ترانسمیتر فشار هوشمند، نوعی ترانسمیتر فشار ← است که دارای خروجی آنالوگ است و به طور همزمان سیگنال ارتباطی دیجیتال را بر اساس پروتکل HART یا FOUNDATION FIELDBUS یا PROFIBUS ارائه می دهد.
به طور کلی، نمودار ترانسمیتر فشار هوشمند ساده شده در شکل زیر نشان داده شده است. این نوع ترانسمیتر شامل یک حسگر یا مدار ورودی، ریزپردازنده، حافظه و یک بلوک ارتباطی است.
کلمه ترانسمیتر چند متغیره نیز گاهی اوقات به ویژه برای دستگاهی مانند ابزار اندازه گیری جریان هوشمند استفاده می شود.
این ترانسمیتر، فشار مطلق، فشار دیفرانسیل و دمای فرآیند را اندازه گیری می کند. سرعت جریان جرمی و سرعت جریان حجمی سیال فرآیند را محاسبه می کند.

ترانسمیتر فشار هوشمند

خروجی که از ترانسمیتر فشار هوشمند می آید دیگر فقط یک متغیر فرآیند اولیه نیست، بلکه شامل متغیرهای فرآیند ثانویه، سلامت سنسور، ویژگی‌های عملکرد سنسور، اطلاعات کالیبراسیون و تشخیص بلادرنگ نیز می‌شود.

اطلاعات ترانسمیتر فشار هوشمند از طریق پروتکل HART یا از طریق ارتباط فیلدباس قابل دسترسی هستند.

تمام این اطلاعات برای بهبود فرآیند، بهینه سازی عملکرد ابزار و در عین حال افزایش عمر آن و به حداکثر رساندن بهره وری پرسنل استفاده می شود.
با ظهور اینترنت، سرعت بالای داده و با استفاده از این ابزارها و سیستم‌های میدانی فشار هوشمند بیشتر متحول شده و به بخشی از اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) تبدیل می‌شوند.

مفهوم PV, SV, TV و QV در ترانسمیترهای هوشمند (ویژه HART)

در ترانسمیترهای هوشمند مبتنی بر پروتکل HART، امکان ارسال چندین متغیر به‌صورت دیجیتال از طریق همان سیم‌های سیگنال آنالوگ (۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر) فراهم شده است. این متغیرها در چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

PV (Primary Variable): متغیر اصلی که معمولاً همان متغیر اندازه‌گیری‌شده‌ی اولیه است، مثلاً فشار در ترانسمیتر فشار.
SV (Secondary Variable): متغیر ثانویه که ممکن است یک پارامتر اندازه‌گیری‌شده دیگر (مثلاً دما) یا مقدار محاسبه‌شده باشد.
TV (Tertiary Variable): متغیر ثالث، که بسته به نوع تجهیز می‌تواند متغیر مکمل یا محاسباتی باشد (مثلاً اختلاف فشار یا دمای جبران‌شده).
QV (Quaternary Variable): متغیر چهارم، که معمولاً برای انتقال داده‌های پیشرفته‌ مانند نرخ جریان حجمی، سرعت جریان جرمی یا داده‌های عیب‌یابی استفاده می‌شود.

این چهار متغیر به صورت دیجیتال از طریق ابزارهایی مانند HART Communicator یا سیستم‌های DCS قابل دریافت و استفاده هستند، حتی در حالی که سیگنال آنالوگ ۴–۲۰ میلی‌آمپر فقط حاوی PV است.

ویژگی Diagnostics (عیب‌یابی داخلی)

یکی از مهم‌ترین مزیت‌های ترانسمیترهای هوشمند نسبت به ترانسمیترهای آنالوگ معمولی، قابلیت عیب‌یابی داخلی یا Diagnostic Function است.

این ویژگی به دستگاه امکان می‌دهد تا مشکلات بالقوه در عملکرد خود یا در شرایط فرآیند را پیش از وقوع خرابی یا کاهش دقت شناسایی کرده و به کاربر اطلاع دهد. این اعلان‌ها معمولاً از طریق HART یا سیستم کنترل مرکزی قابل دریافت هستند.

مثال‌هایی از خطاهایی که قابلیت Diagnostics شناسایی می‌کند:

خرابی یا کاهش کارایی سنسور داخلی (مثلاً انحراف در دیافراگم)
قطع یا اتصال کوتاه در سیم‌کشی
تغییر شدید یا غیرعادی دمای محیط یا فرآیند
نشتی یا انسداد در خطوط فشار
آلودگی یا گرفتگی در روزنه‌ها یا پورت‌ها
کاهش ولتاژ تغذیه (loop power)

این قابلیت ابزار ارزشمندی برای نگهداری پیش‌بینانه (Predictive Maintenance) است، زیرا به جای واکنش به خرابی، می‌توان اقدامات پیشگیرانه انجام داد.

مفهوم Turndown Ratio (دامنه تنظیم‌پذیری)

Turndown Ratio یا نسبت تنظیم‌پذیری، یکی از مفاهیم کلیدی در ترانسمیترهای هوشمند است که نشان می‌دهد یک ترانسمیتر با چه دامنه‌ای از بازه‌های اندازه‌گیری می‌تواند با حفظ دقت مناسب عمل کند.

در مقاله Rangeability و Turndown Ratio در ترانسمیترهای فشار هوشمند به این موضوع به طور کامل پرداخته شده است.

مزایای ترانسمیتر های فشار هوشمند

در زیر چند نکته برای توضیح ترانسمیتر های فشار هوشمند آورده شده است:
ترانسمیتر های فشار هوشمند از ریزپردازنده ها تشکیل شده و دارای ارتباط دو جهته هستند.
ترانسمیتر های فشار هوشمند شامل حسگرهای ثانویه هستند که می توانند اختلالات محیطی را اندازه گیری کنند.
سیگنال شرطی سازی می شود و سیگنال آنالوگ به دیجیتال تبدیل می شود.
ترانسمیتر های فشار هوشمند از چندین سنسور تشکیل شده اند و محدوده های اندازه گیری مختلفی را پوشش می دهند و امکان انتخاب خودکار محدوده مورد نیاز را فراهم می کنند.
ترانسمیتر های فشار هوشمند دارای قابلیت کالیبراسیون خود هستند که امکان حذف خطاهای دریفت صفر و حساسیت را فراهم می کند.
ترانسمیتر های فشار هوشمند دارای قابلیت تشخیص خرابی های خود هستند و می تواند برای نیازهای تعمیر و نگهداری برنامه ریزی کند.
می تواند غیرخطی بودن را تنظیم کند و خروجی خطی بدهد.
ترانسمیتر های فشار هوشمند دقت و قابلیت اطمینان بیشتری را ارائه می دهند.
پایداری بلند مدت را می توان بهبود بخشید. فرکانس کالیبراسیون مجدد را می توان کاهش داد.
کاهش هزینه های نگهداری.
قابلیت کالیبراسیون و تغییر محدوده فشار از راه دور دارد.
عدم نیاز به تعداد زیادی ترانسمیتر چون یک ترانسمیتر هوضشمند می تواهند در چند محدوده کار کند برخی از ترانسمیتر‌ها مانند ترانسمیتر دما، امکان اتصال سنسورهای اضافی را دارند که با ترانسمیتر‌های معمولی امکان‌پذیر نیست. در صورت خرابی یک سنسور، سنسور دیگر به تشخیص دما کمک می کند.
داده های پیکربندی که تحت یک برچسب ذخیره شده اند را می توان با استفاده از ارتباطات دستی یا از سیستم های DCS منتقل کرد .
اکثر ترانسمیتر های فشار هوشمند دارای منبع تغذیه حلقه ای (دو سیم) هستند.

معایب ترانسمیتر های فشار هوشمند

به عنوان بخشی از عملیات نگهداری پیشگیرانه، نمی توان از کالیبراسیون یا اعتبار سنجی اجتناب کرد، اگرچه ترانسمیتر ها فشار هوشمند هستند.