Kaip žinome, keitikliai ir siųstuvai atlieka svarbų vaidmenį įvairiose taikomosiose programose, nes jie yra tiltas tarp fizinių reiškinių ir skaitmeninio pasaulio. Jie yra esminiai daugelio pramonės įmonių komponentai:

* Pramonės automatizavimas:

Stebėti ir kontroliuoti svarbiausius proceso kintamuosius, tokius kaip slėgis, temperatūra, srautas ir lygis, tokiose pramonės srityse kaip chemijos gamyklos ir elektros energijos gamyba.

* Automobilių pramonė:

svarbių parametrų, tokių kaip variklio slėgis, oro įsiurbimas ir padangų slėgis, jutikliai, skirti transporto priemonių variklio valdymo ir saugos sistemoms.

* Medicinos sritis:

Fiziologinių duomenų, tokių kaip kraujospūdis, širdies ritmas ir prisotinimas deguonimi, matavimas pacientų stebėsenai ir medicininei diagnostikai.

* Aplinkos stebėsena:

aplinkos pokyčių, tokių kaip temperatūra, drėgmė ir oro kokybė, stebėjimas orų prognozėms ir taršos kontrolei.

Supratimas, kaip šie prietaisai veikia, tampa labai svarbus dėl kelių priežasčių:

1. Gedimų šalinimas ir priežiūra: Norint veiksmingai šalinti įrangos gedimus, dažnai reikia išmanyti pagrindinį keitiklį ar siųstuvą ir jo elgseną.

2. Duomenų interpretavimas: Iš šių prietaisų gautus duomenis reikia tinkamai interpretuoti atsižvelgiant į konkrečią paskirtį ir prietaiso veikimo principus.

3. Tinkamos įrangos parinkimas: Norint pasirinkti tinkamą keitiklį ar siųstuvą konkrečiam taikymui, reikia išmanyti šių prietaisų technines specifikacijas ir funkcijas.

Pagrindų supratimas

1. Kas yra keitiklis?

Apibrėžimas:

Keitiklis yra prietaisas, kuris paverčia energiją iš vienos formos į kitą.. Šis keitimas paprastai apima fizikinio dydžio (pvz., slėgio, temperatūros ar garso) pavertimą elektriniu signalu.

Funkcija:

Keitikliai veikia kaip fizinio pasaulio ir elektrinių matavimų bei kontrolės sistemų pasaulio sąsaja.. Jie leidžia matuoti ir stebėti įvairius fizikinius reiškinius, paverčiant juos tokia forma, kurią galima lengvai apdoroti ir analizuoti elektroniniais prietaisais.

2. Keitiklių tipai ir paplitę taikymai

Yra daugybė keitiklių tipų, kurie skirstomi pagal tai, kokio tipo fizikinius dydžius jie konvertuoja, ir pagal atitinkamą išėjimo signalą. Pateikiame keletą dažniausiai pasitaikančių pavyzdžių:

* Temperatūros keitikliai: Temperatūros svyravimus jie paverčia elektriniais signalais, naudodami tokius komponentus kaip termistoriai, varžiniai temperatūros jutikliai (RTD) arba termoporos. Taikomi temperatūros kontrolei pramoniniuose procesuose, ŠVOK sistemose ir medicinos įrangoje.

* Slėgio keitikliai: Jie paverčia slėgį (ploto vienetui tenkančią jėgą) elektriniais signalais. Taikomi hidraulinėse sistemose, oro kompresoriuose ir meteorologinėse stotyse, siekiant stebėti slėgį.

* Padėties keitikliai: Pavyzdžiui, linijiniai kintamieji diferencialiniai transformatoriai (LVDT) ir rotaciniai koderiai, kurie linijinį arba kampinį poslinkį paverčia elektriniais signalais. Taikomi robotikoje, automatizavimo sistemose ir staklių pozicionavime.

* Garso keitikliai: Mikrofonai garso bangas paverčia elektriniais signalais, o garsiakalbiai atlieka priešingą funkciją.

Patarimai : Šis sąrašas nėra baigtinis, yra daug kitų specializuotų keitiklių, naudojamų įvairioms fizikinėms savybėms, pavyzdžiui, šviesai, srautui, vibracijai ir cheminei sudėčiai, matuoti.

3. Kas yra siųstuvas?

* Apibrėžimas: Siųstuvas yra elektroninis prietaisas, kuris apdoroja ir perduoda elektrinį signalą. į priimantįjį įrenginį.

* Vaidmuo apdorojant signalus: Nors keitiklis fizikinius dydžius paverčia elektriniais signalais, siųstuvas dažnai žengia dar vieną žingsnį į priekį. Jis stiprina, moduliuoja ir filtruoja keitiklio elektrinį signalą, kad užtikrintų jo suderinamumą perduodant dideliais atstumais arba triukšmingoje aplinkoje.

4. Siųstuvų tipai ir jų naudojimas įvairiose pramonės šakose

1. Analoginiai siųstuvai: Jie perduoda nepertraukiamą elektrinį signalą, kuris tiesiogiai atitinka matuojamo fizikinio dydžio pokyčius. Jie dažniausiai naudojami pramoninių procesų valdymo programose, kur labai svarbu nuolatinis stebėjimas.

2. Skaitmeniniai siųstuvai: Jie konvertuoja analoginį keitiklio signalą į skaitmeninį formatą (kaip vienetukų ir nuliukų eilutę), kad būtų galima jį perduoti. Taip užtikrinamas geresnis atsparumas triukšmui ir lengviau apdoroti bei saugoti duomenis. Taikomi pastatų automatizavimo sistemose ir nuotolinio stebėjimo programose.

Siųstuvus naudojančios pramonės šakos:

* Perdirbimo pramonė: Chemijos gamyklose, naftos perdirbimo įmonėse ir elektros energijos gamybos įrenginiuose, stebint ir kontroliuojant tokius svarbius proceso kintamuosius kaip slėgis, temperatūra ir srautas, labai pasikliaujama siųstuvais.

* gamyba: Siųstuvai naudojami gamybos linijose įrangos veikimui stebėti, produktų kokybei užtikrinti ir automatizuotiems procesams kontroliuoti.

* Aplinkos stebėsena: Nuotolinei aplinkos parametrų, pavyzdžiui, oro ir vandens kokybės, stebėsenai dažnai naudojami siųstuvai, kuriais duomenys perduodami dideliais atstumais.

Suprasdami keitiklių ir siųstuvų funkcijas, galime gauti vertingų žinių apie tai, kaip fizikiniai reiškiniai paverčiami elektriniais signalais, naudojamais įvairiose srityse matavimo, stebėjimo ir valdymo tikslais.

Pagrindiniai skirtumai tarp keitiklių ir siųstuvų

Nors tiek keitikliai, tiek siųstuvai atlieka svarbų vaidmenį apdorojant signalus, jie skiriasi savo specifinėmis funkcijomis ir išėjimo charakteristikomis.

Pagrindiniai funkcionalumo skirtumai:

* Keitiklis: Daugiausia dėmesio skiriama konversija. Jis fizikinį dydį paverčia pagrindiniu elektriniu signalu.

* Siųstuvas: Susirūpinęs apdorojimas ir perdavimas. Jis priima elektrinį signalą iš keitiklio, pakeičia jį, kad būtų geriau perduodamas, ir perduoda jį į priėmimo įrenginį.

Analogija: Laikykite keitiklį jutikliu, kuris aptinka fizikinį dydį ir paverčia jį neapdorota įtampa. Siųstuvas veikia kaip stiprintuvas ir signalo kondicionierius, priimantis šią neapdorotą įtampą, sustiprinantis ją ir paruošiantis siuntimui dideliais atstumais.

Išėjimo signalų skirtumai:

* Keitiklis: Išėjimo signalas paprastai yra neapdorotas elektrinis signalas kuris tiesiogiai atitinka išmatuotą fizikinį dydį. Šis signalas gali būti silpnas ir jautrus triukšmui.

* Siųstuvas: Išėjimo signalas yra apdorotas ir kondicionuotas elektrinis signalas.. Dažnai jis stiprinamas, filtruojamas arba konvertuojamas į standartinį formatą (pvz., 4-20 mA srovės kilpą), tinkamą perduoti dideliu atstumu su minimaliu signalo pablogėjimu.

Konkretiems taikymams būdingi kontrastai:

* Keitikliai: Dėl paprastesnės konstrukcijos keitikliai paprastai yra mažesni ir prieinamesni. Jie tinka trumpojo nuotolio taikymai kai pakanka pagrindinio signalo konvertavimo. Pavyzdžiui, temperatūros jutikliai buitinėje elektronikoje arba slėgio jutikliai automobilių padangose.

* Siųstuvai: Kadangi siųstuvuose naudojamos papildomos signalų apdorojimo grandinės, jie paprastai yra sudėtingesnis ir brangesnis. nei keitikliai. Tačiau jie turi keletą privalumų:

1. Perdavimas dideliu atstumu: Siųstuvai gali perduoti signalus dideliais atstumais be didelių signalo nuostolių.

2. Atsparumas triukšmui: Siųstuve atliekamas apdorojimas ir kondicionavimas padeda sumažinti elektrinio triukšmo poveikį signalo vientisumui.

3. Standartizuota produkcija: Siųstuvai dažnai konvertuoja signalą į standartinį formatą (pvz., 4-20 mA srovės kontūrą), todėl paprasčiau integruoti su pramoninėmis valdymo sistemomis ir duomenų kaupimo įrenginiais.

Pateikiame lentelę, kurioje apibendrinti pagrindiniai skirtumai:

Funkcija	Keitiklis	Siųstuvas
Funkcionalumas	Fizikinį dydį paverčia elektriniu signalu	Apdoroja ir perduoda elektrinį signalą
Išėjimo signalas	Neapdorotas elektrinis signalas	Apdorotas ir kondicionuotas elektrinis signalas
Paraiškos	Matavimai trumpais atstumais, ekonomiškai jautrios programos	Perdavimas dideliais atstumais, triukšminga aplinka, pramoninės valdymo sistemos

Kaip veikia keitikliai

Keitikliai yra tiltas tarp fizinio pasaulio ir elektros srities, nes įvairius fizikinius dydžius paverčia išmatuojamais elektriniais signalais. Toliau pateikiame išsamesnę informaciją apie jų veikimo principą:

Konvertavimo procesas:

1. Fizinio kiekio nustatymas:

Keitiklio elementas tiesiogiai liečiasi su matuojamu fizikiniu dydžiu (pvz., temperatūra, slėgis, šviesa). Šis elementas sukurtas taip, kad būtų jautrus konkrečios fizikinės savybės pokyčiams.

2. Energijos konversija:

Fizikinis dydis veikia tam tikrą jėgą arba poveikį keitiklio elementui. Tai gali būti susiję su tokiais reiškiniais kaip:

* Mechaninė deformacija: Slėgio jutikliuose diafragma gali sulinkti dėl veikiančio slėgio.

* Pakeitimai arba variacijos: Termistoriaus elektrinė varža gali kisti dėl temperatūros svyravimų.

* Pjezoelektrinis efektas: Kai kurios medžiagos (pvz., kvarco kristalai), veikiamos mechaninės įtampos, sukuria įtampą.

3. Elektrinių signalų generavimas:

Fiziniai pokyčiai keitiklio elemente paverčiami atitinkamu elektriniu signalu. Šis signalas gali būti:

* Įtampos pokytis: Įtampos svyravimai dažnai pasitaiko temperatūros jutikliuose arba slėgio keitikliuose, kuriuose naudojami tenzometrai.

* Dabartinė karta: Fotovoltiniai elementai šviesos energiją paverčia elektros srove.

* Dažnio poslinkis: Kai kuriais atvejais virpesių signalo dažnis gali kisti priklausomai nuo matuojamo dydžio.

Keitiklių tipų pavyzdžiai:

1. Temperatūros jutiklis:

* Tipas: Termistorius (pagal varžą)

* Darbo principas: Termistoriaus medžiagos elektrinė varža kinta priklausomai nuo temperatūros. Kylant temperatūrai, varža mažėja.

* Taikymas: prietaisų temperatūros stebėjimas, pastatų automatizavimo sistemos.

2. Slėgio jutiklis:

* Tipas: Pjezorezistyvinis (tenzometrinis)

* Darbo principas: Veikiant slėgiui, diafragma deformuojasi, sukeldama deformaciją ant priklijuoto tenzometro. Ši deformacija keičia matuoklio elektrinę varžą, todėl kinta įtampa.

* Taikymas: Hidraulinių sistemų, oro slėgio matuoklių, meteorologinių stočių stebėjimas.

3. Drėgmės jutiklis:

* Tipas: Talpinis

* Darbo principas: Drėgmės pokyčiai keičia medžiagos, esančios tarp dviejų kondensatoriaus plokštelių, dielektrinę skvarbą (skvarbą). Šis dielektrinės skvarbos pokytis daro įtaką talpai, todėl keičiasi įtampa kondensatoriuje.

* Taikymas: Drėkintuvai, pastatų vėdinimo sistemos, šiltnamiai.

Taikymai ir pavyzdžiai:

1. Medicininiai termometrai: Naudokite termistorinius keitiklius, kad kūno temperatūrą paverstumėte elektriniais signalais, rodomais termometre.

2. Padangų slėgio stebėjimo sistemos (TPMS): Naudokite slėgio daviklius, kad galėtumėte stebėti oro slėgį automobilio padangose ir įspėti vairuotojus apie galimą nepakankamą oro slėgį.

3. Dūmų detektoriai: Naudojami fotoelektriniai keitikliai, kurie aptinka šviesos sklaidos pokyčius, kuriuos sukelia dūmų dalelės, ir įjungia pavojaus signalą.

Suprasdami šiuos principus, sužinome, kaip įvairius fizikinius reiškinius galima perkelti į elektros sritį naudojant keitiklius, todėl galime matuoti, stebėti ir valdyti įvairius procesus kasdieniame gyvenime ir pramonėje.

Siųstuvų tyrinėjimas

Siųstuvai, kurių pagrindą sudaro keitikliai, atlieka svarbų vaidmenį apdorojant ir perduodant elektrinius signalus įvairioms reikmėms. Šiame skyriuje gilinamasi į jų vidinę sandarą ir išryškinama jų reikšmė valdymo sistemose ir komunikacijoje.

Išsamus žvilgsnis į signalų apdorojimą ir siuntimą:

Nors keitikliai atlieka pirminį fizikinių dydžių pavertimą elektriniais signalais, prieš perduodant šiuos signalus dažnai juos reikia toliau apdoroti. Siųstuvai atlieka šias funkcijas:

1. Signalo stiprinimas:

Silpną elektrinį signalą iš keitiklio gali reikėti sustiprinti, kad būtų įveikti signalo nuostoliai, atsirandantys jį perduodant dideliais atstumais.

2. Signalo filtravimas:

Neapdorotame signale gali būti triukšmo arba nepageidaujamų elektrinių trikdžių. Siųstuvuose naudojami filtrai, kurie pašalina tokį triukšmą ir užtikrina perduodamų duomenų vientisumą.

3. Signalo kondicionavimas:

Signalas gali būti konvertuojamas į standartinį formatą, tinkamą perduoti dideliu atstumu ir suderinamą su priėmimo įrenginiais. Įprasti pavyzdžiai:

* 4-20 mA srovės kilpa: Pramonės standartas - srovės kilpa, kurioje matuojamas dydis yra tiesiogiai proporcingas per kilpą tekančiai srovei.

* Įtampos mastelio keitimas: Įtampos signalo mastelio nustatymas iki tam tikro diapazono (pvz., 0-5 V), kad jis būtų suderinamas su duomenų rinkimo įrenginiais.

4. Moduliacija:

Kai kuriais atvejais apdorotas signalas moduliuoja nešlio signalą (paprastai aukšto dažnio radijo bangas), kad būtų galima perduoti dideliais atstumais arba belaidžiais kanalais. Tai leidžia vienu metu be trukdžių perduoti kelis signalus.

5. Perdavimas: Siųstuvas apdorotam ir, jei reikia, moduliuotam signalui spinduliuoti naudoja anteną belaidžiu ryšiu arba perduoda jį laidais, kad būtų galima palaikyti laidinį ryšį.

Siųstuvų vaidmuo valdymo sistemose ir komunikacijoje:

* Pramoninių procesų valdymas: Gamyklose ir naftos perdirbimo gamyklose siųstuvai atlieka svarbų vaidmenį stebint ir kontroliuojant tokius svarbius proceso kintamuosius kaip slėgis, temperatūra ir srautas. Jie konvertuoja jutiklių signalus į standartinį formatą, kad būtų galima juos sujungti su valdikliais ir užtikrinti stabilų proceso veikimą.

* Pastatų automatizavimo sistemos: Siųstuvai stebi aplinkos sąlygas (temperatūrą, drėgmę) ir įrangos veikimą pastatuose, todėl galima efektyviai valdyti energiją ir kontroliuoti gyventojų komfortą.

* Nuotolinio stebėjimo programos: Siųstuvai palengvina jutiklių duomenų perdavimą iš nutolusių vietų (pvz., meteorologijos stočių, aplinkos stebėjimo plūdurų), kad būtų galima centralizuotai rinkti ir analizuoti duomenis.

Siųstuvų taikymo pramonėje pavyzdžiai:

* Naftos ir dujų pramonė: Naftos ir dujų vamzdynų slėgio, srauto greičio ir temperatūros stebėjimas naudojant slėgio ir temperatūros siųstuvus.

* Chemijos produktų gamyba: Siųstuvai užtikrina tikslią reakcijos indo slėgio, temperatūros ir srauto greičio kontrolę, kad cheminių medžiagų gamyba būtų saugi ir efektyvi.

* Energijos gamyba: Svarbiausių parametrų, tokių kaip katilo slėgis, turbinos greitis ir generatoriaus išėjimo įtampa, stebėjimas naudojant siųstuvus, siekiant patikimai ir efektyviai gaminti elektros energiją.

Suprasdami siųstuvų apdorojimo ir perdavimo funkcijas, suprasime jų reikšmę įvairiose pramonės srityse. Jie užpildo atotrūkį tarp jutiklių matavimų ir naudojamų duomenų, todėl įvairiuose sektoriuose galima vykdyti veiksmingą stebėseną, valdymą ir automatizavimą.

Tinkamo įrenginio pasirinkimas pagal jūsų poreikius

Renkantis tarp keitiklio ir siųstuvo reikia atidžiai apsvarstyti konkrečius taikymo reikalavimus. Toliau pateikiami pagrindiniai veiksniai, kuriais vadovaudamiesi priimsite sprendimą:

1. Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti:

Matavimo atstumas:

* Keitiklis: Tinka naudoti trumpais atstumais, kai signalui nereikia toli sklisti.

* Siųstuvas: Idealiai tinka perduoti dideliais atstumais, nes jie sustiprina ir kondicionuoja signalą, kad jis būtų kuo mažiau prarandamas dideliais atstumais.

Signalo stiprumas:

* Keitiklis: Provides a raw electrical signal that might be weak and susceptible to noise.

* Siųstuvas: Amplifies the signal from the transducer, enhancing its strength and resilience to noise for better transmission quality.

Data Processing Needs:

* Keitiklis: Limited data processing capabilities.

* Siųstuvas: Offers features like signal filtering, scaling, and conversion to standard formats, simplifying data acquisition and integration with control systems.

Išlaidos:

* Keitiklis: Generally less expensive due to simpler design.

* Siųstuvas: More complex and often incurs higher costs due to additional processing circuitry.

2. Suderinamumas:

Ensure the chosen device (transducer or transmitter) is compatible with existing equipment and data acquisition systems. Consider factors like:

* Output signal type: Match the output signal of the transducer/transmitter (e.g., voltage, current loop) with the input requirements of the receiving device.

* Communication protocols: Some transmitters utilize specific communication protocols (e.g., Modbus) for data transmission. Ensure compatibility with the data acquisition system.

3. Sąnaudų ir įrengimo aspektai:

* Keitiklis: Lower upfront cost but might require additional signal conditioning circuitry for specific applications.

* Siųstuvas: Higher initial cost but offers a complete signal processing and transmission solution, potentially simplifying system design and installation.

* Installation: Transmitters might require additional wiring and configuration compared to transducers.

4. Suvestinė lentelė:

Factor	Keitiklis	Siųstuvas
Measurement Distance	Short	Long
Signal Strength	Weak, noise-prone	Strong, noise-resistant
Data Processing	Ribotas	Filtering, scaling, format conversion
Išlaidos	Žemiau	Higher
Compatibility	Requires attention to output signal type	Requires attention to output signal type and communication protocols
Įrengimas	Simpler	Might require additional wiring and configuration

DUK

Kokie yra kai kurie siųstuvų, o ne keitiklių naudojimo privalumai?

Long-distance transmission: Transmitters amplify the signal, enabling it to travel longer distances without significant degradation.
Improved signal integrity: Filtering in transmitters reduces noise and ensures the accuracy of the transmitted data.
Standardized output: Transmitters often convert the signal into a standard format (e.g., 4-20mA current loop) for seamless integration with industrial control systems and data acquisition devices.

Ar yra situacijų, kai siųstuvas būtų geriau nei keitiklis?

Cost-sensitive applications: For short-distance measurements where basic signal conversion is sufficient, transducers offer a simpler and more affordable solution.
Space constraints: Transducers are generally smaller and more compact than transmitters, making them suitable for applications with limited space.

Kaip galiu užtikrinti keitiklio / siųstuvo ir esamos sistemos suderinamumą?

Output signal type: Verify that the output signal from the transducer/transmitter (e.g., voltage, current loop) matches the input requirements of the receiving device.
Communication protocols: If the transmitter utilizes specific communication protocols (e.g., Modbus) for data transmission, ensure compatibility with your data acquisition system.
Consult the device manuals or datasheets: These documents typically specify the technical details and compatibility information for the transducer/transmitter.

Į kokius papildomus veiksnius reikia atsižvelgti renkantis keitiklį ir siųstuvą?

Environmental conditions: In harsh environments with extreme temperatures, vibrations, or moisture exposure, a transmitter’s sealed enclosure might offer better protection for the internal circuitry compared to a transducer.
Required level of data processing: If your application requires advanced signal processing features like filtering, scaling, or conversion to a specific format, a transmitter would be the preferred choice.

Kur galima rasti daugiau informacijos apie konkrečius keitiklius ir siųstuvus?

Manufacturer websites: Most manufacturers provide detailed information about their products, including datasheets, specifications, and application notes.
Online resources: Several websites and forums offer technical information and discussions related to transducers and transmitters.

Parašė : Rocken

Rokenas yra žymus HENGKO temperatūros ir drėgmės jutiklių bei siųstuvų ekspertas.

Keitiklis ir siųstuvas Visas vadovas

Žymos:

Kaip svarbu suprasti keitiklius ir siųstuvus