Predajnik temperature je elektronski instrument koji se široko koristi u oblasti upravljanja industrijskim procesima. Njegova osnovna funkcija je pretvaranje slabih signala koje detektiraju temperaturni senzori (kao što su termoparovi, termički otpornici RTDS ili termistori) u standardne signale industrijskog procesa (najčešći su signali istosmjerne struje od 4-20 mA ili digitalni signali), a zatim prenosi ovaj signal na instrumente za prikaz, kontrolere, sisteme za prikupljanje podataka ili locirane u kontrolnoj prostoriji.
Princip rada predajnika temperature može se sažeti u sljedeće ključne korake:
Percepcija temperature i stvaranje sirovog signala:
Senzor temperature (obično termoelement ili termalni otpornik kao što je Pt100) dolazi u direktan kontakt sa medijumom koji se meri da bi osetio promene temperature.
Termopar (T/C) : Na osnovu Seebeck efekta, kada postoji temperaturna razlika između dva različita metala na mjernom kraju (vrući kraj) i referentnom kraju (hladni kraj), termoelektrični potencijal (milivolt-naponski signal, mV) proporcionalan temperaturnoj razlici će se generirati u krugu.
Toplotni otpor (RTD) : kao što je Pt100, na osnovu fizičkog svojstva da vrijednost otpora metalnog provodnika raste s porastom temperature (pozitivni temperaturni koeficijent). Promjene temperature uzrokuju promjenu njegove vrijednosti otpora (na primjer, iznosi 100Ω na 0 stepeni).
Termistori: Na osnovu karakteristike da se vrijednost otpora poluvodičkih materijala značajno mijenja s temperaturom, dijele se na tipove negativnog temperaturnog koeficijenta (NTC) i pozitivnog temperaturnog koeficijenta (PTC).
Kondicioniranje signala (ključni korak):
Pojačanje: Originalni signal koji generira senzor (MV-promjene napona ili otpora) je izuzetno slab. Elektronsko kolo unutar predajnika prvo ga linearno pojačava do standardnog nivoa pogodnog za naknadnu obradu.
Kompenzacija hladnog kraja (za termoelemente): Termoelektrični potencijal koji generiše termoelement je funkcija temperaturne razlike između toplog kraja i hladnog kraja (referentni kraj, obično se nalazi na internom terminalu predajnika). Da bi se dobila precizna izmjerena temperatura (u odnosu na 0 stepeni), predajnik treba izmjeriti stvarnu temperaturu na svom terminalu (temperatura hladnog kraja), izračunati termoelektrični potencijal koji treba kompenzirati na osnovu ove temperature i preklopiti (ili ekvivalentan proces) na originalni signal, čime se eliminira greška uzrokovana promjenom temperature hladnog kraja.
Linearizacija: Termoelektrični potencijal/otpor-temperaturni odnos između termoparova i termičkih otpornika nije savršena prava linija, ali ima određeni stepen nelinearnosti. Predajnik obično pohranjuje krivulju linearizacije koja odgovara tipu senzora unutra (ili je izračunava pomoću formule). Pojačani/kompenzovani signal je linearizovan da direktno i linearno predstavlja izmerenu vrednost temperature.
Nisko-filtriranje: uklanja visoko-šume visoke frekvencije koji mogu biti prisutni u signalu (kao što su elektromagnetne smetnje, smetnje vibracija, itd.) kako bi se poboljšala stabilnost i tačnost signala.
Konverzija signala
Pretvorite analogni signal (napon) koji je kondicioniran (pojačan, kompenziran, lineariziran, filtriran) i precizno predstavlja izmjerenu temperaturu u industrijski standardni izlazni signal.
Najčešće korišteni izlazni signal je strujni signal od 4-20mA: konvertovani strujni signal teče kroz petlju. Nulta temperatura ili donja granica opsega obično odgovara 4mA, a temperatura pune skale odgovara 20mA. Zašto 4-20mA?
4mA nulti pomak: može lako razlikovati zaista efikasne niske signale (4mA) od kvarova na liniji za isključenje senzora (0mA).
Jake anti-smetnje: U poređenju sa signalima napona, strujni signali nisu osjetljivi na promjene otpora žice i padove napona tokom prijenosa na velike udaljenosti i manja je vjerovatnoća da će ih ometati elektromagnetni šum.
Dvo-{0}}napajanje: Mnogi odašiljači imaju dvo-{1}}dizajn, to jest, daju napajanje i prenose strujne signale istovremeno kroz dvije žice. Minimalna vrijednost od 4mA osigurava vlastitu minimalnu radnu struju predajnika (obično se naziva "aktivna nulta tačka").
Prijenos signala
Konvertovani standardni signal (kao što je 4-20mA) se prenosi na udaljeni kraj preko žica. Zbog svojih standardiziranih karakteristika, kontrolne sobe ili PLCS i druga oprema mogu direktno primati i obraditi ovaj signal za:
Prikaz vrijednosti temperature (na tablici, DCS/SCADA operaterskoj stanici).
Ulaz u kontroler (kao što je PID kontroler) za logičke operacije i regulaciju.
Pohranjuje se u historijskoj bazi podataka ili se koristi za procjenu alarma.
Pokrenite aktuator (ako je potrebna kontrola{0}}bazirana na temperaturi).
