송신기의 종류와 특성

산업 제어 기기에 사용되는 트랜스미터에는 주로 온도 트랜스미터, 압력 트랜스미터, 유량 트랜스미터, 전류 트랜스미터, 전압 트랜스미터 등이 있습니다.

송신기는 계측기, 계측기 및 산업 자동화 분야에서 중추적인 역할을 합니다. 센서와 달리 송신기는 일반적으로 비전기량을 측정 가능한 전기량으로 변환하는 것 외에도 특정 증폭 효과를 갖습니다.

압력 트랜스미터:

압력 트랜스미터는 차동 트랜스미터라고도 하며 주로 로드셀 센서, 모듈 회로, 디스플레이 헤드, 시계 케이스 및 프로세스 연결로 구성됩니다. . 등 구성. 가스 및 액체와 같은 수신된 압력 신호를 표준 전류 및 전압 신호로 변환하여 측정, 표시 및 프로세스 조절을 위한 표시 경보, 기록기 및 조절기와 같은 보조 장비를 공급할 수 있습니다.

압력 트랜스미터의 측정 원리는 프로세스 압력과 기준 압력이 통합된 실리콘 압력 감지 요소의 양쪽 끝에 각각 작용하고 차압으로 인해 실리콘 웨이퍼가 변형됩니다(변위는 매우 작음, 단 μm 수준) 실리콘 칩의 반도체 기술로 만들어진 완전 동적 휘트스톤 브리지는 외부 전류원에 의해 구동되어 압력에 비례하는 mV 수준의 전압 신호를 출력합니다. 실리콘 소재의 우수한 강도로 인해 출력 신호의 선형성과 변동 지수가 매우 높습니다. 작동 시 압력 트랜스미터는 측정된 물리량을 mV 수준의 전압 신호로 변환하고 이를 온도 드리프트를 상쇄할 수 있는 증폭 계수가 높은 차동 증폭기로 보냅니다. 증폭된 신호는 전압 및 전류 변환을 통해 해당 전류 신호로 변환된 후 비선형 보정을 거쳐 최종적으로 입력 압력에 선형적으로 대응되는 표준 전류 및 전압 신호가 생성됩니다.

압력 트랜스미터는 압력 측정 범위에 따라 일반 압력 트랜스미터(0.001MPa~20MP3)와 미세 차압 트랜스미터(0~30kPa)의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

통합 온도 트랜스미터:

통합 온도 트랜스미터는 일반적으로 온도 측정 프로브(열전대 또는 열 저항 센서)와 2선 고체 전자 장치로 구성됩니다. 온도 측정 프로브는 통합 트랜스미터를 형성하기 위해 솔리드 모듈 형태로 정션박스에 직접 설치됩니다. 통합 온도 트랜스미터는 일반적으로 열 저항과 열전대의 두 가지 유형으로 구분됩니다.

열 저항 온도 전송기는 기준 장치, R/V 변환 장치, 선형 회로, 역접속 보호, 전류 제한 보호, V/I 변환 장치 등으로 구성됩니다. 온도 측정 열 저항 신호가 변환 및 증폭된 후 선형 회로에 의해 온도와 저항 사이의 비선형 관계가 보상됩니다. V/I 변환 회로를 통과한 후 측정된 값과 선형적으로 관련된 4-20mA 정전류 신호가 생성됩니다. 온도가 출력됩니다.

열전대 온도 전송기는 일반적으로 기준 소스, 냉접점 보상, 증폭 장치, 선형화 처리, V/I 변환, 번아웃 처리, 역접속 보호, 전류 제한 보호 및 기타 회로 장치와 같은 회로 장치로 구성됩니다. . Cold end 보상을 통해 열전대에서 생성된 열전 전위를 증폭한 후 선형 회로를 사용하여 열전 전위와 온도 간의 비선형 오차를 제거하고 최종적으로 증폭하여 4~20mA 전류 출력 신호로 변환합니다. 열전대 측정 시 열전대의 단선으로 인한 온도 조절 실패로 인한 사고를 방지하기 위해 트랜스미터에는 전원 차단 보호 회로도 장착되어 있습니다. 열전대 와이어가 끊어지거나 연결이 불량한 경우 트랜스미터는 최대값(28mA)을 출력하여 기기의 전원 공급을 차단합니다.

통합 온도 트랜스미터는 간단한 구조, 리드 절약, 큰 출력 신호, 강력한 간섭 방지 능력, 우수한 선형성, 간단한 디스플레이 기기, 견고한 모듈 충격 방지 및 습기 방지, 역방향 연결 등의 특성을 가지고 있습니다. 보호 및 전류 제한 보호. 안정적인 작업 및 기타 장점.

통합 온도 트랜스미터의 출력은 통합 4-20mA 신호이며 컴퓨터 시스템이나 기타 기존 장비와 함께 사용할 수 있습니다. 또한 사용자 요구 사항에 따라 방폭 또는 방화 측정 장비로 만들 수도 있습니다.

액위 트랜스미터:

1. 플로트형 액체 레벨 트랜스미터

플로트형 액체 레벨 트랜스미터는 자기 플로트로 구성되며, 전선관, 신호 장치, 전자 장치, 정션 박스 및 설치 부품.

일반적으로 자기 플로트의 비중은 0.5 미만이며 액체 표면 위에 떠 있을 수 있으며 측정 튜브를 따라 위아래로 이동할 수 있습니다. 도관에는 측정된 액체 레벨 신호를 외부 자기의 영향으로 액체 레벨 변화에 비례하는 저항 신호로 변환하고 전자 장치를 4~20mA 또는 기타 표준 신호 출력으로 변환할 수 있는 측정 요소가 장착되어 있습니다.

송신기는 내산성, 내습성, 내충격성, 내식성 등의 장점을 갖춘 모듈식 회로입니다. 회로에는 정전류 피드백 회로와 내부 보호 회로가 포함되어 있어 최대 출력 전류가 28mA를 초과하지 않도록 방지할 수 있습니다. 전원 공급 장치를 안정적으로 보호하고 보조 장비를 활성화합니다. 보조 장비가 손상되지 않습니다.

2. 플로트형 액체 레벨 트랜스미터

플로트형 액체 레벨 트랜스미터는 아르키메데스의 부력 원리를 기반으로 설계되었습니다. 플로트 레벨 트랜스미터는 작은 금속 필름 변형 감지 기술을 사용하여 액체의 레벨, 경계 또는 밀도를 측정합니다. 작동 중 현장 버튼을 통해 정기적인 설정 작업을 수행할 수 있습니다.

3. 정압 또는 액체 레벨 트랜스미터

이 트랜스미터는 정수압 작업의 측정 원리를 사용합니다. 일반적으로 실리콘 압력 압력 센서를 사용하여 측정된 압력을 전기 신호로 변환한 다음 증폭 회로에 의해 증폭되고 보상 회로에 의해 보상되며 최종적으로 4-20mA 또는 0-10mA 전류의 형태로 출력됩니다.

용량성 레벨 트랜스미터:

용량성 레벨 트랜스미터는 산업 기업이 생산 공정 중 생산 공정을 측정하고 제어하는 ​​데 적합하며 주로 전도성 및 장거리 연속 측정에 사용됩니다. 비전도성 매체의 액체 레벨 또는 분말 고체 물질 레벨 표시.

정전용량형 액체레벨 트랜스미터는 정전용량형 센서와 전자모듈 회로로 구성되어 있으며, 기본형으로 2선식 4~20mA 정전류 출력을 사용하며 변환 후 출력이 가능하다. 3선 또는 4선 모드에서 출력 신호는 1~5V, 0~5V, 0~10mA 등과 같은 표준 신호로 구성됩니다. 정전용량형 센서는 절연 전극과 측정 매체가 들어 있는 원통형 금속 용기로 구성됩니다. 물질의 레벨이 높아지면 비전도성 물질의 유전율은 공기의 유전율보다 현저히 작기 때문에 물질의 높이 변화에 따라 정전용량도 변화하게 됩니다. 송신기의 모듈 회로는 기준 소스, 펄스 폭 변조, 변환, 정전류 증폭, 피드백 및 전류 제한 장치로 구성됩니다. 측정에 펄스 폭 변조 원리를 사용하면 저주파, 주변 요소에 대한 무선 주파수 간섭, 우수한 안정성, 우수한 선형성 및 뚜렷한 온도 드리프트가 없다는 장점이 있습니다.

초음파 송신기:

초음파 송신기는 일반 초음파 송신기(미터 없음)와 통합 초음파 송신기의 두 가지 범주로 구분됩니다. 이 장치는 더 일반적으로 사용됩니다.

통합 초음파 변환기는 미터(예: LCD 디스플레이)와 프로브로 구성됩니다. 4~20mA 신호를 직접 출력하는 이 송신기는 소형화된 민감한 부품(프로브)과 프로브의 조합입니다. 전자 회로는 함께 조립되어 더 작고, 더 가볍고, 더 저렴해집니다. 액체 레벨에는 초음파 송신기를 사용할 수 있습니다. 개방형 채널 및 개방형 채널의 재료 레벨 및 유량 측정을 측정하고 거리를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

안티몬 전극 산도 송신기:

안티몬 전극 산도 송신기는 pH 감지, 자동 세척 및 전기 신호 변환을 통합하는 산업용 온라인 분석 장비입니다. 안티몬 A pH로 만들어졌습니다. 전극과 기준 전극으로 구성된 측정 시스템. 측정되는 산성 용액에서는 삼산화안티몬의 산화물 층이 안티몬 전극의 표면에 형성되어 금속 안티몬 표면과 삼산화안티몬 사이에 전위차가 발생합니다. 이 전위차의 크기는 측정되는 산성 용액의 수소 이온 조절에 해당하는 Sansho 산화안티몬의 농도에 따라 달라집니다. 안티몬, 삼산화안티몬 및 수용액의 비율을 모두 1로 간주하면 Nernst 공식을 사용하여 전극 전위를 계산할 수 있습니다.

안티몬 전극 산도 측정기의 견고한 모듈 회로는 두 부분으로 구성됩니다. 현장 작업의 안전을 위해 전원 공급 장치는 AC 24V를 사용하여 보조 장비에 전원을 공급합니다. 청소 모터에 구동 전력을 제공하는 것 외에도 이 전원 공급 장치는 전송 회로에서 사용하기 위해 전류 변환 장치를 통해 해당 DC 전압으로 변환되어야 합니다. 두 번째 부분은 측정 송신기 회로로, 센서의 기준 신호와 PH 산도 신호를 증폭한 다음 이를 기울기 조정 및 위치 조정 회로로 보내 신호의 내부 저항을 줄이고 조정 가능하게 만듭니다. 증폭된 PH 신호와 온도 보상

신호가 중첩된 다음 차동적으로 변환 회로에 입력됩니다. 마지막으로 PH 값에 해당하는 4~20mA 정전류 신호가 보조 장비로 출력되어 완성됩니다. 표시하고 pH 값을 제어합니다.

산, 알칼리 및 염 농도 송신기:

산, 알칼리 및 염 농도 송신기는 용액의 전도도 값을 측정하여 농도를 결정합니다.

산업 공정 중에 수용액의 산, 알칼리 및 염분 농도를 온라인으로 지속적으로 감지할 수 있습니다. 이러한 종류의 트랜스미터는 주로 보일러 급수 처리, 화학 용액 준비 및 환경 보호와 같은 산업 생산 공정에 사용됩니다.

산, 알칼리 및 염분 농도 변환기의 작동 원리는 다음과 같습니다. 특정 범위 내에서 산-염기 용액의 농도는 전도도에 비례합니다. 따라서 용액의 전도도를 측정하면 산과 알칼리의 농도를 알 수 있습니다. 측정된 용액이 특수 전도도 셀에 흐를 때 전극 분극과 분포 정전 용량을 무시하면 순수 저항과 동일할 수 있습니다. 정전압 교류가 흐를 때 출력 전류는 전도도와 선형적으로 관련되며 전도도는 용액의 산 및 알칼리 농도에 비례합니다. 따라서 용액의 전류를 측정하면 산, 알칼리, 염분의 농도를 계산할 수 있습니다.

산, 알칼리 및 염분 농도 송신기는 주로 전도성 셀, 전자 모듈, 디스플레이 헤드 및 쉘로 구성됩니다. 전자 모듈 회로는 여기 전원 공급 장치, 전도도 셀, 전도도 증폭기, 위상 감응 정류기, 복조기, 온도 보상, 과부하 보호 및 전류 변환 장치로 구성됩니다.

전도도 트랜스미터:

용액의 전도도 값을 측정하여 이온 농도를 간접적으로 측정하는 공정 장비(통합 트랜스미터)로 산업 공정을 온라인으로 지속적으로 감지할 수 있습니다. 수용액의 전도도.

전해액은 금속 도체처럼 전기가 잘 통하는 전도체이기 때문에 전해액에 전류가 흐를 때 저항이 있어야 하는데 이는 옴의 법칙을 따른다. 그러나 액체의 저항 온도 특성은 금속 도체의 저항 온도 특성과 반대이며 음의 온도 특성을 갖습니다. 금속 전도체와 구별하기 위해 전해질 용액이 전기를 전도하는 능력은 전도도(저항의 역수) 또는 전도도(저항률의 역수)로 표현됩니다. 서로 절연된 두 개의 전극이 전도성 셀을 형성할 때 측정할 용액을 그 사이에 놓고 정전압 교류 전류를 흘려보내면 전류 루프가 형성됩니다. 전압과 전극 크기가 고정되어 있으면 루프 전류와 전도도 사이에 일정한 기능적 관계가 있습니다. 이와 같이, 측정 용액에 흐르는 전류를 측정함으로써 측정 용액의 전도도를 측정할 수 있다.

전도도 측정기의 구조와 회로는 산, 알칼리, 염분 농도 측정기와 동일합니다.

스마트 송신기:

스마트 송신기는 센서와 마이크로프로세서(마이크로컴퓨터)로 구성됩니다. 측정 신호 조절(예: 필터링, 증폭, A/D 변환 등), 데이터 표시, 자동 수정 및 자동 보상 등을 포함하여 센서 데이터를 처리하기 위해 마이크로프로세서의 컴퓨팅 및 저장 기능을 최대한 활용합니다.

마이크로프로세서는 지능형 송신기의 핵심이다. 측정 데이터를 계산, 저장 및 처리할 수 있을 뿐만 아니라 피드백 루프를 통해 센서를 조정하여 수집된 데이터를 최적화할 수도 있습니다. 마이크로프로세서는 다양한 소프트웨어 및 하드웨어 기능을 갖고 있기 때문에 기존 송신기로는 완료하기 어려운 작업을 완료할 수 있습니다. 따라서 스마트 트랜스미터는 센서 제작의 어려움을 줄이고 센서의 성능을 대폭 향상시킨다. 또한 지능형 송신기에는 다음과 같은 특징도 있습니다.

1. 자동 보상 기능이 있으며 소프트웨어를 통해 센서의 비선형성, 온도 드리프트, 시간 드리프트 등을 자동으로 보상할 수 있습니다.

2. 전원을 켠 후 센서를 자체 테스트하여 센서의 각 부분이 정상인지 판단할 수 있습니다.

3. 데이터 처리가 편리하고 정확하며, 통계처리, 이상값 제거 등 내부 프로그램에 따라 데이터를 자동으로 처리할 수 있습니다.

4. 기능. 마이크로프로세서는 센서 데이터를 수신하고 처리할 수 있을 뿐만 아니라 측정 프로세스를 조정하고 제어하기 위해 센서에 정보를 다시 공급할 수도 있습니다.

5. 센서, 구성 정보 및 보상 특성 등;

6. 출력 디지털 신호를 컴퓨터나 필드 버스에 쉽게 연결할 수 있는 디지털 인터페이스 출력 기능이 있습니다.

2선 송신기:

2선 시스템은 현장 송신기와 제어실 장비 사이의 통신에 두 개의 선만 사용됨을 의미합니다. 이 두 선은 모두 전원입니다. 전선과 신호선입니다.

2선 시스템과 3선 시스템(양극 전원선 1개, 신호선 2개, 그 중 하나는 GND)과 4선 시스템(양극 및 음극 전원선 2개, 신호선 2개, 비교) 그 중 하나(***GND)를 사용하면 측정 정확도가 낮아집니다.

열 저항기는 온도 변화를 저항 값 변화로 변환하는 주요 구성 요소이며 일반적으로 리드를 통해 저항 신호를 컴퓨터 제어 장치 또는 기타 주요 장비로 전송해야 합니다. 산업용 열 저항기는 생산 현장에 설치되며 제어실과 일정한 거리가 있으므로 열 저항기의 리드가 측정 결과에 더 큰 영향을 미칩니다.

와이어 시스템의 분류:

2와이어 시스템: 열 저항기의 양쪽 끝에 와이어를 연결하여 저항 신호를 끌어내는 방식을 2와이어 시스템이라고 합니다. 이 배선 방법은 매우 간단합니다. 그러나 연결 와이어에는 리드 저항 r이 있어야 하고 r의 크기는 와이어의 재질 및 길이와 관련되므로 이 리드 방법은 측정 정확도가 낮은 경우에만 적합합니다. /p>

3선식 : 열저항에 있어 루트의 한쪽 끝을 리드에 연결하고 다른 쪽 끝을 두 개의 리드에 연결하는 방식을 3선식이라고 합니다.

4선 시스템: 리드 저항의 영향을 더 잘 제거할 수 있는 방법으로, 산업 공정 제어에서 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 열 저항기의 루트를 4선 시스템이라고 합니다. 리드 중 2개는 열 저항기에 일정한 전류 I를 제공하고 R을 전압으로 변환한 다음 다른 두 리드를 통해 2차 장비로 전달됩니다. 이 리드 방식은 리드의 저항 영향을 완전히 제거할 수 있으며 주로 고정밀 온도 감지에 사용된다는 것을 알 수 있습니다.

열 저항기는 3선 연결 방식을 채택합니다. 3선 시스템은 연결 전선의 저항으로 인해 발생하는 측정 오류를 제거하는 데 사용됩니다. 이는 열 저항을 측정하는 데 사용되는 회로가 일반적으로 불균형 브리지이기 때문입니다. 열 저항은 브리지의 암 저항이며, 열 저항에서 중앙 제어실까지의 연결 와이어도 브리지 암 저항의 일부가 되며 이 부분의 저항은 알 수 없습니다

주변 온도에 따라 변화하여 측정 오류가 발생합니다. 3선 시스템을 사용하여 한 선을 브리지의 전원 끝에 연결하고 다른 두 선을 열 저항기가 있는 브리지 암과 인접한 브리지 암에 연결하여 저항으로 인한 측정 오류를 제거합니다. 전선.

2선식 시스템의 장점:

1. 기생 열전대와 저항 전압 강하 및 전선을 따른 온도 드리프트의 영향을 쉽게 받지 않습니다. 매우 저렴하고 얇은 전선을 사용할 수 있습니다. 이를 사용하면 케이블 및 설치 비용을 많이 절약할 수 있습니다.

2. 전류원의 출력 저항이 충분히 크면 자기장 결합을 통해 유도되는 와이어 루프의 전압이 발생하지 않습니다. 간섭 소스로 인해 발생하는 전류가 매우 작기 때문에 심각한 영향을 미칩니다. 일반적으로 3선 및 4선 시스템에서는 꼬임 쌍선을 사용하여 간섭을 줄일 수 있으며, 차폐선의 차폐층을 사용해야 합니다. 적절하게 접지되어야 합니다.

3. 용량성 간섭은 수신기 저항과 관련된 오류를 발생시킵니다. 4~20mA 2선 루프의 경우 수신기 저항은 일반적으로 250Ω입니다(샘플링 Uout=1~5V). 상당한 오류가 발생하므로 허용되는 전선 길이가 전압 원격 측정 시스템보다 길고 깁니다.

4. 각각의 단일 판독 장치 또는 기록 장치는 전선 길이가 다른 여러 채널 간에 교체될 수 있습니다. 연결하면 와이어 길이가 다르기 때문에 정확도에 차이가 없으며 분산 수집의 이점은 분산 수집, 중앙 제어입니다....

5. 단선, 단락 또는 센서 손상(0mA 상태)을 판단하는 데 매우 편리합니다.

6. 2선식 출력 포트에 1~2개의 낙뢰 보호 및 서지 보호 장치를 추가하는 것은 매우 쉽습니다. 이는 안전, 낙뢰 보호 및 폭발 방지에 도움이 됩니다.

3선식 송신기와 4선식 송신기는 위와 같은 장점이 없으며 곧 2선식 송신기로 대체될 예정이다. 이는 해외 업계 동향과 현재 송신기 칩의 수급 상황을 보면 알 수 있다. 송신기는 사용 시 현장 장비의 전력선에 설치해야 하며, 마이크로컨트롤러를 핵심으로 하는 모니터링 시스템은 장비 현장에서 멀리 떨어진 모니터링실에 위치하며, 보통 수십~수백 미터 또는 그 이상이다. 훨씬 더 떨어져 있습니다. 장비 현장의 환경은 상대적으로 가혹합니다. 강한 전기 신호는 다양한 전자기 간섭을 생성하며 낙뢰 유도는 강한 서지 펄스를 생성합니다. 이 경우 마이크로 컨트롤러 응용 시스템에서 직면하는 까다로운 문제는 장거리에 걸쳐 신호를 전송하는 방법입니다. 열악한 환경에서도 작은 신호를 안정적으로 전송합니다.

2선식 전류 트랜스미터의 출력은 4~20mA이며, 이를 250Ω 정밀 저항기를 통해 1~5V 또는 2~10V의 아날로그 전압 신호로 변환하는 방법은 다양합니다. 열악한 환경의 산업 현장에서 시스템을 장기간 사용하는 경우 하드웨어 시스템의 안전성과 신뢰성을 고려해야 합니다. 시스템의 입력 모듈은 전압-주파수 변환 장치 LM231을 사용하여 아날로그 전압 신호를 주파수 신호로 변환하고 광전 결합 장치 TL117은 아날로그 및 디지털 양을 분리하는 데 사용됩니다.

동시에 아날로그 신호 처리 회로와 디지털 신호 처리 회로는 두 개의 독립된 전원 공급 장치 세트를 사용하며 아날로그 접지와 디지털 접지가 서로 분리되어 있어 안전성을 향상시킬 수 있습니다. 시스템. 전압-주파수 변환 장치 LM231을 사용하면 특정 고주파 간섭 방지 효과도 있습니다.

마이크로컨트롤러로 제어되는 많은 응용 분야에서 송신기는 전류 송신기, 압력 ​​송신기, 온도 송신기 등 마이크로컨트롤러로 직접 측정할 수 없는 신호를 마이크로컨트롤러에서 처리할 수 있는 전기 아날로그 신호로 변환하는 데 사용됩니다. , 유량 트랜스미터 등

대부분의 초기 송신기는 전압 출력형이었습니다. 즉, 측정 신호를 0~5V 전압 출력으로 변환했는데, 이는 연산 증폭기의 직접 출력이었으며 신호 전력은 <0.05였습니다. 아날로그/디지털 변환 회로를 통해 변환된 W는 마이크로컨트롤러에 의해 디지털 신호를 읽고 제어합니다. 그러나 장거리에 걸쳐 신호를 전송해야 하는 상황이나 사용 환경에서 전력망 간섭이 큰 상황에서는 전압 출력 센서의 사용이 크게 제한되어 간섭 방지 능력이 떨어지고 정확도를 파괴하는 라인 손실, 등, 2선식 전류 출력 송신기는 매우 높은 간섭 방지 능력으로 인해 널리 사용됩니다.

전압 출력형 송신기의 간섭 방지 능력은 매우 열악하며, 선로 손실로 인한 손상은 정확도가 높다고 말할 수 없습니다. 제어 오류가 있는 경우 심각한 경우 장비가 손상될 수 있습니다. 0-5V의 출력은 원격 전송 후 라인 전압 강하가 커지고 정확도가 높아집니다. 많은 ADC, PLC 및 DCS의 입력 신호 포트가 2선 전류 시스템으로 만들어졌습니다. 4-20mA 출력 송신기는 전압 출력 송신기가 제거되는 불가피한 추세를 입증합니다.