تفاوت بین ترانسمیتر و ترانسدیوسر و نکات مهم برای انتخاب در ۱۴۰۴

ترانسمیتر (Transmitter) و ترانسدیوسر (Transducer) هر دو دستگاه‌هایی هستند که یک نوع انرژی یا کمیت فیزیکی (مانند فشار، دما، جریان یا سطح) را به سیگنال الکتریکی قابل استفاده تبدیل می‌کنند. سیگنال خروجی این تجهیزات به دستگاه‌هایی مانند نمایشگرها، کنترلرها در پنل کنترل، یا سیستم‌های کنترل صنعتی مانند DCS و PLC ارسال می‌شود.

این سیستم‌ها سیگنال دریافتی را تفسیر کرده، مقدار معادل آن را به اپراتور نمایش می‌دهند، آن را ثبت (Log) می‌کنند و در صورت نیاز، دستورات کنترلی را به تجهیزات اجرایی (Actuators) برای کنترل فرآیند ارسال می‌نمایند.

با این حال، تفاوت هایی وجود دارد که به کاربردی که در انتهای دریافت کننده وجود دارد بستگی دارد. دستگاه های دریافت کننده شامل کنترل پنل، نشانگرهای دیجیتال، DCS، کنترل کننده های قابل برنامه ریزی (PLC) یا ضبط کننده های نمودار پانل (panel chart recorders) می باشند.

واژه‌های ترانسدیوسر و ترانسمیتر امروزه در صنعت ابزار دقیق به جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

به عنوان مثال، برخی از سازندگان ابزارهای فشار مینیاتوری آنها را به عنوان ترانسمیتر فشار ← نامیده اند و تعداد کمی از تولیدکنندگان از آن به عنوان ترانسدیوسر فشار یاد می کنند.

اما کلمات ترانسدیوسر و ترانسمیتر در واقع معانی اساسی متفاوتی دارند.

عوامل تعیین کننده هنگام انتخاب ترانسدیوسر یا ترانسمیتر مناسب برای یک کاربرد، دقت، دامنه فشار و مقیاس پذیری هستند.

طیف گسترده‌ای از ترانسمیتر‌ها و ترانسدیوسر‌های فشار برای کاربردهای مختلف مانند اتوماسیون صنعتی فرآیند، هوافضا، خودرو و سیستم‌های تبرید وجود دارد.

ترانسمیتر در مقابل ترانسدیوسر

تفاوت بین ترانسمیتر و ترانسدیوسر در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

کارکرد

کارکرد ترانسدیوسر

ترانسدیوسر (Transducer) دستگاهی است که حضور، مقدار و تغییرات یک کمیت فیزیکی (مانند فشار، نیرو، دما، جابجایی و غیره) را حس کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی متناسب تبدیل می‌کند.

مثال‌هایی از ترانسدیوسرها:

• استرین گیج (Strain Gauge)
• لودسل (Load Cell)
• LVDT (ترانسدیوسر جابجایی خطی)
• RVDT (ترانسدیوسر جابجایی زاویه‌ای)
• ترموکوپل (Thermocouple)
  و سایر تجهیزات مشابه.

یک ترانسدیوسر معمولاً شامل دو بخش اصلی است:

• عنصر حسگر (Sensing Element): کمیت فیزیکی را دریافت و تشخیص می‌دهد.
• عنصر انتقال (Transduction Element): کمیت دریافتی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

مثال:
ترانسدیوسر فشار یک دستگاه الکترومکانیکی است که فشار فرآیند را اندازه‌گیری کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی (معمولاً ولتاژ) معادل تبدیل می‌نماید.

عملکرد یک ترانسمیتر فشار

ترانسمیتر فشار (Pressure Transmitter) دستگاهی است که مقدار فشار یک فرآیند را اندازه‌گیری کرده و آن را به یک سیگنال جریان الکتریکی استاندارد، معمولاً در بازه‌ی 4 تا 20 میلی‌آمپر، تبدیل می‌کند.

این سیگنال جریان قابل انتقال به فواصل طولانی (حتی صدها متر) بدون افت کیفیت است، به همین دلیل ترانسمیترها در کاربردهای صنعتی که نیاز به ارسال سیگنال به اتاق کنترل یا تجهیزات مانیتورینگ از راه دور دارند، ترجیح داده می‌شوند.

ترانسمیترها به‌طور خاص برای اندازه‌گیری پارامترهای فرآیندی مانند فشار، دما، سطح یا جریان طراحی شده‌اند و خروجی آن‌ها به صورت الکترونیکی برای نمایش، ثبت یا کنترل فرآیند به کار گرفته می‌شود. این خروجی می‌تواند به سیستم‌هایی مانند DCS، PLC، کنترلرها یا نمایشگرها ارسال شود.

سیگنال

• ترانسدیوسر سیگنالی را به صورت میلی ولت (mV) یا ولت (V) یا هر شکل دیگری ارسال می کند.
• ترانسمیتر سیگنال ها را به صورت 4 تا 20 میلی آمپر (mA) استاندارد ارسال می کند.

به عنوان مثال، ترانسدیوسر های فشار دستگاه هایی هستند که فشار اعمال شده توسط نیروی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند، به یک سیگنال خروجی تبدیل می شود که خطی و متناسب با فشار اعمال شده است.

اگر اتصالات الکتریکی در یک کاربرد فرآیند کوتاه باشد، مانند کاربرد در 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).

ترموکوپل یک ترانسدیوسر دما است که خروجی آن به صورت سیگنال mV معمولی است که مشخصات دمایی خطی ندارد. اگر از ترموکوپل بدون مدار اضافی استفاده کنیم، ترانسدیوسر نامیده می شود زیرا انرژی گرمایی (دما) را به انرژی الکتریکی (mV) تبدیل می کند.

ترانسمیتر دما خروجی را به صورت یک سیگنال 4-20 میلی آمپر ارسال می کند.

سیگنال جریان در برابر تداخل و نویز مقاومت بیشتری نسبت به سیگنال ولتاژ دارد.

مصرف برق

عمولاً ترانسدیوسرها نسبت به ترانسمیتر نیروی الکتریکی عملیاتی کمتر و نیازمندی های مصرف برق کمتری دارند.
از طرفی ترانسمیترها در حین کار انرژی بیشتری مصرف می کنند.

خصوصیات پیشرفته

یک ترانسمیتر هوشمند یک سیگنال خروجی 4 تا 20 میلی آمپر را با یک سیگنال دیجیتال روی هم قرار داده شده (در صورت نیاز) ارسال می کند که به کاربر اجازه می دهد اطلاعات بیشتر به همراه دیگر متغیرهای دستگاه را علاوه بر متغیرهای فرآیند جمع آوری کند.

ترانسمیتر دارای مدارهای الکترونیکی اضافی است که سیگنال یک سنسور یا ترانسدیوسر را خطی می کند، جبران می کند و تقویت می کند. انواع مختلف سیگنال معمولا سیگنال های ولتاژ، میلی آمپر، مقاومتی یا دیجیتال هستند. دستگاه می تواند سیگنال را به یک گیرنده از راه دور ارسال کند.

ترانسمیتر ها را می توان به یک نمایشگر مجهز کرد.
در اندازه گیری برخی از پارامترهای فرآیند مثل فشار، ترانسمیتر ها و ترانسدیوسر ها عملاً الزامات اندازه گیری ساده را برآورده می کنند، تفاوت اصلی در نوع سیگنال الکتریکی است که هر کدام ارسال می کنند.

بسیاری از ترانسمیتر ها انواع مختلفی از گزینه های کالیبراسیون از جمله ترن داوون و تنظیم صفر و اسپن را ارائه می دهند. وضعیت سلامت ترانسمیتر هوشمند را می توان با استفاده از یک شبکه باس از راه دور بررسی، کالیبره، آزمایش و بازنشانی کرد.

وضعیت سلامت ترانسدیوسر را نمی توان از راه دور بررسی کرد. نمایشگری برای خواندن خوانش ها وجود نخواهد داشت.

اکثر ترانسمیتر ها دستگاه های خروجی جریان هستند و ممکن است دو یا چند پیکربندی سیم داشته باشند. صرفه جویی قابل توجهی در هزینه می توان در مورد پیکربندی دو سیم انجام داد، که در آن برق و سیگنال روی همان دو سیم حمل می شود.

ترانسمیتر های خروجی دیجیتال معمولاً از یک ریزپردازنده تشکیل شده اند که پارامترهای فرآیند اندازه گیری شده را به کد دیجیتال تبدیل می کند که از طریق سیم، فیبر نوری یا رادیو به گیرنده یا میزبان راه دور منتقل می شود. تعدادی پروتکل برای برقراری ارتباط با میزبان وجود دارد.

• فونداسیون فیلد باس
• HART
• Profibus

ترانسدیوسر ها چنین گزینه های پیشرفته ای ندارند.

فراتر از ارسال مقادیر پارامترهای فرآیند، انتقال دیجیتال می تواند شامل اطلاعات تشخیصی، وضعیت و آلارم باشد و همچنین می تواند پیکربندی ترانسمیتر ها را از راه دور تسهیل کند.

ترانسدیوسر ها ویژگی های پیشرفته ای ندارند، گزینه های قابل تنظیمی ندارند، مقیاس پذیر نیستند.

تداخل در سیگنال ها

خروجی های ترانسمیتر نسبت به خروجی ولتاژ ترانسدیوسر ها، کمتر مستعد تداخل الکترومغناطیسی هستند.
ترانسدیوسر ها با شرطی سازی سیگنال ساده، حساس تر به تداخل الکترومغناطیسی استفاده می شوند. اگر کابل ها طولانی باشند، کابل های اتصال ممکن است خطاهای قابل توجهی ایجاد کنند.