مبدل دما وسیله ای است که دما را اندازه گیری می کند و سیگنال های الکتریکی مشابهی را به دستگاه های دیگر ارسال می کند. این دستگاه ها در بسیاری از صنایع و کاربردهای فنی نقش مهمی دارند. به ویژه در سیستم های کنترل فرآیندهای صنعتی، تولید انرژی، پتروشیمی و غیره. در ادامه این مقاله به بررسی اصول عملکرد، انواع، اجزا و کاربرد مبدل های حرارتی می پردازیم.

2. اصول عملکرد سنسور دما

فرستنده دما اساساً از یک سنسور دما و یک مدار الکترونیکی تشکیل شده است. سنسور دما می تواند یک سنسور حرارتی مقاومتی (RTD) یا یک ترموکوپل باشد. این سنسورها تغییرات دما را به صورت تغییرات الکتریکی (مقاومت یا ولتاژ) نشان می دهند. فرستنده سیگنال های سنسور ضعیف را تقویت می کند و آنها را به سیگنال های استاندارد (معمولاً بین 4 تا 20 میلی آمپر یا 0 تا 10 ولت) تبدیل می کند که برای انتقال از راه دور مناسب تر هستند.

3. اجزای اصلی ترانسمیتر دما

سنسور دما از بخش های زیر تشکیل شده است:

- سنسور دما: قسمت اصلی فرستنده اندازه گیری تغییرات دما می باشد. سنسورها از نوع rtd یا ترموکوپلی هستند.

مدار تقویت کننده: سیگنال ضعیف خروجی سنسور را تقویت می کند.

- ماژول تبدیل سیگنال: سیگنال تقویت شده را به سیگنال معمولی تبدیل می کند.

- مدار کالیبراسیون: امکان تنظیم صحیح فرستنده را برای افزایش دقت اندازه گیری فراهم می کند.

4. انواع سنسورهای دما
https://ensafnews.com/562553/%d8%a7%d8%a8%d8%b2%d8%a7%d8%b1-%d8%af%d9%82%db%8c%d9%82-%d9%88-%d8%a7%d9%87%d9%85%db%8c%d8%aa-%d8%a2%d9%86-%d8%af%d8%b1-%d8%b5%d9%86%d8%a7%db%8c%d8%b9-%d9%85%d8%ae%d8%aa%d9%84%d9%81/
ترمیستور بسته به نوع سنسور، نوع سیگنال خروجی و نوع کاربرد به دسته های مختلفی تقسیم می شود:

الف) بر اساس نوع سنسور

1. فرستنده های RTD: این نوع فرستنده ها از سنسورهای RTD (حرارتی مقاومتی) استفاده می کنند. RTD ها بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی با دما هستند و به دلیل دقت بالا در کاربردهای حسگر ترجیح داده می شوند. از این محصول برای ساخت روکش عقب میل لنگ 206 استفاده می شود.

2. فرستنده ترموکوپل: این نوع فرستنده ها از ترموکوپلی استفاده می کنند که ولتاژ ناشی از اختلاف دما بین دو نقطه را اندازه گیری می کند. ترموکوپل ها محدوده دمایی وسیع تری را پوشش می دهند و در برابر شرایط سخت عملیاتی مقاومت بیشتری دارند.

ب) بر اساس نوع سیگنال خروجی

1. فرستنده های جریان (4-20 میلی آمپر): این نوع فرستنده ها سیگنال خروجی جریان را ارائه می دهند که در برابر نویز و افت ولتاژ مقاوم بوده و برای مسافت های طولانی مناسب است.

2. فرستنده های ولتاژ (0-10 ولت): این نوع فرستنده ها سیگنال خروجی الکتریکی تولید می کنند. این نوع سیگنال برای مسافت های کوتاه مناسب است و در کاربردهای کوچک استفاده می شود

5. فرستنده دما
https://ensafnews.com/562492/%d8%aa%d8%b1%d8%a7%d9%86%d8%b3%d9%85%db%8c%d8%aa%d8%b1-%d8%af%d9%85%d8%a7-%da%86%db%8c%d8%b3%d8%aa%d8%9f/
ترانسمیترهای دما در بسیاری از صنایع از جمله:

- صنعت نفت و گاز: نظارت و کنترل دمای پالایشگاه ها و فرآیندهای پتروشیمی.

- نیروگاه: کنترل دمای توربین ها و ژنراتورها.

- صنایع غذایی: حفظ کیفیت و ایمنی فرآیندهای پخت و پز و پاستوریزاسیون.

- سیستم تهویه مطبوع چند رسانه ای: تنظیم و کنترل دمای محیط در داخل یک ساختمان یا تاسیسات.

6. مزایا و معایب استفاده از ترانسمیترهای دما

استفاده از ترانسمیترهای دما دارای مزایای مهمی است:

مزیت

- دقت بالا: فرستنده های دما به دقت بالا در اندازه گیری و انتقال داده ها معروف هستند.

- پایداری و دوام: این دستگاه ها قادر به تحمل شرایط مختلف محیطی (رطوبت، دمای بالا) هستند.

- کاهش نویز: سیگنال های استاندارد (به خصوص 4-20 میلی آمپر) به کاهش نویز کمک می کند.

چیزهای بد

- نیاز برای کالیبراسیون منظم: کالیبراسیون دوره ای باید برای حفظ دقت انجام شود.

- هزینه بالاتر نسبت به سنسورهای ساده: فرستنده ها معمولاً گرانتر از سنسورهای ساده هستند.

7. انتخاب و نصب ترانسمیتر دما

برای انتخاب فرستنده مناسب باید به نکات زیر توجه کرد:

- نوع سنسور دما: سنسور (RTD یا ترموکوپل) بسته به محدوده دما و دقت مورد نیاز انتخاب می شود.

- نوع خروجی: بسته به فاصله انتقال و نوع گیرنده، سیگنال جریان یا ولتاژ انتخاب می شود.

- کالیبراسیون و دقت: برای کاربردهای حساس، کالیبراسیون دقیق تری لازم است.

تفاوت بین انتقال حرارت و اندازه گیری دما

هر دو دماسنج و دماسنج ابزارهای اندازه گیری دما هستند، اما تفاوت های مهمی در عملکرد و کاربرد آنها وجود دارد. در زیر این دو را با هم مقایسه می کنیم:

1. اصل عملکرد

-فرستنده دما: سیگنال دما را از سنسور دما دریافت می کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد (معمولاً 4-20 میلی آمپر یا 0-10 ولت) تبدیل می کند. سپس این سیگنال به دستگاه های کنترل و مانیتورینگ منتقل می شود و می توان از آن برای کنترل خودکار سیستم های صنعتی استفاده کرد.

-ترمومتر: دماسنج (همچنین به عنوان دماسنج یا دماسنج مکانیکی نیز شناخته می شود) معمولاً یک دستگاه مکانیکی است که به طور مستقیم دما را نشان می دهد. دماسنج ها از جیوه، دو فلزی یا مواد دیگر برای نمایش دما بر روی نمایشگر آنالوگ یا دیجیتال استفاده می کنند و فقط برای نشان دادن دما بدون ارسال سیگنال به دستگاه های دیگر کار می کنند.

2. خروجی سیگنال

- فرستنده دما: خروجی فرستنده یک سیگنال الکتریکی استاندارد است. این سیگنال ها را می توان به سیستم های کنترل و مانیتورینگ ارسال کرد و به راحتی برای کنترل فرآیند خودکار و ارتباطات از راه دور تطبیق داده می شود.

- اندازه گیری دما: دماسنج خروجی الکتریکی ندارد و فقط نمایش فیزیکی دما را ارائه می دهد. دماسنج ها معمولاً برای اندازه گیری های محلی استفاده می شوند و نمی توانند داده ها را به دستگاه های دیگر منتقل کنند.

3. دقت و حساسیت

- فرستنده دما: دقت و حساسیت بالاتر. به دلیل کالیبراسیون دقیق و سیگنال های خروجی استاندارد، فرستنده ها معمولا اطلاعات دقیق تری را ارائه می دهند.

- اندازه گیری دما: دقت اندازه گیری دما به نوع سنسور و طراحی آنها بستگی دارد. گیج ها ممکن است به تغییرات دمایی کوچک حساس نباشند و به اندازه فرستنده ها دقیق نباشند.

4. مواد

- فرستنده دما: در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاه ها و سیستم های اتوماتیک استفاده می شود که باید داده های دما به دستگاه های کنترلی ارسال شود و نیاز به کنترل دقیق فرآیند وجود دارد.

گیج های دما: اغلب در کاربردهای ساده که نیازی به انتقال اطلاعات دما برای کنترل سیستم نیست، مانند سیستم های گرمایش و سرمایش (hvac)، کوره های کوچک و آزمایشگاه ها استفاده می شود.

5. قیمت

- ترمیستور: معمولاً به دلیل تجهیزات الکترونیکی درگیر و نیاز به کالیبراسیون، گرانتر از دماسنج است.

- نشانگر دما: قیمت کمتری نسبت به فرستنده دارد و برای کاربردهای ساده گزینه ای اقتصادی است.

Cv

به طور کلی، یک فرستنده دما برای کاربردهایی که نیاز به کنترل و انتقال اطلاعات دارند، مناسب است، در حالی که یک سنسور دما برای اندازه‌گیری دمای محلی و کاربردهای ساده‌تر طراحی شده است. انتخاب بین آنها بستگی به نوع نیاز، دقت مورد نیاز و بودجه دارد. دماسنج ابزاری اساسی برای نظارت و کنترل دمای فرآیندهای صنعتی است. این دستگاه ها با ارسال اطلاعات دقیق دما به سیستم های کنترلی، کنترل و کنترل بهینه دما را فراهم می کنند.