온도 트랜스미터는 산업 공정 제어 분야에서 널리 사용되는 전자 기기입니다. 핵심 기능은 온도 센서(예: 열전대, 열 저항기 RTDS 또는 서미스터)에 의해 감지된 약한 신호를 표준 산업 프로세스 신호(가장 일반적인 것은 4-20mA DC 전류 신호 또는 디지털 신호)로 변환한 다음 이 신호를 제어실에 있거나 멀리 있는 디스플레이 기기, 컨트롤러, 데이터 수집 시스템 또는 액추에이터로 전송하는 것입니다.
온도 트랜스미터의 작동 원리는 다음과 같은 주요 단계로 요약될 수 있습니다.
온도 인식 및 원시 신호 생성:
온도 센서(일반적으로 Pt100과 같은 열전대 또는 열 저항기)는 측정 대상 매체와 직접 접촉하여 온도 변화를 감지합니다.
열전대(T/C): Seebeck 효과에 따라 측정 끝(핫 엔드)과 기준 끝(콜드 엔드)에서 서로 다른 두 금속 사이에 온도 차이가 있을 때 온도 차이에 비례하는 열전 전위(밀리볼트-레벨 전압 신호, mV)가 회로에서 생성됩니다.
열 저항(RTD): Pt100과 같은 금속 도체의 저항 값은 온도 상승에 따라 증가하는 물리적 특성(양의 온도 계수)을 기반으로 합니다. 온도 변화로 인해 저항 값이 변경됩니다(예: 0도에서 100Ω).
서미스터(Thermistor) : 반도체 소재의 저항값이 온도에 따라 크게 변하는 특성에 근거하여 부온도계수(NTC)형과 정온도계수(PTC)형으로 분류된다.
신호 컨디셔닝(핵심 단계):
증폭: 센서에서 생성된 원래 신호(MV{0}}레벨 전압 또는 저항 변화)는 매우 약합니다. 송신기 내부의 전자 회로는 먼저 이를 후속 처리에 적합한 표준 수준으로 선형 증폭합니다.
Cold end 보상(열전대용): 열전대에 의해 생성된 열전 전위는 hot end와 cold end(참조 엔드, 일반적으로 트랜스미터의 내부 터미널에 위치) 사이의 온도 차이의 함수입니다. 정확한 측정 온도(0도 기준)를 얻으려면 트랜스미터가 단자의 실제 온도(냉단 온도)를 측정하고, 이 온도를 기준으로 보상해야 하는 열전 전위를 계산하고, 이를 원래 신호에 중첩(또는 동등한 프로세스)하여 냉단 온도 변화로 인한 오류를 제거해야 합니다.
선형화: 열전대와 열 저항기 사이의 열전 전위/저항-온도 관계는 완벽한 직선이 아니지만 어느 정도 비선형성을 갖습니다. 트랜스미터는 일반적으로 센서 유형에 해당하는 선형화 곡선을 내부에 저장합니다(또는 공식을 사용하여 계산합니다). 증폭/보상된 신호는 선형화되어 측정된 온도 값을 직접적이고 선형적으로 나타냅니다.
저-통과 필터링: 신호에 존재할 수 있는-고주파 노이즈(예: 전자기 간섭, 진동 간섭 등)를 제거하여 신호의 안정성과 정확성을 향상합니다.
신호 변환
조정(증폭, 보상, 선형화, 필터링)되고 측정된 온도를 정확하게 나타내는 아날로그 신호(전압)를 산업 표준 출력 신호로 변환합니다.
가장 일반적으로 사용되는 출력 신호는 4-20mA 전류 신호입니다. 변환된 전류 신호는 루프를 통해 흐릅니다. 영점 온도 또는 범위의 하한은 일반적으로 4mA에 해당하고 전체 범위 온도는 20mA에 해당합니다. 왜 4-20mA인가?
4mA 제로 오프셋: 실제로 효과적인 낮은 신호(4mA)와 센서 단선 라인 오류(0mA)를 편리하게 구분할 수 있습니다.
강력한 -간섭 방지: 전압 신호와 비교할 때 전류 신호는 장거리 전송 중 전선 저항 및 전압 강하 변화에 민감하지 않으며 전자기 노이즈의 간섭을 받을 가능성도 적습니다.
2{0}}선식 전원 공급 장치: 많은 송신기는 2선식 설계를 채택합니다. 즉, 2선식을 통해 동시에 전원을 공급하고 전류 신호를 전송합니다. 최소값 4mA는 트랜스미터 자체의 최소 작동 전류 요구 사항(일반적으로 "활성 영점"이라고 함)을 보장합니다.
신호 전송
변환된 표준 신호(예: 4-20mA)는 전선을 통해 원격 측으로 전송됩니다. 표준화된 특성으로 인해 제어실이나 PLCS 및 기타 장비는 다음을 위해 이 신호를 직접 수신하고 처리할 수 있습니다.
온도 값을 표시합니다(패널 테이블, DCS/SCADA 운전자 스테이션에).
논리적 연산 및 조절을 위한 컨트롤러(예: PID 컨트롤러)에 대한 입력입니다.
이력 데이터베이스에 저장되거나 경보 판단에 사용됩니다.
액추에이터를 구동합니다(온도-기반 제어가 필요한 경우).
