Temperatūros siųstuvas yra elektroninis prietaisas, plačiai naudojamas pramoninių procesų valdymo srityje. Jo pagrindinė funkcija yra paversti silpnus temperatūros jutiklių (pvz., termoporų, šiluminių varžų RTDS ar termistorių) aptiktus signalus į standartinius pramoninio proceso signalus (dažniausiai naudojami 4-20 mA nuolatinės srovės signalai arba skaitmeniniai signalai), o tada perduoti šį signalą į valdymo kambaryje arba per atstumą esančius ekrano prietaisus, valdiklius, duomenų rinkimo sistemas ar pavaras.
Temperatūros siųstuvo veikimo principą galima apibendrinti į šiuos pagrindinius veiksmus:
Temperatūros suvokimas ir neapdoroto signalo generavimas:
Temperatūros jutiklis (paprastai termopora arba šiluminis rezistorius, pvz., Pt100) tiesiogiai liečiasi su matuojama terpe, kad pajustų jos temperatūros pokyčius.
Termopora (T/C) : remiantis Seebeck efektu, kai yra temperatūrų skirtumas tarp dviejų skirtingų metalų matavimo gale (karštajame gale) ir atskaitos gale (šaltame gale), grandinėje bus sukurtas termoelektrinis potencialas (milivoltų -lygio įtampos signalas, mV), proporcingas temperatūrų skirtumui.
Šiluminė varža (RTD): pvz., Pt100, pagrįsta fizine savybe, kad metalinio laidininko varžos vertė didėja kylant temperatūrai (teigiamas temperatūros koeficientas). Dėl temperatūros pokyčių pasikeičia jo pasipriešinimo vertė (pavyzdžiui, ji yra 100Ω esant 0 laipsniui).
Termistoriai: Remiantis charakteristika, kad puslaidininkinių medžiagų varžos vertė labai kinta priklausomai nuo temperatūros, jie skirstomi į neigiamo temperatūros koeficiento (NTC) ir teigiamo temperatūros koeficiento (PTC) tipus.
Signalo kondicionavimas (pagrindinis žingsnis):
Stiprinimas: pradinis jutiklio generuojamas signalas (MV-įtampos ar varžos lygio pokyčiai) yra labai silpnas. Elektroninė grandinė siųstuvo viduje pirmiausia tiesiškai sustiprina jį iki standartinio lygio, tinkamo tolesniam apdorojimui.
Šaltojo galo kompensavimas (termoporoms): Termoporos generuojamas termoelektrinis potencialas priklauso nuo temperatūros skirtumo tarp karštojo ir šaltojo galo (atskaitos galas, paprastai esantis vidiniame siųstuvo gnybte). Norint gauti tikslią išmatuotą temperatūrą (santykinai su 0 laipsniu), siųstuvas turi išmatuoti faktinę temperatūrą savo gnybte (šalto galo temperatūrą), apskaičiuoti termoelektrinį potencialą, kurį reikia kompensuoti pagal šią temperatūrą, ir uždėti (arba lygiavertį procesą) jį ant pradinio signalo, taip pašalinant paklaidą, kurią sukelia šaltos pabaigos temperatūros pasikeitimas.
Tiesiškumas: termoelektrinio potencialo ir varžos{0}}temperatūros santykis tarp termoporų ir šiluminių rezistorių nėra tobula tiesi linija, bet turi tam tikrą netiesiškumo laipsnį. Siųstuvas paprastai išsaugo viduje jutiklio tipą atitinkančią tiesiškumo kreivę (arba apskaičiuoja ją pagal formulę). Sustiprintas / kompensuotas signalas yra tiesinis, kad tiesiogiai ir tiesiškai atspindėtų išmatuotą temperatūros vertę.
Žemo dažnio
Signalo konvertavimas
Konvertuokite analoginį signalą (įtampą), kuris buvo kondicionuotas (stiprintas, kompensuotas, tiesinis, filtruojamas) ir tiksliai atvaizduoja išmatuotą temperatūrą, į pramoninį standartinį išvesties signalą.
Dažniausiai naudojamas išėjimo signalas yra 4-20 mA srovės signalas: konvertuotas srovės signalas teka per kilpą. Nulinė temperatūra arba apatinė diapazono riba paprastai atitinka 4 mA, o visos skalės temperatūra – 20 mA. Kodėl 4-20mA?
4 mA nulio poslinkis: jis gali patogiai atskirti tikrai efektyvius žemus signalus (4 mA) nuo jutiklio atjungimo linijos gedimų (0 mA).
Stiprūs anti-trukdžiai: lyginant su įtampos signalais, srovės signalai nėra jautrūs laidų varžos pokyčiams ir įtampos kritimams perduodant didelius-atstumus ir mažiau tikėtina, kad juos trikdys elektromagnetinis triukšmas.
Dviejų-laidų maitinimo šaltinis: daugelis siųstuvų turi dviejų-laidų konstrukciją, tai yra, jie tiekia maitinimą ir perduoda srovės signalus vienu metu dviem laidais. Mažiausia 4mA vertė užtikrina paties siųstuvo minimalų veikimo srovės poreikį (dažniausiai vadinamą „aktyviuoju nuliniu tašku“).
Signalo perdavimas
Konvertuotas standartinis signalas (pvz., 4-20 mA) laidais perduodamas į nuotolinį galą. Dėl standartizuotų charakteristikų valdymo kambariai arba PLCS ir kita įranga gali tiesiogiai priimti ir apdoroti šį signalą:
Rodyti temperatūros reikšmę (skydelio lentelėje, DCS/SCADA operatoriaus stotyje).
Įvestis į valdiklį (pvz., PID valdiklį) loginėms operacijoms ir reguliavimui.
Saugomas istorinėje duomenų bazėje arba naudojamas aliarmo sprendimui.
Pavarykite pavarą (jei reikalingas temperatūros{0}}pagrįstas valdymas).
