ترانسمیتر فشار 4 تا 20 میلی‌آمپر چیست؟

در بسیاری از سیستم‌های صنعتی فقط دیدن فشار روی یک گیج کافی نیست. گاهی لازم است مقدار فشار به PLC، کنترلر، سیستم BMS یا تجهیزات مانیتورینگ ارسال شود تا سیستم بتواند فشار را نمایش دهد، ثبت کند یا بر اساس آن فرمانی صادر کند.

اینجاست که ترانسمیتر فشار (Pressure Transmitter) وارد کار می‌شود.

به زبان ساده، ترانسمیتر فشار مقدار فشار سیال را اندازه می‌گیرد و آن را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد تبدیل می‌کند. یکی از رایج‌ترین این سیگنال‌ها در صنعت 4 تا 20 میلی‌آمپر یا 4-20mA است.

سیگنال 4-20mA یعنی چه؟

فرض کنید یک ترانسمیتر با رنج 0 تا 10 bar داریم.

اگر خروجی آن 4-20mA باشد:

0 bar → 4mA

5 bar → حدود 12mA

10 bar → 20mA

بنابراین PLC یا کنترلر با اندازه‌گیری جریان می‌تواند بفهمد فشار واقعی خط چقدر است.

رابطه آن نیز برای یک ترانسمیتر خطی ساده است:

Pressure = (Current − 4) ÷ 16 × Full Scale

مثلاً اگر ترانسمیتر 0 تا 10 بار باشد و PLC مقدار 12mA دریافت کند:

(12 − 4) ÷ 16 × 10 = 5 bar

پس فشار خط تقریباً 5 بار است.

چرا از صفر تا 20mA استفاده نمی‌کنند؟

این سؤال خیلی خوبی است.

وجود 4mA به‌عنوان نقطه صفر اندازه‌گیری یک مزیت مهم دارد. اگر فشار صفر باشد، ترانسمیتر سالم همچنان تقریباً 4mA ارسال می‌کند.

اما اگر سیم قطع شود یا تغذیه مدار از بین برود، جریان می‌تواند به صفر برسد.

در نتیجه سیستم کنترل می‌تواند بین «فشار صفر» و «قطع شدن مدار» تفاوت قائل شود. این ویژگی یکی از دلایل مهم استفاده گسترده از 4-20mA در ابزار دقیق صنعتی است.

ترانسمیتر فشار دو سیمه چیست؟

یکی از رایج‌ترین ساختارها 2-Wire Pressure Transmitter است.

در این سیستم همان دو سیم هم برای تغذیه ترانسمیتر و هم برای انتقال سیگنال جریان استفاده می‌شوند. به این مدار معمولاً Current Loop گفته می‌شود.

برای مثال Winters در سری LE1 نسخه استاندارد دو سیمه با خروجی 4-20mA و تغذیه 12 تا 30V DC ارائه می‌کند. wintersbeaccount.blob.core.windows.net

این ساختار باعث کاهش سیم‌کشی شده و برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب است.

سیم‌بندی ترانسمیتر 4-20mA چگونه است؟

در یک مدار معمولی دو سیمه، ترانسمیتر، منبع تغذیه و ورودی آنالوگ سیستم کنترل در یک Loop قرار می‌گیرند.

اما یک اشتباه رایج این است که تصور کنیم سیم‌بندی تمام ترانسمیترهای فشار یکسان است.

این‌طور نیست.

نوع کانکتور و شماره پین‌ها باید از دیتاشیت همان مدل و همان اتصال الکتریکی بررسی شود.

برای مثال Winters LE1 با گزینه‌های مختلفی مثل M12، Micro، Packard و Cable Leads عرضه شده و ترتیب اتصالات در هر نسخه باید طبق Wiring Diagram سازنده انجام شود. wintersbeaccount.blob.core.windows.net

بنابراین قبل از اتصال برق، فقط بر اساس رنگ سیم یا تجربه قبلی سیم‌بندی نکنید.

ترانسمیتر فشار چه تفاوتی با گیج فشار دارد؟

گیج فشار معمولاً برای نمایش محلی فشار استفاده می‌شود.

اپراتور به گیج نگاه می‌کند و فشار را می‌خواند.

اما ترانسمیتر فشار مقدار فشار را تبدیل به یک سیگنال قابل انتقال می‌کند تا سیستم کنترل بتواند آن را دریافت کند.

مثلاً PLC می‌تواند بر اساس فشار:

پمپ را روشن یا خاموش کند، آلارم ایجاد کند، یک شیر کنترلی را فرمان دهد یا مقدار فشار را در سیستم مانیتورینگ ثبت کند.

در بعضی سیستم‌ها هر دو تجهیز استفاده می‌شوند؛ گیج برای مشاهده محلی و ترانسمیتر برای سیستم کنترل.

چگونه رنج ترانسمیتر فشار را انتخاب کنیم؟

یکی از مهم‌ترین اشتباه‌ها، انتخاب ترانسمیتر صرفاً بر اساس حداکثر فشار قابل تحمل است.

فرض کنید فشار کاری یک سیستم معمولاً حدود 6 بار است. انتخاب یک ترانسمیتر 0 تا 600 بار صرفاً به این دلیل که «فشار بیشتری تحمل می‌کند» انتخاب منطقی‌ای نیست.

رنج اندازه‌گیری باید متناسب با فشار واقعی سیستم و فشارهای احتمالی آن انتخاب شود.

همچنین باید Overpressure و Burst Pressure را از Measuring Range جدا بدانیم.

مثلاً در کاتالوگ Winters LE1 برای هر رنج، مقادیر Overpressure و Burst Pressure جداگانه ارائه شده‌اند. این خانواده در رنج‌های متنوع تولید شده و نسخه‌هایی تا 600 bar نیز در اسناد سازنده دیده می‌شود. winters.com.cn

Accuracy یا دقت ترانسمیتر را جدی بگیرید

دو ترانسمیتر که هر دو مثلاً رنج 0 تا 10 بار دارند، الزاماً عملکرد اندازه‌گیری یکسانی ندارند.

یکی از پارامترهای مهم Accuracy است.

برای نمونه Winters برای LE1 دقت استاندارد ±0.5% FSO اعلام کرده و برای برخی رنج‌های پایین تا 3 bar مقدار متفاوتی ذکر شده است. winters.com.cn

پس موقع انتخاب فقط به Range و 4-20mA بودن توجه نکنید.

زمان پاسخ ترانسمیتر چیست؟

Response Time مشخص می‌کند ترانسمیتر با چه سرعتی به تغییر فشار پاسخ می‌دهد.

این پارامتر در سیستم‌هایی که فشار سریع تغییر می‌کند اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

برای مثال زمان پاسخ اعلام‌شده برای Winters LE1 کمتر از 10 میلی‌ثانیه است. winters.com.cn

البته سریع‌تر بودن همیشه به معنی مناسب‌تر بودن نیست؛ مشخصات موردنیاز باید بر اساس فرآیند انتخاب شود.

درجه حفاظت IP65 و IP67 چه اهمیتی دارد؟

ترانسمیتر فشار ممکن است در محیط‌هایی نصب شود که با گردوغبار یا رطوبت مواجه هستند.

به همین دلیل درجه حفاظت بدنه اهمیت دارد.

برای سری Winters LE1 بسته به نوع اتصال الکتریکی، IP65 یا IP67 اعلام شده است. winters.com.cn

نکته مهم همان عبارت «بسته به نوع اتصال» است. نباید فرض کرد تمام نسخه‌های یک خانواده دقیقاً درجه حفاظت یکسانی دارند.

ترانسمیتر فشار کجا استفاده می‌شود؟

کاربرد این تجهیزات بسیار گسترده است. سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک، پمپ و کمپرسور، تجهیزات HVAC و تبرید، ماشین‌آلات و سیستم‌های اتوماسیون نمونه‌هایی از کاربرد Pressure Transmitter هستند.

Winters نیز LE1 را برای همین گروه از کاربردهای کنترل و اندازه‌گیری معرفی کرده است. winters.com.cn

هنگام خرید Pressure Transmitter چه چیزهایی را بررسی کنیم؟

فقط گفتن «یک ترانسمیتر فشار 4-20mA می‌خواهم» برای انتخاب دقیق کافی نیست.

حداقل باید رنج فشار، Accuracy، سیگنال خروجی، ولتاژ تغذیه، نوع اتصال فرآیندی، اتصال الکتریکی، جنس قسمت‌های در تماس با سیال، دمای کاری و شرایط محیط نصب مشخص شوند.

نوع سیال هم بسیار مهم است؛ متریال قسمت‌های Wetted باید با سیال فرآیند سازگار باشد.

یک نمونه واقعی: Winters LE1

یکی از نمونه‌های ترانسمیتر فشار صنعتی، Winters LE1 OEM Pressure Transmitter است.

این خانواده طراحی کامپکت دارد و Winters آن را با سنسور سرامیکی، خروجی استاندارد دو سیمه 4-20mA و گزینه‌های مختلف اتصال مکانیکی و الکتریکی عرضه می‌کند. wintersbeaccount.blob.core.windows.net

برای مشاهده مشخصات این محصول می‌توانید صفحه ترانسمیتر فشار وینترز Winters مدل LE1 را در سایت ویرا صنعت ببینید. شرکت ویرا صنعت اول

اینجا عبارت «ترانسمیتر فشار وینترز Winters مدل LE1» را به صفحه‌ای که فرستادی لینک داخلی بده.

جمع‌بندی

ترانسمیتر فشار 4-20mA در واقع پلی بین فشار واقعی خط و سیستم کنترل است. فشار را اندازه می‌گیرد، آن را به سیگنال استاندارد تبدیل می‌کند و اجازه می‌دهد PLC یا کنترلر مقدار فشار را دریافت و پردازش کند.

اما برای انتخاب درست فقط خروجی 4-20mA کافی نیست. رنج فشار، دقت، تغذیه، نوع اتصال، متریال، شرایط محیطی و مشخصات الکتریکی باید هم‌زمان بررسی شوند.

اگر این موارد از ابتدا درست انتخاب شوند، ترانسمیتر فشار می‌تواند به‌عنوان بخشی مطمئن از سیستم اندازه‌گیری و اتوماسیون کار کند.