Temperatūras raidītājs ir elektronisks instruments, ko plaši izmanto rūpniecisko procesu vadības jomā. Tā pamatfunkcija ir pārveidot temperatūras sensoru (piemēram, termopāru, termisko rezistoru RTDS vai termistoru) atklātos vājos signālus standarta rūpnieciskā procesa signālos (visbiežāk tie ir 4–20 mA līdzstrāvas signāli vai digitālie signāli) un pēc tam pārraidīt šo signālu uz displeja instrumentiem, kontrolleriem, datu ieguves sistēmām vai izpildmehānismiem, kas atrodas vadības telpā vai no attāluma.
Temperatūras devēja darbības principu var apkopot šādos galvenajos posmos:
Temperatūras uztvere un neapstrādāta signāla ģenerēšana:
Temperatūras sensors (parasti termopāris vai termiskais rezistors, piemēram, Pt100) nonāk tiešā saskarē ar mērīto vidi, lai uztvertu tās temperatūras izmaiņas.
Termopāris (T/C) : pamatojoties uz Zēbeka efektu, kad temperatūras starpība starp diviem dažādiem metāliem mērīšanas galā (karstajā galā) un atskaites galā (aukstajā galā), ķēdē tiks ģenerēts termoelektriskais potenciāls (milivoltu -līmeņa sprieguma signāls, mV), kas ir proporcionāls temperatūras starpībai.
Termiskā pretestība (RTD): piemēram, Pt100, pamatojoties uz fizisko īpašību, ka metāla vadītāja pretestības vērtība palielinās, pieaugot temperatūrai (pozitīvs temperatūras koeficients). Temperatūras izmaiņas izraisa tās pretestības vērtības izmaiņas (piemēram, tas ir 100Ω pie 0 grādiem).
Termistori: Pamatojoties uz raksturlielumu, ka pusvadītāju materiālu pretestības vērtība būtiski mainās līdz ar temperatūru, tos iedala negatīvā temperatūras koeficienta (NTC) un pozitīvā temperatūras koeficienta (PTC) tipos.
Signāla kondicionēšana (galvenais solis):
Pastiprinājums: sākotnējais sensora ģenerētais signāls (MV-līmeņa sprieguma vai pretestības izmaiņas) ir ārkārtīgi vājš. Elektroniskā shēma raidītāja iekšpusē vispirms lineāri pastiprina to līdz standarta līmenim, kas piemērots turpmākai apstrādei.
Aukstā gala kompensācija (termopāriem): termopāra radītais termoelektriskais potenciāls ir temperatūras starpības funkcija starp karsto galu un auksto galu (atskaites gals, kas parasti atrodas raidītāja iekšējā spailē). Lai iegūtu precīzu izmērīto temperatūru (attiecībā pret 0 grādiem), raidītājam ir jāmēra faktiskā temperatūra tā terminālī (aukstā gala temperatūra), jāaprēķina termoelektriskais potenciāls, kas jākompensē, pamatojoties uz šo temperatūru, un jāuzliek (vai līdzvērtīgs process) tas sākotnējam signālam, tādējādi novēršot kļūdu, ko izraisa aukstās gala temperatūras izmaiņas.
Linearizācija: termoelektriskā potenciāla/pretestības{0}}temperatūras attiecība starp termopāriem un termiskajiem rezistoriem nav ideāla taisna līnija, bet tai ir noteikta nelinearitātes pakāpe. Raidītājs parasti saglabā sensora tipam atbilstošo linearizācijas līkni iekšpusē (vai aprēķina to, izmantojot formulu). Pastiprinātais/kompensētais signāls ir linearizēts, lai tieši un lineāri attēlotu izmērītās temperatūras vērtību.
Zemas -frekvences filtrēšana: tā novērš augstas-frekvences trokšņus, kas var būt signālā (piemēram, elektromagnētiskos traucējumus, vibrācijas traucējumus utt.), lai uzlabotu signāla stabilitāti un precizitāti.
Signāla pārveidošana
Konvertējiet analogo signālu (spriegumu), kas ir kondicionēts (pastiprināts, kompensēts, linearizēts, filtrēts) un precīzi attēlo izmērīto temperatūru, rūpnieciskā standarta izejas signālā.
Visbiežāk izmantotais izejas signāls ir 4-20 mA strāvas signāls: pārveidotais strāvas signāls plūst cauri cilpai. Nulles temperatūra jeb diapazona apakšējā robeža parasti atbilst 4mA, un pilnas skalas temperatūra atbilst 20mA. Kāpēc 4-20mA?
4mA nulles nobīde: tā var ērti atšķirt patiesi efektīvus zemus signālus (4mA) no sensora atvienošanas līnijas defektiem (0mA).
Spēcīgi pret{0}}traucējumi: salīdzinot ar sprieguma signāliem, strāvas signāli nav jutīgi pret vadu pretestības izmaiņām un sprieguma kritumiem lielas-attāluma pārraides laikā, un tiem ir mazāka iespēja, ka tos traucēs elektromagnētiskais troksnis.
Divu-vadu barošanas avots: daudziem raidītājiem ir divu-vadu konstrukcija, tas ir, tie nodrošina strāvu un pārraida strāvas signālus vienlaikus pa diviem vadiem. Minimālā vērtība 4mA nodrošina paša raidītāja minimālās darbības strāvas nepieciešamību (parasti saukta par "aktīvo nulles punktu").
Signāla pārraide
Pārveidotais standarta signāls (piemēram, 4-20 mA) tiek pārraidīts uz attālo galu, izmantojot vadus. Pateicoties tā standartizētajām īpašībām, vadības telpas vai PLCS un citas iekārtas var tieši saņemt un apstrādāt šo signālu:
Parādiet temperatūras vērtību (uz paneļa galda, DCS/SCADA operatora stacija).
Ievade kontrolierī (piemēram, PID regulatoram) loģiskām darbībām un regulēšanai.
Saglabāts vēsturiskajā datu bāzē vai izmantots trauksmes spriedumam.
Brauciet ar izpildmehānismu (ja ir nepieciešama kontrole, kuras pamatā ir temperatūra{0}}).
