واژه‌های ترانسدیوسر و ترانسمیتر امروزه در صنعت ابزار دقیق به طور متناوب استفاده می شود؛ به عنوان مثال تقریباً همه از واژه های ” ترانسدیوسر فشار” و ” ترانسمیتر فشار” به جای یکدیگر استفاده می کنند، اما از نظر فنی این دو دستگاه یکسان نیستند. ترانسدیوسر فشار، فشار را به سیگنال الکترونیکی تبدیل می کند در حالی که ترانسمیتر فشار آن سیگنال را تقویت، اصلاح و ارسال می کند. صرف نظر از این تفاوت‌ها، آنچه مهم است داشتن سیگنال خروجی مناسب است.

برخی از افراد به شما خواهند گفت که ترانسدیوسر و ترانسمیتر یکسان هستند و بنابراین قابل تعویض با یکدیگر هستند؛ اما زمانی که از جزئیات و کاربرد هر یک در صنعت آگاه شویم، تفاوت های چشمگیر و حیرت آوری را متوجه خواهیم شد. در این مطلب قصد داریم تمامی جزئیات مربوط به ترانسدیوسر و ترانسمیتر را شرح داده و مقایسه ای بین این دو قطعه الکترونیک صنعتی داشته باشیم

معرفی ترانسدیوسر و ترانسمیتر

پیش از آنکه به مقایسه این دو قطعه بپردازیم لازم است که هر یک را به طور مختصر تعریف کرده تا تصویر واضح تری از عملکرد هر یک داشته باشید:

 

ترانسدیوسر (مبدل)

مبدل دستگاهی است که شکلی از انرژی را به شکل دیگر تبدیل می کند. به عنوان مثال ، یک ترانسدیوسر الکتریکی یک متغیر فیزیکی حس شده مانند دما را به یک سیگنال الکتریکی آنالوگ تبدیل می کند.

مبدل دارای دو جزء اصلی است:

  • بخش حسگر
  • بخش انتقال

سیگنال خروجی ترانسدیوسرترانسمیتر (فرستنده)

فرستنده دستگاهی است که سیگنال الکتریکی ترانسدیوسر (مبدل) را به سیگنال الکتریکی بسیار بزرگتری تبدیل می کند که می تواند در مسافت طولانی به PLC یا DCS ارسال شود.

سیگنال خروجی ترانسمیتر

مقایسه بین ترانسدیوسر با ترانسمیتر 

مبدل و فرستنده  هردو انرژی را از یک شکل دریافت و به خروجی خاصی تبدیل می کنند. بنابراین این سوال مطرح می شود که در کجا از مبدل ها و در کجا از فرستنده ها استفاده کنیم؟ تقریباً هر دو یک عمل را انجام می دهند. تفاوت اصلی این است که نوع سیگنال الکتریکی که هر کدام ارسال می کند. به طور معمول، ترانسدیوسر یک سیگنال الکتریکی در محدوده میلی ولت mV  ارسال می کند درحالی که سیگنال خروجی فرستنده معمولاً محدوده ای از ولتاژ (۱ تا ۵ ولت) یا جریان (۴ تا ۲۰ میلی آمپر) است که ۰ تا ۱۰۰ درصد متغیر فیزیکی حس شده را نشان می دهد.

انواع مختلفی از فرستنده ها و مبدل ها برای کاربردهای مختلف مانند اتوماسیون صنعتی فرآیند، هوافضا، خودرو و سیستم های خنک کننده وجود دارد.

از مهم ترین ترانسدیوسر ها می توان به ترانسدیوسر فشار اشاره کرد که تنوع و کاربرد بالایی در صنعت دارد. بنابراین بیشتر مقایسه و مثال ها در این مطلب از این نوع مبدل و تفاوت آن با ترانسمیتر فشار خواهد بود. تفاوت‌های موجود بین ترانسدیوسر و ترانسمیتر به طور مفصل و در تمامی ابعاد، در زیر مورد بحث قرار گرفته است:

عملکرد

عملکرد ترانسدیوسر:

ترانسدیوسر، حضور، میزان کمیت فیزیکی مورد اندازه گیری را تشخیص داده و حس می کند و یک سیگنال الکتریکی متناسب را ارائه می دهد.

مثال‌ها: گیج Strain، لودسل، LVDT ، RVDT، ترموکوپل و غیره.

به عنوان مثال مبدل فشار یک دستگاه الکترومکانیکی، برای اندازه گیری مقدار فشار فرآیند و تبدیل آن به ولتاژ معادل است.

عملکرد فرستنده فشار:

از طرف دیگر، ترانسمیترها مقدار فشار فرآیند را اندازه گیری و به جریانی معادل و به طور کلی در محدوده ۴-۲۰ میلی آمپر تبدیل می کنند. به طور کلی، ترانسمیترها برای ارسال سیگنال برای فواصل دور ترجیح داده می شوند. این دستگاه‌ها منحصراً برای اندازه گیری پارامترهای فرآیند و انتقال خروجی به صورت الکترونیکی یا بصری در صنایع هستند.

سیگنال

ترانسدیوسر سیگنالی را به فرم میلی ولت (mV) یا ولتاژ (V) یا هر شکل دیگر ارسال می کند. در حالی که ترانسمیتر سیگنال ها را در استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر (mA) ارسال می کند. به عنوان مثال، مبدل های فشار دستگاه هایی هستند که فشار وارد شده را که نیرویی مکانیکی  است، به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند؛ این تبدیل یک سیگنال خروجی خطی و متناسب با فشار اعمال شده می شود.

اگر اتصالات الکتریکی در یک فرآیند برنامه ریزی شده کوتاه باشد، مانند آزمایشگاه یا داخل یک محفظه الکترونیکی، یک ترانسدیوسر فشار بیشتر مورد نیاز است. خروجی به صورت ولتاژ معادل است (سایر اشکال موجود نیز بستگی به نوع دستگاه دارد).

مثالی دیگر: ترموکوپل ترانسدیوسر دما است و خروجی آن سیگنال mV معمولی است که مشخصه دمایی خطی ندارد. اگر از ترموکوپل بدون مدار اضافی استفاده کنیم مبدل نامیده می شود زیرا انرژی گرما (دما) را به انرژی الکتریکی (mV) تبدیل می کند.

ترانسمیتر دما خروجی را با سیگنال جریان ۴-۲۰ میلی آمپر ارسال می کند. سیگنال جریان نسبت به سیگنال ولتاژ در برابر تداخلات مقاوم تر است؛ همچنین مشخصه دمایی خطی را با خود دارد و یتواند سیگنال را به فواصل دورتری ارسال کند.

مصرف برق

به طور معمول ترانسدیوسرها دارای قدرت عملکرد کمتری هستند و مصرف برق کمتری نسبت به فرستنده دارند. از سوی دیگر، ترانسمیترها در حین کار انرژی بیشتری مصرف می کنند.

خصوصیات پیشرفته

یک ترانسمیتر هوشمند، سیگنالی خروجی در محدوده ۴ تا ۲۰ میلی آمپر با یک سیگنال دیجیتال اضافه (در صورت نیاز) ارسال می کند که به کاربر اجازه می دهد علاوه بر متغیرهای در حال پردازش، اطلاعات بیشتر و سایر متغیرهای دستگاه را جمع آوری کند.

ترانسمیتر دارای مدارهای الکترونیکی اضافی است که سیگنال سنسور یا ترانسدیوسر را خطی، جبران و تقویت می کند. ترانسمیتر می تواند سیگنال را به گیرنده از راه دور منتقل کند. ترانسمیترها را می توان به یک واحد نمایش در محل مجهز کرد.

باید یادآوری نمود که در اندازه گیری برخی از پارامترهای فرایند فشار، ترانسمیتر و ترانسدیوسر تقریباً نیازهای ساده اندازه گیری را برآورده می کنند، تفاوت اصلی در نوع سیگنال الکتریکی است که هر کدام ارسال می کند.

بسیاری از ترانسمیترها انواع مختلفی از کالیبراسیون را ارائه می دهند که شامل تنظیم مجدد می شود. وضعیت سلامت ترانسمیتر هوشمند را می توان با استفاده از یک شبکه عمومی، از راه دور بررسی، کالیبره، آزمایش و تنظیم مجدد کرد. این در حالی است که وضعیت سلامت ترانسدیوسر را نمی توان از راه دور بررسی کرد و صفحه ای برای خواندن قرائت ها وجود نخواهد داشت.

بیشتر ترانسمیترها دستگاه هایی با خروجی از جنس جریان هستند و ممکن است دارای تشکیلات دو یا چند سیمی باشند. در صورت پیکربندی دو سیمه که در آن قدرت و سیگنال بر روی هر دو سیم به طوریکسان منتقل می شود، می توان در هزینه ها به طور قابل توجهی صرفه جویی کرد.

ترانسمیترهای با خروجی دیجیتال معمولاً از ریزپردازنده ای تشکیل شده اند که پارامترهای اندازه گیری شده فرایند را به کد دیجیتالی که از طریق سیم، فیبرهای نوری یا رادیو به گیرنده یا هاست در راه دور منتقل می شود، تبدیل می کنند.  اما برای ترانسدیوسرها چنین گزینه های پیشرفته ای وجود ندارد.

فراتر از ارسال مقادیر پارامترهای فرایند ، انتقال دیجیتال می تواند شامل اطلاعات تشخیصی، وضعیت و هشدارها باشد و همچنین می تواند کانفیگوراسیون فرستنده ها را از راه دور تسهیل کند. مبدل ها دارای ویژگی های پیشرفته، گزینه های قابل تنظیم و مقیاس پذیر نیستند.

تداخلات

خروجی های ترانسمیتر نسبت به خروجی ولتاژی  ترانسدیوسرها، کمتر مستعد تداخلات الکترومغناطیسی هستند. ترانسدیوسرها با سیگنال های ساده استفاده می شوند که باعث می شود حساس تر به تداخلات الکترومغناطیسی باشند. همچنین اگر کابل ها طولانی باشند کابل های اتصال ممکن است خطاهای قابل توجهی ایجاد کنند.

 

مبدل یا فرستنده فشار: کدام را انتخاب کنید؟

با وجود تفاوت بین این دو نوع قطعه، واقعاً مهم نیست که صنعت گر از کدام وسیله استفاده می کند. آنچه مهم‌تر است این است که آیا قطعه مورد استفاده با برنامه یا کنترل گری که در ارتباط است، مطابقت دارد و خروجی مورد نیاز را ارائه می دهد یا خیر؛ همچنین از دیگر عوامل تعیین کننده هنگام انتخاب مبدل یا فرستنده مناسب برای یک برنامه عبارتند از دقت، محدوده و مقیاس پذیری.

در نهایت در مورد سیگنال خروجی، موارد زیر را می بایست در نظر گرفت:

  • خروجی های عادی mV، مشخصه دما ندارند.
  • سیگنال جریان بیشتر از سیگنال ولتاژ در برابر تداخلات مصون است.
  • سیگنال جریان نیز می تواند دورتر حرکت کند.
  • سیگنال آنالوگ فقط برای قرائت فشار است.
  • یک سیگنال دیجیتالی به کاربر اجازه می دهد تا اطلاعات بیشتری مانند سایر متغیرها علاوه بر فشار را جمع آوری کند.
  • کارت ورودی بسیاری از سیستم های کنترل فقط سیگنال های تقویت شده را می پذیرد بنابراین ترانسمیترها مناسب تر هستند.

 

خلاصه و جمع بندی

اجازه دهید آنچه را که بحث کرده ایم مرور کنیم:

– برخی از افراد به شما خواهند گفت که مبدل و فرستنده یک چیز هستند و بنابراین قابل استفاده به جای یکدیگر هستند

– ترانسدیوسر دستگاهی است که شکلی از انرژی را به شکل دیگر تبدیل می کند.

– ترانسمیتر دستگاهی است که سیگنال الکتریکی ترانسدیوسر را به سیگنال الکتریکی بسیار بزرگتری تبدیل می کند که می تواند در مسافت طولانی به PLC یا DCS ارسال شود.

– ترانسمیتر فشار وسیله ای است که به یک ترانسدیوسر فشار متصل است.

– خروجی ترانسمیتر فشار یک ولتاژ الکتریکی آنالوگ یا یک سیگنال از نوع جریان است که ۰ تا ۱۰۰ محدوده فشار را که توسط ترانسدیوسر حس می شود، نشان می دهد.

– ترانسمیترهای فشار می توانند فشار و سایر مشخصه های آن را اندازه گیری کنند.