика.
Термично съпротивление (RTD): като Pt100, въз основа на физическото свойство, че стойността на съпротивлението на металния проводник се увеличава с повишаване на температурата (положителен температурен коефициент). Температурните промени водят до промяна на стойността на съпротивлението му (например, то е 100Ω при 0 градуса).
Термистори: Въз основа на характеристиката, че стойността на съпротивлението на полупроводниковите материали се променя значително с температурата, те се класифицират на видове с отрицателен температурен коефициент (NTC) и положителен температурен коефициент (PTC).
Кондициониране на сигнала (ключова стъпка):
Усилване: Оригиналният сигнал, генериран от сензора (MV-ниво на напрежение или промени в съпротивлението), е изключително слаб. Електронната верига вътре в предавателя първо линейно го усилва до стандартно ниво, подходящо за последваща обработка.
Компенсация на студения край (за термодвойки): Термоелектричният потенциал, генериран от термодвойка, е функция на температурната разлика между горещия край и студения край (референтен край, обикновено разположен във вътрешния терминал на трансмитера). За да получи точна измерена температура (спрямо 0 градуса), трансмитерът трябва да измери действителната температура на своя терминал (температура на студения край), да изчисли термоелектрическия потенциал, който трябва да бъде компенсиран въз основа на тази температура, и да го насложи (или еквивалентен процес) върху оригиналния сигнал, като по този начин елиминира грешката, причинена от промяната в температурата на студения край.
Линеаризация: Връзката термоелектрически потенциал/съпротивление-температура между термодвойки и термични резистори не е перфектна права линия, но има известна степен на нелинейност. Предавателят обикновено съхранява кривата на линеаризация, съответстваща на типа сензор вътре (или я изчислява с помощта на формула). Усиленият/компенсиран сигнал се линеаризира, за да представи директно и линейно измерената стойност на температурата.
Ниско{0}}филтриране: Премахва високо{1}}честотния шум, който може да присъства в сигнала (като електромагнитни смущения, вибрационни смущения и др.), за да подобри стабилността и точността на сигнала.
Преобразуване на сигнала
Преобразувайте аналоговия сигнал (напрежение), който е кондициониран (усилен, компенсиран, линеаризиран, филтриран) и прецизно представя измерената температура в индустриален стандартен изходен сигнал.
Най-често използваният изходен сигнал е 4-20mA токов сигнал: преобразуваният токов сигнал протича през веригата. Нулевата температура или долната граница на диапазона обикновено съответства на 4 mA, а температурата на пълната скала съответства на 20 mA. Защо 4-20mA?
4 mA нулево отместване: Може удобно да разграничи наистина ефективни ниски сигнали (4 mA) от неизправности в линията за прекъсване на сензора (0 mA).
Силни анти{0}}смущения: В сравнение със сигналите за напрежение, токовите сигнали не са чувствителни към промени в съпротивлението на проводника и спадове на напрежението по време на предаване на дълги-разстояния и е по-малко вероятно да бъдат повлияни от електромагнитен шум.
Дву{0}}проводно захранване: Много предаватели приемат дву-проводна конструкция, т.е. те осигуряват захранване и предават токови сигнали едновременно през два проводника. Минималната стойност от 4 mA осигурява собственото изискване за минимален работен ток на трансмитера (обикновено наричано "активна нулева точка").
Предаване на сигнал
Преобразуваният стандартен сигнал (като 4-20mA) се предава към отдалечения край чрез кабели. Благодарение на своите стандартизирани характеристики, контролните стаи или PLCS и друго оборудване могат директно да приемат и обработват този сигнал за:
Показване на стойността на температурата (на панелната маса, DCS/SCADA операторска станция).
Вход към контролера (като PID контролер) за логически операции и регулиране.
Съхранява се в историческата база данни или се използва за преценка на алармата.
Задвижвайте задвижващия механизъм (ако се изисква-температурно управление).
