ترانسدیوسر و انواع آن Transducer

در فرآیندهای اندازه ­گیری یکی از مهمترین مواردی که همواره از دیرباز مورد سوال بشر امروزی بوده اندازه گیری کمیت‌های آنالوگ با دستگاه‌های دیجیتال پیشرفته امروزی است. این مورد به راحتی توسط مهندسین با وجود قطعات ابزار دقیق مثل ifm سنسور و یا زیمنس plc مینی رفع شد و آنها از مبدل‌ها برای تبدیل کمیت‌های مختلف به همدیگر استفاده نمودند. ترانسدیوسرها در واقع نوعی از مبدل‌ها هستند که نوعی از انرژی را به نوعی دیگر تبدیل می­‌کنند. ترانسدیوسر نوعی ترانس می­‌باشد که یک سیگنال الکتریکی بوجود آمده از سنسور را به سیگنال الکتریکی استاندارد یعنی ولتاژ 0 تا 5 ولت و یا جریان 4 تا 20 میلی آمپر است، تبدیل می‌­کند.

کاربرد اصلی ترانسدیوسرها در صنعت تبدیل کمیت‌های مختلف محیطی و آنالوگ به سیگنال‌های استاندارد ولتاژ و جریان که در بالا به آنها اشاره شد، بوده و همچنین وظیفه ایزولاسیون سیگنال‌ها را نیز بر عهده دارند.

از مهمترین شرکت‌های تولیدکننده این محصولات می‌توانیم به شرکت‌های زیمنس siemens، روزمونت rosemount، یوکوگاوا yokogawa، ویکا wika و … اشاره نمود.

خروجی ترانسدیوسر همیشه یک سیگنال الکتریکی است که در طرف دیگر خط قابلیت تغییر کمیت‌ها و پارامترهای الکتریکی همچون فرکانس، ولتاژ و جریان را دارا می باشد. این نکته را باید در نظر گرفت که نوع سنسور می‌بایست از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی انتخاب کردند که به عنوان مثال قادر باشد دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال الکتریکی بسیار ضعیف تبدیل نماید.

ترانسدیوسرها یکی از مهمترین تجهیزات سیستم‌های اتوماسیون و برق صنعتی هستند که به واسطه آنها می توان از کمیت‌های شبکه‌های تک فاز و سه فاز برق نمونه‌برداری نموده و تبدیل به سیگنال‌های استاندارد کرد و در ورودی دستگاه‌های اندازه‌گیری از آنها بهره برد.
معمول‌ترین پارامترهای اندازه گیری شده به وسیله ترانسدیوسرها، درجه حرارت، نیرو، سطح، فشار، شتاب، موقعیت، سرعت و جریان مایعات می‌باشند. عامل اصلی موفقیت در کنترل سیستم‌ها این است که خروجی ترانسدیوسر در پاسخ به تغییرات کمیت‌های فیزیکی در ورودی خود با چه سرعت و دقتی تغییر می‌نماید.
در برخی از ترانسدیوسرها، خروجی قابل انتخاب یا برنامه ریزی است و بدین صورت کاربر به وسیله نرم افزار مربوط به آن کلیه پارامترهای  مبدل را تنظیم و کالیبره نماید. امروزه از ترانسدیوسرها در تمامی صنایع مهم همچون نفت و گاز و پتروشیمی، فولاد، نظامی، سیمان، برق، داروسازی، رباتیک، مهندسی پزشکی، آب، صنایع غذایی و … استفاده‌های فراوانی می‌شود.

ترانسدیوسر فشار

در ترانسدیوسر‌های فشار خروجی یک سنسور فشار وارد آن شده و سیگنال جریان الکتریکی 4 تا 20 میلی آمپر را تحویل می‌دهد تا این سیگنال توانایی انتقال به فواصل دور را داشته باشد. خروجی این ترانسدیوسر ها به میکرو کنترلرها و یا سیستم‌های پردازشگر دیگر وارد شده و تا به وسیله این تجهیزات کمیت‌های مختلفی از جمله فشار مخازن تحت فشار را به دقت کنترل نمایند.

ترانسدیوسر دما

هنگامی که بخواهیم دمای اندازه گیری شده توسط سنسورهای دما مانند ترموکوپل را به سیگنال های استاندارد (4 تا 20 میلی آمپر و 0 تا 10 ولت) تبدیل کنیم از این ترانسدیوسر استفاده میکنیم. این ترانسدیوسر قابلیت تنظیم و کالیبره دقیق توسط انواع پتانسیومترها را دارا است. به واسطه این تجهیزات سیگنال ورودی دما تبدیل به سیگنال جریان شده و آنها را به مناطق دور و نزدیک ارسال می کنند.

ترانسدیوسر توان اکتیو و راکتیو

معمولا در مباحث بهینه نمودن سیستم توزیع برق و مدیریت انرژی به این ترانسدیوسرها نیاز خواهیم داشت تا بتوان مواردی همچون توان اکتیو و راکتیو، توان ظاهری، فاکتور توان، توان ظاهری و حقیقی ولتاژ و جریان متناوب، تغییرات فرکانس جریان متناوب، مقاومت ظاهری، زاویه فاز، انرژی اکتیو یا راکتیو و ضریب توان در سیستم‌های تک فاز و یا سه فاز با بار متعادل و یا نا متعادل را به بار متناسب مستقل از سیگنال جریان و یا ولتاژ DC خروجی و … را بتوان اندازه گیری و انتقال داد. ترانسدیورهای توان برای رفع این مشکلات تجهیزاتی مناسب هستند.

ترانسدیوسر قابل برنامه‌ریزی

در این نوع از ترانسدیوسر ها کاربر این امکان را دارد تا متناسب با نیاز پروژه و خروجی و ورودی تجهیزات خود، ورودی و خروجی ترانسدیوسر را تنظیم نماید. در صنایع امروز درخواست برای این مدل‌ها بیشتر از مدل های ثابت می باشد.

ترانسدیوسر مقاومت

برای تبدیل جا به جایی خطی و یا زاویه ای از این نوع ترانسدیوسر استفاده می‌گردد. در روش‌های مکانیکی امکان این که نیرو و فشار به جا به جایی تبدیل شوند وجود دارد. ترانسدیوسر مقاومت در اندازه گیری‌های نیرو و فشار بسیار مفید می‌باشد. ولتاژ خروجی ترانسدیوسر مقاومت همواره از نوع ولتاژ DC می‌باشد.

ترانسدیوسر ولتاژ

برای تشخیص ولتاژ بالاتر و یا پایین‌تر از حد نرمال از ترانسدیوسر ولتاژ استفاده می‌گردد و از داغ شدن بیش از حد موتور جلوگیری می‌نماید. عمدتا در منابع قدرت DC و مخابرات از این تجهیز استفاده می‌شود. این ترانسدیوسر‌ها در اندازه‌های مختلف موجود بوده و بسته به اندازه آن‌ها در کامپیوترها و دیگر سیستم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترانسدیوسر ولتاژ دامنه ولتاژ را اندازه‌گیری نموده و این دامنه را در یک سطح مشخص و معین نگه داشته و مانع آسیب رسیدن به سیستم‌ها و دستگاه‌ها می‌گردد.

ترانسدیوسر جریان

برای بالا بردن ایمنی و امنیت تابلوهای کنترل از این ترانسدیوسر استفاده می‌شود. این تجهیز در صنایع کاربرد زیادی دارد و معمولا در مدل‌های دو سیمه و یا چهار سیمه و با منبع تغذیه مورد نظر کاربر و در رنج میلی ولت و میلی آمپر موجود می‌باشند.

ترانسدیوسر فرکانس

برای دریافت ورودی پالس شامل کنتاکت مکانیکی از این ترانسدیوسر ها استفاده می‌شود. خروجی این ترانسدیوسرها بر اساس انتخاب کاربر از خروجی‌های گسسته تا خروجی آنالوگ و یا RS232 می‌تواند باشد. در کنار فلومترهایی که خروجی پالس دارند می‌توان از این ترانسدیوسرها استفاده نمود و بر اساس تعداد پالس بر حسب خروجی آنالوگ، مقدار واقعی فلو را برای کنترلرهای PLC و یا نشان دهنده‌ها ارسال نمود.

ترانسدیوسر ایزوله

در این ترانسدیوسرها انرژی لازم از طریق سیگنال های DC دریافت شده و احتیاجی به منبع تغذیه نیست و بر همین اساس از نظر حریق و برهمکنشی بار ایزوله می‌باشند و از همین رو به آنها ترانسدیوسرهای ایزوله می گویند.

ترانسدیوسر خازنی

از ترانسدیوسر‌های خازنی معمولا برای اندازه‌گیری سطح مایعات در مخازن بهره گرفته می‌شود. هنگامی که ارتفاع سطح مایعات دچار تغییر می‌شود، دی الکتریک مابین الکترودهای خازن تغییر یافته و با این تغییر ارتفاع مایعات موجود در مخازن مورد محاسبه قرار می‌گیرد.