تلفن تماس : 09023011132
شرکت اتوماسیون صنعتی فریان | تامین تجهیزات ابزاردقیق

شرکت اتوماسیون صنعتی فریان | تامین تجهیزات ابزاردقیق

شرکت اتوماسیون صنعتی در تهران و سراسر ایران، تامین و فروش تجهیزات ابزار دقیق، راه اندازی خط تولید ، برنامه نویسی ربات های صنعتی کوکا، زیمنس

تفاوت میان ترانسمیتر با ترانسدیوسر

تاریخ انتشار : 2018/02/04

ترانسمیتر و ترانسدیوسر هر دو، انرژی را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل کرده و یک سیگنال الکتریکی به‌عنوان خروجی تولید می‌کنند. ترانسدیوسر، کمیت فیزیکی را به سیگنال الکتریکی در واحد میلی‌ولت (mV) یا ولت (V) تبدیل می‌کند، در حالی‌که ترانسمیتر، میلی‌ولت یا ولت را به میلی‌آمپر (mA) تبدیل می‌نماید. این نوشتار تفاوت میان ترانسمیتر و ترانسدیوسر را شرح می‌دهد.

ترانسمیتر، اندازه‌گیری‌های فرایند را از یک حسگر به سیگنال تبدیل کرده و آن را به یک نشانگر یا نمایشگر از راه دور ارسال می‌کند. در مقابل، ترانسدیوسر انرژی را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می‌کند. انواع انرژی شامل انرژی مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی، الکترومغناطیسی، حرارتی و نوری هستند.

تفاوت میان ترانسمیتر و ترانسدیوسر و ویژگی‌های آن‌ها در ادامه این مقاله مورد بحث قرار گرفته‌اند.

ترانسدیوسرها انرژی را از یک نوع فعالیت فیزیکی به نوعی دیگر تبدیل می‌کنند، از جمله فعالیت‌های الکتریکی، شیمیایی، حرکتی/فشاری و غیره. ترانسدیوسرها همیشه شامل یک حسگر به‌عنوان یکی از اجزای اصلی خود هستند.

مثال‌ها: دماسنج، شتاب‌سنج، حسگر مجاورت، پتانسیومتر و حسگر سنجش فشار(strain gauge).

 

 

دماسنج، شتاب‌سنج، حسگر مجاورت، پتانسیومتر و کرنش‌سنج

همان‌طور که می‌دانیم، ترانسدیوسرها و ترانسمیترها نقش حیاتی‌ای در کاربردهای مختلف ایفا می‌کنند؛ زیرا به‌عنوان پل ارتباطی بین پدیده‌های فیزیکی و دنیای دیجیتال عمل می‌کنند. آن‌ها اجزای بنیادی در بسیاری از صنایع هستند:

اتوماسیون صنعتی:
پایش و کنترل متغیرهای حیاتی فرایند مانند فشار، دما، جریان و سطح در محیط‌های صنعتی مانند کارخانه‌های شیمیایی و نیروگاه‌ها.

• صنعت خودروسازی:
تشخیص پارامترهای مهمی مانند فشار موتور، ورودی هوا و فشار تایر برای مدیریت موتور و سیستم‌های ایمنی در خودروها.

• حوزه پزشکی:
اندازه‌گیری داده‌های فیزیولوژیکی مانند فشار خون، ضربان قلب و اشباع اکسیژن برای پایش بیماران و تشخیص پزشکی.

• پایش محیطی:
ردیابی تغییرات محیطی نظیر دما، رطوبت و کیفیت هوا برای پیش‌بینی وضعیت هوا و کنترل آلودگی.

 

پس از درک عملکرد این دستگاه‌ها، دانستن آن‌ها از چند جهت اهمیت پیدا می‌کند:

۱- عیب‌یابی و نگهداری:
عیب‌یابی مؤثر در صورت خرابی تجهیزات اغلب نیازمند دانش نسبت به ترانسدیوسر یا ترانسمیتر مربوطه و رفتار آن است.

۲-تفسیر داده‌ها:
داده‌های به‌دست‌آمده از این دستگاه‌ها باید در زمینه کاربرد خاص و اصول عملکرد آن واحد به‌درستی تفسیر شوند.

۳-انتخاب تجهیزات مناسب:
انتخاب ترانسدیوسر یا ترانسمیتر مناسب برای یک کاربرد خاص، مستلزم درک مشخصات فنی و عملکرد این دستگاه‌هاست.

 

ترانسدیوسر چیست؟

تعریف:
ترانسدیوسر دستگاهی است که انرژی را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می‌کند. این تبدیل معمولاً شامل تبدیل یک کمیت فیزیکی (مانند فشار، دما یا صدا) به یک سیگنال الکتریکی می‌باشد.

عملکرد:
ترانسدیوسرها به‌عنوان رابط بین دنیای فیزیکی و دنیای اندازه‌گیری‌ها و سیستم‌های کنترل الکتریکی عمل می‌کنند. آن‌ها به ما امکان می‌دهند تا پدیده‌های مختلف فیزیکی را با تبدیل آن‌ها به شکلی که به‌راحتی توسط دستگاه‌های الکترونیکی قابل پردازش و تحلیل باشد، اندازه‌گیری و پایش کنیم.

۲- انواع ترانسدیوسرها و کاربردهای رایج آن‌ها

ترانسدیوسرها بر اساس نوع کمیت فیزیکی که تبدیل می‌کنند و نوع سیگنال خروجی طبقه‌بندی می‌شوند. در ادامه، برخی نمونه‌های رایج آورده شده است:

 

• ترانسدیوسرهای دما:
این نوع ترانسدیوسر تغییرات دما را با استفاده از اجزایی مانند ترمیستورها، RTDها (آشکارسازهای دمای مقاومتی)، یا ترموکوپل‌ها به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
کاربردها: کنترل دما در فرایندهای صنعتی، سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC)، و تجهیزات پزشکی.

 

• ترانسدیوسرهای فشار:
این ترانسدیوسرها فشار (نیروی واردشده بر واحد سطح) را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
کاربردها: پایش فشار در سیستم‌های هیدرولیک، کمپرسورهای هوا، و ایستگاه‌های هواشناسی.

 

• ترانسدیوسرهای موقعیت:
نمونه‌هایی از این نوع شامل LVDT (ترانسفورمر دیفرانسیلی خطی متغیر) و انکدرهای چرخشی هستند که جابجایی خطی یا زاویه‌ای را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
کاربردها: رباتیک، سیستم‌های اتوماسیون، و موقعیت‌یابی ابزارهای ماشین‌کاری.

 

 

• ترانسدیوسرهای صوت:
میکروفون‌ها امواج صوتی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند، در حالی که بلندگوها عملکردی معکوس دارند.

 

 

نکته:
این فهرست کامل نیست، و انواع دیگری از ترانسدیوسرهای تخصصی برای اندازه‌گیری خواص فیزیکی مختلفی مانند نور، جریان سیال، لرزش و ترکیب شیمیایی نیز وجود دارند.

ترانسمیتر چیست؟

● تعریف:
ترانسمیتر یک دستگاه الکترونیکی است که سیگنال الکتریکی را پردازش کرده و به یک دستگاه گیرنده منتقل می‌کند.

مفهوم ترانسمیتر، تبدیل سیگنال‌های الکتریکی غیر استاندارد به سیگنال‌های الکتریکی استاندارد مورد استفاده در ابزار دقیق است. نوعی از ترانسمیتر ممکن است «شبیه» یک ترانسدیوسر به نظر برسد، اما تفاوت ظریفی میان این دو وجود دارد و شاید یکی زیرمجموعه‌ای از دیگری باشد.

ترانسمیترها دستگاه‌هایی با خروجی جریان هستند که دارای دو، سه یا حتی چهار سیم می‌باشند. این سیم‌ها برای انتقال سیگنال جریان خروجی و دریافت توان استفاده می‌شوند و نیاز به کابل‌های بلند دارند. رایج‌ترین استاندارد الکتریکی، سیگنال ۴–۲۰ میلی‌آمپر (mA) است. انواع دیگر مانند ۰–۲۰ میلی‌آمپر و ۰–۱۶ میلی‌آمپر به‌ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

 

● نقش ترنسمیتر در پردازش سیگنال:
در حالی‌که ترانسدیوسر کمیت‌های فیزیکی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند، ترانسمیتر این فرآیند را یک گام فراتر می‌برد. ترانسمیتر سیگنال الکتریکی دریافتی از ترانسدیوسر را تقویت، مدوله و فیلتر می‌کند تا اطمینان حاصل شود که سیگنال برای انتقال در مسافت‌های طولانی یا محیط‌های پرنویز مناسب باشد.

۴- انواع ترانسمیترها و کاربرد آن‌ها در صنایع مختلف

۱- ترانسمیترهای آنالوگ:
این نوع ترانسمیترها سیگنال الکتریکی پیوسته‌ای را ارسال می‌کنند که مستقیماً با تغییرات کمیت فیزیکی اندازه‌گیری‌شده مطابقت دارد. آن‌ها معمولاً در کاربردهای کنترل فرایند صنعتی که پایش پیوسته حیاتی است، استفاده می‌شوند.

۲- ترانسمیترهای دیجیتال:
این ترانسمیترها سیگنال آنالوگ دریافتی از ترانسدیوسر را به قالب دیجیتال (مانند رشته‌ای از صفر و یک) تبدیل می‌کنند. این نوع تبدیل باعث بهبود مقاومت در برابر نویز شده و پردازش و ذخیره‌سازی داده‌ها را آسان‌تر می‌سازد.
کاربردها: سیستم‌های اتوماسیون ساختمانی و پایش از راه دور.

صنایع استفاده‌کننده از ترانسمیترها:

• صنایع فرایندی:
کارخانه‌های شیمیایی، پالایشگاه‌های نفت و نیروگاه‌ها به شدت به ترانسمیترها برای پایش و کنترل متغیرهای حیاتی فرایند مانند فشار، دما و جریان وابسته‌اند.

• تولید و ساخت:
در خطوط تولید، از ترانسمیترها برای پایش عملکرد تجهیزات، تضمین کیفیت محصول، و کنترل فرایندهای خودکار استفاده می‌شود.

• پایش محیطی:
پایش از راه دور پارامترهای محیطی مانند کیفیت هوا و آب اغلب با استفاده از ترانسمیترها برای انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی انجام می‌شود.

 

با درک عملکرد ترانسدیوسرها و ترانسمیترها، بینشی ارزشمند نسبت به چگونگی تبدیل پدیده‌های فیزیکی به سیگنال‌های الکتریکی برای اهداف اندازه‌گیری، پایش و کنترل در کاربردهای مختلف به دست می‌آوریم.

ترانسمیتر فشار چیست؟

ترانسمیترهای فشار، مقادیر فشار را از یک فرایند اندازه‌گیری کرده و آن‌ها را به ولتاژ یا جریان معادل تقویت می‌کنند. ترانسمیترها برای ارسال سیگنال‌ها در فواصل طولانی – حتی تا صدها متر – گزینه‌ای بسیار مناسب هستند.

ترانسمیترهای فشار معمولاً به ترانسدیوسرهای فشار متصل می‌شوند. ترانسمیتر معمولاً طوری کالیبره می‌شود که جریان خروجی در بازه ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر یا ولتاژ در بازه ۱ تا ۵ ولت تولید کند، بسته به نوع دستگاه.

تفاوت بین ترانسمیتر و ترانسدیوسر

ترانسدیوسرها و ترانسمیترها هر دو انرژی را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می‌کنند و یک سیگنال خروجی تولید می‌شود. اگر این سیگنال خروجی به دستگاهی ارسال شود، می‌توان آن را دریافت کرده و برای تغییر فشار در یک سیستم به کار برد.

 

ترانسمیتر و ترانسدیوسر فشار

ترانسمیتر و ترانسدیوسر فشار

 

 

 

ترانسمیترها و ترانسدیوسرها تقریباً مشابه یکدیگر هستند. در اصل، تفاوت ترانسمیتر و ترانسدیوسر در نوع سیگنال الکتریکی‌ای است که آن‌ها ارسال می‌کنند. یک ترانسمیتر پس از انجام عملیات پردازش سیگنال (Signal Conditioning)، خروجی الکتریکی را به‌صورت میلی‌آمپر (mA) تولید می‌کند. در حالی‌که ترانسدیوسر سیگنال الکتریکی را به‌صورت ولت (V) یا میلی‌ولت (mV) ارسال می‌نماید.

در اتوماسیون صنعتی، ترانسمیترها و ترانسدیوسرها اصطلاحاتی کاملاً متفاوت هستند. با این حال، این دو واژه به‌مرور زمان و با ظهور فناوری‌های جدید در زمینه اتوماسیون و کنترل فرایندهای صنعتی، به هم نزدیک شده‌اند.

با پیشرفت تحقیقات و فعالیت‌های توسعه‌ای، تولیدکنندگان شروع به ساخت ترانسدیوسرهای مینیاتوری با ترانسمیتر داخلی کرده‌اند. اندازه این دستگاه‌های فشرده به لطف پیشرفت‌های فناوری و بهبود در الکترونیک، به‌طور مداوم در حال کوچک‌تر شدن است. امروزه برخی ترانسدیوسرها دارای مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ (LSI) هستند که منجر به توسعه ترانسدیوسرهایی با ابعاد بسیار کوچک شده‌اند.

ترانسمیترها و ترانسدیوسرها را می‌توان به‌راحتی بر اساس اصول کاری‌شان، همان‌طور که در این مقاله شرح داده شده، از یکدیگر متمایز کرد.

ترانسمیتر با افزودن عملیات پردازش سیگنال، امکان «ارسال» و همچنین پردازش را فراهم می‌کند. بنابراین، ترانسمیتر نه‌تنها سیگنال را تبدیل می‌کند، بلکه آن را تقویت یا فیلتر نیز می‌نماید. اما ترانسدیوسر تنها کمیت فیزیکی را به شکلی «خام» به یک کمیت دیگر تبدیل می‌کند.

برای مثال، یک پراب PT-100 یک ترانسدیوسر است. اما اگر با یک مبدل ۴–۲۰ میلی‌آمپر ترکیب شود، می‌توان آن را یک ترانسمیتر دما نامید.

ترانسدیوسرها عناصر اندازه‌گیری هستند، در حالی‌که ترانسمیترها، تجهیزاتی هستند که سیگنال خام تولیدشده توسط ترانسدیوسر را پردازش کرده، آن را قابل‌خواندن کرده، اندازه‌گیری را نمایش داده و در نهایت مقدار نهایی را به‌صورت آنالوگ (۴–۲۰mA) یا دیجیتال گزارش می‌دهند.

از جمله مثال‌های رایج ترانسدیوسر می‌توان به بلندگو، حسگر فشار و دماسنج اشاره کرد. با این حال، بهترین نمونه‌های ترانسدیوسر شامل حسگرهای فشار، اندازه‌گیری گشتاور (Torque) و حسگرهای ضربه (Impact Sensors) هستند.

در حالی‌که هم ترانسدیوسرها و هم ترانسمیترها نقش مهمی در پردازش سیگنال ایفا می‌کنند، اما در عملکرد خاص و ویژگی‌های خروجی با یکدیگر تفاوت دارند.

تفاوت‌های کلیدی در عملکرد:

● ترانسدیوسر:
تمرکز اصلی آن بر تبدیل است. ترانسدیوسر یک کمیت فیزیکی را به یک سیگنال الکتریکی پایه تبدیل می‌کند.

● ترانسمیتر:
بر پردازش و انتقال تمرکز دارد. سیگنال الکتریکی تولیدشده توسط ترانسدیوسر را دریافت کرده، برای انتقال بهتر آن را اصلاح و به دستگاه گیرنده ارسال می‌کند.

● تشبیه:
ترانسدیوسر را می‌توان به یک حسگر تشبیه کرد که یک کمیت فیزیکی را تشخیص داده و آن را به ولتاژ خام تبدیل می‌کند. در حالی‌که ترانسمیتر مانند یک تقویت‌کننده و فیلتر سیگنال عمل می‌کند که این ولتاژ خام را گرفته، آن را بهبود بخشیده و برای ارسال در مسافت‌های طولانی آماده می‌سازد.

تفاوت در سیگنال‌های خروجی:

● ترانسدیوسر:
خروجی معمولاً یک سیگنال الکتریکی خام است که مستقیماً با کمیت فیزیکی اندازه‌گیری‌شده مطابقت دارد. این سیگنال ممکن است ضعیف بوده و در معرض نویز قرار گیرد.

● ترانسمیتر:
خروجی یک سیگنال الکتریکی پردازش‌شده و شرطی‌سازی‌شده است. معمولاً این سیگنال تقویت، فیلتر یا به قالب استاندارد (مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر) تبدیل می‌شود که برای انتقال در مسافت‌های طولانی با کمترین افت سیگنال مناسب است.

تفاوت‌های کاربردی:

● ترانسدیوسرها:
به‌دلیل طراحی ساده‌تر، معمولاً کوچک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند. برای کاربردهای کوتاه‌برد که تبدیل ساده سیگنال کافی است، مناسب‌اند.
مثال‌ها: حسگرهای دما در لوازم الکترونیکی مصرفی یا حسگرهای فشار در تایر خودروها.

● ترانسمیترها:
به‌دلیل وجود مدارهای پردازش سیگنال اضافی، پیچیده‌تر و گران‌تر از ترانسدیوسرها هستند. با این حال، مزایای مهمی ارائه می‌دهند:

  1. انتقال در مسافت‌های طولانی: ترانسمیترها می‌توانند سیگنال‌ها را در فواصل طولانی بدون افت محسوس ارسال کنند.
  2. مقاومت در برابر نویز: پردازش و شرطی‌سازی سیگنال در ترانسمیتر، تأثیر نویزهای الکتریکی را بر کیفیت سیگنال به حداقل می‌رساند.
  3. خروجی استاندارد: ترانسمیترها اغلب سیگنال را به قالب‌های استاندارد مانند ۴–۲۰ میلی‌آمپر تبدیل می‌کنند که این امر ادغام آن‌ها با سیستم‌های کنترل صنعتی و دستگاه‌های جمع‌آوری داده را ساده می‌سازد.

در ادامه جدولی ارائه شده که تفاوت‌های کلیدی بین ترانسدیوسر و ترانسمیتر را به‌صورت خلاصه نمایش می‌دهد:

ویژگی ترانسدیوسر ترانسمیتر
عملکرد تبدیل کمیت فیزیکی به سیگنال الکتریکی پردازش و ارسال سیگنال الکتریکی
سیگنال خروجی سیگنال الکتریکی خام سیگنال الکتریکی پردازش‌شده و شرطی‌سازی‌شده
کاربردها اندازه‌گیری در فواصل کوتاه، کاربردهای حساس به هزینه انتقال در مسافت‌های طولانی، محیط‌های نویزی، سیستم‌های کنترل صنعتی

 

 

 

اما با توسعه اتوماسیون در صنایعی مانند نیروگاه‌ها، عملیات دیگ بخار و ابزار دقیق فرایندی، نیاز به دستگاه‌هایی احساس می‌شود که بتوانند داده‌های اندازه‌گیری شده را به فواصل دور ارسال کنند. خروجی ترانسدیوسرها در حد میلی‌ولت (mV) است، که برای انتقال به فواصل طولانی مناسب نیست. بنابراین، در چنین کاربردهایی، تنها استفاده از خروجی ترانسدیوسر کافی نیست و نیاز به ترانسمیتر برای تقویت و ارسال سیگنال وجود دارد.

ترانسدیوسرها به روش‌های مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره شده است:

  • ترانسدیوسرهای فعال و غیرفعال
  • بر اساس ساختار: ترانسدیوسرهای الکتریکی و مکانیکی
  • بر اساس نوع خروجی: ترانسدیوسرهای آنالوگ و دیجیتال
  • طبقه‌بندی بر اساس پدیده تبدیل انرژی (Transduction Phenomena)

از نظر بازدهی، لامپ‌های رشته‌ای (Incandescent Lamps) کم‌بازده‌ترین هستند. یک لامپ ۱۰۰ وات تنها چند وات به‌صورت نور مرئی تولید می‌کند و باقی‌مانده انرژی به‌صورت گرما تلف می‌شود، و مقدار بسیار ناچیزی نیز در طیف فرابنفش (UV) منتشر می‌شود.

مقایسه ترانسمیتر و ترانسدیوسر

تفاوت بین ترانسمیتر و ترانسدیوسر را می‌توان از طریق ویژگی‌های زیر بهتر درک کرد:

عملکرد (Function)

ترانسدیوسر یک تغییر فیزیکی را تشخیص داده و آن را به شکلی دیگر از انرژی (معمولاً انرژی الکتریکی) تبدیل می‌کند.

ترانسمیتر معمولاً به یک ترانسدیوسر متصل است و خروجی ترانسدیوسر را تقویت می‌کند تا سیگنال به سطحی برسد که بتوان آن را بدون اعوجاج، به فواصل دور منتقل کرد.

سیگنال (Signal)

ترانسدیوسر سیگنالی را به‌صورت میلی‌ولت (mV) یا ولت (V) ارسال می‌کند. در حالی‌که ترانسمیتر سیگنال‌هایی با استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر (mA) ارسال می‌کند.

برای مثال، ترانسدیوسرهای دما مانند RTD و ترموکوپل، انرژی حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. سیگنال الکتریکی خروجی ترانسدیوسر دما خطی و متناسب با دما است.

ترانسمیتر دما، خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال ۴-۲۰ میلی‌آمپر تبدیل می‌کند. سیگنال جریان در مقایسه با سیگنال ولتاژ، کمتر در معرض نویز و اختلال قرار می‌گیرد.

مصرف توان (Power Consumption)

ترانسدیوسرها نیاز به توان عملیاتی بسیار کمتری دارند و مصرف توان آن‌ها نیز کمتر است. در مقابل، مصرف توان ترانسمیترها بیشتر است که این موضوع عمدتاً به دلیل وجود مدارهای الکترونیکی در طراحی آن‌هاست.

ویژگی‌ها (Features)

ترانسدیوسرها ویژگی‌های پیشرفته ندارند. نمی‌توان وضعیت آن‌ها را از راه دور بررسی کرد و فاقد امکانات «هوشمند» هستند. همچنین، معمولاً نمایشگری برای مشاهده و ثبت مقادیر ندارند.

ترانسمیترها دارای مدارهای الکترونیکی اضافی هستند که خروجی حسگر یا ترانسدیوسر را خطی‌تر می‌کنند، نویز سیگنال را جبران یا حذف می‌کنند، و سیگنال‌های سطح پایین را تقویت می‌نمایند. برخی از ترانسمیترها دارای نمایشگر محلی هستند و برخی نیز بدون نمایشگر هستند که به آن‌ها “ترانسمیتر کور” (Blind Transmitter) می‌گویند. افزون بر این، وضعیت و اطلاعات تشخیصی ترانسمیترهای هوشمند را می‌توان با ابزارهای ارتباطی یا از راه دور با استفاده از نرم‌افزارهای مخصوص بررسی کرد.

تداخل (Interference)

ترانسمیترها به واحدهای ساده تنظیم سیگنال (Conditioning Units) مجهز هستند. بنابراین، سیگنال خروجی ترانسدیوسر بیشتر در معرض تداخل الکترومغناطیسی است. در مقابل، خروجی ترانسمیترها کمتر در معرض تداخل قرار می‌گیرد و سیگنال آن‌ها را می‌توان بدون اعوجاج به مسافت‌های طولانی انتقال داد.

 

 

ترانسدیوسرها (Transducers) به‌عنوان پل بین دنیای فیزیکی و حوزه الکتریکی عمل می‌کنند و مقادیر مختلف فیزیکی را به سیگنال‌های الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند. در اینجا نگاهی عمیق‌تر به اصل عملکرد آن‌ها داریم:

فرایند تبدیل:

۱-تشخیص مقدار فیزیکی:
عنصر ترانسدیوسر به‌طور مستقیم با مقدار فیزیکی اندازه‌گیری‌شده (مانند دما، فشار، نور) تماس دارد. این عنصر برای حساسیت نسبت به تغییرات خاص در خاصیت فیزیکی طراحی شده است.

۲- تبدیل انرژی:
مقدار فیزیکی بر عنصر ترانسدیوسر تأثیر می‌گذارد. این موضوع می‌تواند شامل پدیده‌هایی مانند موارد زیر باشد:

  • تغییر شکل مکانیکی: در حسگرهای فشار، دیافراگم ممکن است تحت فشار خم شود.
  • تغییر یا نوسان: مقاومت الکتریکی در یک ترمیستور ممکن است با تغییرات دما تغییر کند.
  • اثر پیزوالکتریک: برخی مواد (مانند کریستال‌های کوارتز) در هنگام اعمال تنش مکانیکی، ولتاژ تولید می‌کنند.

۳- تولید سیگنال الکتریکی:
تغییرات فیزیکی در عنصر ترانسدیوسر به سیگنال الکتریکی معادل ترجمه می‌شود. این سیگنال ممکن است شامل موارد زیر باشد:

  • تغییر در ولتاژ: تغییرات ولتاژ اغلب در حسگرهای دما یا ترانسدیوسرهای فشار استفاده می‌شود.
  • تولید جریان: سلول‌های فتوولتائیک انرژی نور را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کنند.
  • تغییر فرکانس: در برخی موارد، فرکانس یک سیگنال نوسانی بر اساس مقدار اندازه‌گیری‌شده تغییر می‌کند.

نمونه‌هایی از انواع ترانسدیوسرها:

۱- حسگر دما:

  • نوع: ترمیستور (بر پایه مقاومت)
  • اصل عملکرد: مقاومت الکتریکی ماده ترمیستور با دما تغییر می‌کند. با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد.
  • کاربرد: پایش دمای لوازم خانگی، سیستم‌های اتوماسیون ساختمانی.

۲- حسگر فشار:

  • نوع: پیزومقاومتی (بر پایه کرنش‌سنج)
  • اصل عملکرد: فشار اعمال‌شده باعث تغییر شکل دیافراگم شده و کرنش را به کرنش‌سنج منتقل می‌کند. این کرنش مقاومت الکتریکی را تغییر داده و در نهایت باعث تغییر ولتاژ می‌شود.
  • کاربرد: پایش سیستم‌های هیدرولیک، گیج‌های فشار هوا، ایستگاه‌های هواشناسی.

۳- حسگر رطوبت:

  • نوع: خازنی
  • اصل عملکرد: تغییرات رطوبت باعث تغییر ثابت دی‌الکتریک ماده بین دو صفحه خازن می‌شود. این تغییر بر ظرفیت خازن تأثیر گذاشته و ولتاژ آن را تغییر می‌دهد.
  • کاربرد: دستگاه‌های رطوبت‌ساز، سیستم‌های تهویه ساختمان، گلخانه‌ها.

کاربردها و مثال‌ها:

  • دماسنج‌های پزشکی: از ترانسدیوسرهای بر پایه ترمیستور برای تبدیل دمای بدن به سیگنال‌های الکتریکی که روی صفحه نمایش داده می‌شوند، استفاده می‌شود.
  • سیستم پایش فشار تایر خودرو (TPMS): از ترانسدیوسرهای فشار برای پایش فشار تایر استفاده می‌شود.
  • دتکتورهای دود: از ترانسدیوسرهای فوتوالکتریک برای شناسایی تغییرات در پراکندگی نور ناشی از ذرات دود استفاده می‌شود که باعث فعال شدن هشدار می‌شود.

با درک این اصول، درک عمیق‌تری از چگونگی ترجمه پدیده‌های مختلف فیزیکی به حوزه الکتریکی از طریق ترانسدیوسرها به‌دست می‌آوریم، که امکان اندازه‌گیری، پایش و کنترل فرآیندهای مختلف را فراهم می‌سازد.

بررسی ترانسمیترها (Transmitters)

با تکیه بر بنیان ترانسدیوسرها، ترانسمیترها نقش مهمی در پردازش و ارسال سیگنال‌های الکتریکی در کاربردهای مختلف ایفا می‌کنند. در این بخش به عملکرد درونی آن‌ها می‌پردازیم و نقش حیاتی آن‌ها در سیستم‌های کنترل و ارتباط را بررسی می‌کنیم.

بررسی دقیق پردازش و ارسال سیگنال:

در حالی که ترانسدیوسرها تبدیل اولیه مقادیر فیزیکی به سیگنال‌های الکتریکی را انجام می‌دهند، این سیگنال‌ها اغلب به پردازش بیشتری نیاز دارند. ترانسمیترها وظایف زیر را انجام می‌دهند:

۱-تقویت سیگنال:
سیگنال الکتریکی ضعیف از ترانسدیوسر ممکن است نیاز به تقویت داشته باشد تا از افت سیگنال در مسافت‌های طولانی جلوگیری شود.

۲- فیلتر کردن سیگنال:
سیگنال خام ممکن است شامل نویز یا اختلالات ناخواسته باشد. ترانسمیترها از فیلترها برای حذف این نویزها استفاده می‌کنند تا یکپارچگی داده‌های منتقل‌شده حفظ شود.

۳-تنظیم سیگنال (Conditioning):
سیگنال ممکن است به فرم استانداردی تبدیل شود که برای انتقال طولانی‌مدت و سازگاری با دستگاه‌های دریافت‌کننده مناسب باشد. مثال‌های رایج:

  • لوپ جریان ۲۰-۴ میلی‌آمپر: حلقه جریان استاندارد صنعتی که در آن کمیت اندازه‌گیری‌شده با جریان متناسب است.
  • مقیاس‌بندی ولتاژ: تنظیم سیگنال ولتاژ به محدوده‌ای مشخص (مثلاً ۰ تا ۵ ولت) برای سازگاری با دستگاه‌های جمع‌آوری داده.

۴- مدولاسیون:
در برخی موارد، سیگنال پردازش‌شده یک سیگنال حامل (معمولاً موج رادیویی با فرکانس بالا) را مدوله می‌کند تا امکان انتقال بی‌سیم یا چندگانه فراهم شود.

۵- انتقال:
ترانسمیتر از آنتن برای ارسال سیگنال (در صورت نیاز به بی‌سیم) یا کابل‌ها برای ارتباط سیمی استفاده می‌کند.

نقش ترانسمیترها در سیستم‌های کنترل و ارتباط:

  • کنترل فرآیند صنعتی: در کارخانه‌ها و پالایشگاه‌ها، ترانسمیترها در پایش و کنترل متغیرهای حیاتی مانند فشار، دما و جریان نقش حیاتی دارند.
  • سیستم‌های اتوماسیون ساختمان: ترانسمیترها وضعیت محیطی و عملکرد تجهیزات را کنترل می‌کنند.
  • پایش از راه دور: انتقال داده‌های حسگرها از مکان‌های دورافتاده (مثلاً ایستگاه‌های هواشناسی) با استفاده از ترانسمیترها انجام می‌شود.

مثال‌هایی از کاربرد ترانسمیتر در صنعت:

  • صنعت نفت و گاز: پایش فشار، دبی و دمای خطوط لوله.
  • تولید مواد شیمیایی: کنترل دقیق فشار و دمای ظروف واکنش.
  • تولید برق: پایش فشار بویلر، سرعت توربین و ولتاژ خروجی ژنراتور.

انتخاب دستگاه مناسب

عوامل مهم در انتخاب بین ترانسدیوسر و ترانسمیتر:

۱- فاصله اندازه‌گیری:

  • ترانسدیوسر: برای کاربردهای نزدیک مناسب است.
  • ترانسمیتر: مناسب برای انتقال در فواصل طولانی.

۲-قدرت سیگنال:

  • ترانسدیوسر: سیگنال ضعیف و حساس به نویز تولید می‌کند.
  • ترانسمیتر: سیگنال تقویت‌شده با مقاومت بالا نسبت به نویز تولید می‌کند.

۳-نیاز به پردازش داده:

  • ترانسدیوسر: قابلیت پردازش محدود دارد.
  • ترانسمیتر: قابلیت‌هایی مانند فیلترینگ، مقیاس‌بندی و تبدیل به فرمت استاندارد را دارد.

۴- هزینه:

  • ترانسدیوسر: طراحی ساده‌تر و هزینه پایین‌تر.
  • ترانسمیتر: پیچیدگی بیشتر و هزینه بالاتر.

۲- سازگاری:

اطمینان حاصل کنید که دستگاه انتخاب‌شده با تجهیزات موجود و سیستم‌های جمع‌آوری داده سازگار است. نکات:

  • نوع سیگنال خروجی: مطابقت سیگنال خروجی با ورودی دستگاه مقصد.
  • پروتکل‌های ارتباطی: برخی ترانسمیترها از پروتکل‌هایی مانند Modbus استفاده می‌کنند. بررسی سازگاری ضروری است.

۳-هزینه و نصب:

  • ترانسدیوسر: هزینه اولیه کمتر، اما ممکن است به مدارهای اضافی برای تنظیم سیگنال نیاز داشته باشد.
  • ترانسمیتر: هزینه اولیه بیشتر، اما راه‌حل کامل‌تری برای انتقال سیگنال ارائه می‌دهد.
  • نصب: نصب ترانسمیتر ممکن است نیازمند سیم‌کشی بیشتر و پیکربندی دقیق‌تری باشد.

۴-جدول خلاصه:

عامل ترانسدیوسر (Transducer) ترانسمیتر (Transmitter)
فاصله اندازه‌گیری کوتاه بلند
قدرت سیگنال ضعیف و حساس به نویز قوی و مقاوم به نویز
پردازش داده محدود فیلترینگ، مقیاس‌بندی، تبدیل فرمت
هزینه کمتر بیشتر
سازگاری توجه به نوع سیگنال خروجی توجه به سیگنال و پروتکل‌های ارتباطی
نصب ساده‌تر ممکن است نیازمند سیم‌کشی و پیکربندی بیشتر باشد

 

درک عمیق عملکرد ترانسدیوسرها و ترانسمیترها به ما کمک می‌کند تا از داده‌های حسگرها به‌صورت مؤثر در فرآیندهای نظارت، کنترل و اتوماسیون در صنایع گوناگون استفاده کنیم.

 

 

 

سؤالات متداول درباره تفاوت میان ترانسمیتر با ترانسدیوسر

 

مزایای استفاده از ترانسمیتر نسبت به ترانسدیوسر چیست؟

  • انتقال مسافت‌های طولانی: ترانسمیتر سیگنال را تقویت می‌کند، بنابراین می‌تواند بدون افت کیفیت قابل‌توجه به فواصل طولانی منتقل شود.
  • بهبود یکپارچگی سیگنال: فیلترهای موجود در ترانسمیتر باعث کاهش نویز شده و دقت داده‌های ارسال‌شده را افزایش می‌دهد.
  • خروجی استاندارد: ترانسمیترها معمولاً سیگنال را به قالب استاندارد (مانند حلقه جریان ۴-۲۰ میلی‌آمپر) تبدیل می‌کنند تا به‌راحتی با سیستم‌های کنترل صنعتی و تجهیزات جمع‌آوری داده یکپارچه شوند.

 

آیا مواردی وجود دارد که استفاده از ترانسدیوسر به‌جای ترانسمیتر ترجیح داده شود؟

 

  • کاربردهای حساس به هزینه: در اندازه‌گیری‌های کوتاه‌برد که تبدیل ساده سیگنال کافی است، ترانسدیوسر گزینه‌ای ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر به شمار می‌رود.
  • محدودیت فضا: ترانسدیوسرها معمولاً کوچک‌تر و فشرده‌تر از ترانسمیترها هستند و برای کاربردهایی با فضای محدود مناسب‌ترند.

 

 

چگونه می‌توانم از سازگاری ترانسدیوسر/ترانسمیتر با سیستم موجودم اطمینان حاصل کنم؟

  • نوع سیگنال خروجی: اطمینان حاصل کنید که سیگنال خروجی ترانسدیوسر/ترانسمیتر (مثلاً ولتاژ یا حلقه جریان) با ورودی مورد نیاز دستگاه گیرنده مطابقت دارد.
  • پروتکل‌های ارتباطی: اگر ترانسمیتر از پروتکل‌های خاصی مانند Modbus برای انتقال داده استفاده می‌کند، باید مطمئن شوید که سیستم جمع‌آوری داده شما با آن سازگار است.
  • بررسی دفترچه راهنما یا دیتاشیت: این اسناد معمولاً جزئیات فنی و اطلاعات مربوط به سازگاری دستگاه را ارائه می‌دهند.

 

 

چه عوامل دیگری هنگام انتخاب بین ترانسدیوسر و ترانسمیتر باید در نظر گرفته شوند؟

  • شرایط محیطی: در محیط‌های خشن با دماهای شدید، لرزش یا رطوبت بالا، بدنه مهر و موم‌شده ترانسمیتر می‌تواند محافظت بهتری از مدارهای داخلی نسبت به ترانسدیوسر فراهم کند.
  • میزان پردازش داده مورد نیاز: اگر برنامه شما به قابلیت‌های پیشرفته پردازش سیگنال مانند فیلتر کردن، مقیاس‌گذاری یا تبدیل به فرمت خاص نیاز دارد، ترانسمیتر گزینه مناسب‌تری است.

 

از کجا می‌توانم اطلاعات بیشتری درباره ترانسدیوسرها و ترانسمیترهای خاص پیدا کنم؟

  • وب‌سایت سازندگان: بیشتر تولیدکنندگان اطلاعات کاملی از جمله دیتاشیت، مشخصات فنی و نکات کاربردی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند.
  • منابع آنلاین: وب‌سایت‌ها و فروم‌های فنی زیادی وجود دارند که اطلاعات تخصصی و بحث‌های مرتبط با ترانسدیوسر و ترانسمیتر را ارائه می‌دهند.

دیدگاه ها بسته شده اند.

برخی از مشتریان ما