ما هو مُرسل درجة الحرارة
يحوّل مُرسل درجة الحرارة إشارة حسّاس الحرارة إلى خرج معياري تستطيع بقية نظام التحكم قراءته. ووجوده سببه أن كِلتا عائلتَي الحسّاسات لا تُنتج إشارة تُؤخذ مباشرة: فعنصر المقاومة يعطي مقاومة صغيرة تعتمد على طول أسلاك التمديد كما تعتمد على درجة الحرارة، والمزدوجة الحرارية تعطي بضع عشرات من الميكرو فولت تعتمد على حرارة أطراف التوصيل كما تعتمد على درجة الحرارة المقاسة.
وتُركَّب المرسلات في موضعين لسببين مترابطين. الأول كهربائي: فالتحويل عند الحسّاس قبل أن تسير الإشارة يُلغي التشويش الذي تلتقطه إشارة بميكرو فولت أو بملّي أوم على آلة أو على مسار الكابلات، ويُلغي أيضًا خطأ مقاومة التمديد الذي كان سيبقى داخل القراءة لولا ذلك. والثاني تنظيمي: فحلقة 4-20 mA يقرأها مسجّل، أو مدخل PLC، أو مؤشر لوحة، أو نظام إشراف وتحكم مركزي، من غير أن يحتاج أيٌّ منها إلى معرفة الحسّاس خلفها، كما يمكن اختبار الحلقة بجهاز قياس.
وطائفة المرسلات واسعة لأن هذه الأسباب تُقضى بمستويات كلفة مختلفة. فقرص يركَّب في رأس توصيل الحسّاس، ووحدة على سكة DIN للوحة، وغلاف ميداني لبيئة قاسية، وشريط عوازل على سكة بعدّة قنوات، كلها يؤدي العمل نفسه بتركيب وعزل وكثافة قنوات مختلفة. والمدخل عادةً قابل للإعداد لا ثابت، فتغطية طائفة من أنواع الحسّاسات تكون بالوحدة نفسها مع تحديد المدخل عند الطلب أو في الموقع.
ويصل المشترون إلى المُرسل من أيٍّ من الطرفين. فمن جهة الحسّاس هو الجواب عن طول مسار أو عن بيئة كثيرة التشويش. ومن جهة النظام هو الذي يجعل مدخل PLC القائم قادرًا على قراءة درجة حرارة، وعندها تكون المسألة في شكل الخرج، والعزل، والحمل، لا في الحسّاس.
كيفية قياس مُرسل درجة الحرارة
تبدأ سلسلة القياس من العنصر. فعنصر المقاومة يُقرأ بإمرار تيار إثارة صغير فيه وقياس الجهد الناتج؛ ويُُبقي هذا التيار منخفضًا حتى لا ترفع القدرة التي يُبدّدها داخل العنصر حرارةَ العنصر رفعًا يُعتدّ به. أما المزدوجة الحرارية فتُقرأ بوصفها جهدًا، ولأن ذلك الجهد يتولّد بين وصلة القياس وأطراف التوصيل التي ينتهي إليها الأسلاك، فلا بدّ من قياس حرارة تلك الأطراف والتعويض عنها.
وتُحوَّل الإشارة بعد ذلك إلى علاقة خطية وتُناسَب مع مدى الخرج. فسُلوك حسّاس RTD يتّبع منحنى منشورًا، والمزدوجة الحرارية تتّبع كثيرة حدود تخصّ رمز نوعها، والمُرسل يحمل عنه ذلك التحويل الذي كان على الجهاز المستلِم أن يفعلها. والقدرة على التمييز في المرحلة الأمامية والدقة في المُرسل مقدارتان مختلفتان: أن يكون للمحوّل قدرة على التمييز أعلى بكثير من رقم الدقة أمرٌ طبيعي، لأن المطلوب أن لا تكون القدرة على التمييز هي العامل المحدِّد، لا أن تُطابق الدقة المعلنة.
ومرحلة الخرج تقود حلقة تيار. ففي ترتيب السلكين ينقل الموصلان التغذية والإشارة معًا، والتيار الذي يسحبه المُرسل هو القياس نفسه، فيجب أن يعمل المُرسل على ما تبقّى من الجهد بعد أن تأخذ مقاومة الحلقة نصيبها. وميزانية الحلقة لذلك قيد حقيقي: فجهد التغذية، وأقلّ جهد تشغيل للمُرسل نفسه، ومقاومة الجهاز المستلِم، ومقاومة الكابل، كلها تتراكم، والنقطة التي لا يعود المُرسل قادرًا على بلوغ 20 mA هي النقطة التي يتوقّف عندها هذا الترتيب عن العمل. ولهذا يُذكر الحمل والتغذية معًا على المُرسل، ولهذا يقصّر الحمل الأكبر مسار الكابل المسموح به.
ونقطتان أخريان تقرّران هل يقيس التركيب ما ينبغي أن يقيسه. الأولى أين تقع الوصلة الباردة: فالمُرسل المركَّب في رأس الحسّاس يجعل تعويضه بجانب أطراف التوصيل، أما المركَّب في اللوحة فيعتمد على كابل تعويض يصل إليه. والثانية العزل: فحيث يلمس الحسّاس معدنًا مؤرَّضًا، أو حيث تقرأ بطاقة واحدة عدّة قنوات، يمنع المُرسل أو العازل الذي يفصل المدخل عن الخرج أن تحمل الحلقة مسارًا بين نقاط لا يجوز أن تُوصَل.
خيارات التكوين
معظم المواصفات تُحدد بهذه القرارات، لا بفئة الدقة. وكل قرار يقيد ما يليه، ولذلك تُحسم بالترتيب.
| القرار | الخيارات المطلوب حسمها | ما الذي يحسمه فعليًا |
| نوع المدخل | أنواع عناصر المقاومة ورموز أنواع الأزواج الحرارية، وتُختار عادةً في الإعداد لا بالعتاد | أيّ الحسّاسات تستطيع الوحدة قراءتها. فيجب أن يطابق المدخل الحسّاس المستعمل، فوحدة مُهيَّأة لعائلة واحدة تُبلّغ قيمة معقولة وخاطئة من العائلة الأخرى. |
| دائرة المدخل | سلكان أو ثلاثة أو أربعة لعنصر المقاومة؛ وسلك المزدوجة الحرارية مباشرة للمزدوجة الحرارية | كم يبقى من مقاومة التمديد داخل القراءة. ففي عنصر المقاومة تضيف وصلة السلكين الأسلاك إلى العنصر فتظهر إزاحة ثابتة، وتُلغي وصلة الأسلاك الثلاثة أثر الأسلاك المتساوية. |
| شكل الخرج | سلكان 4-20 mA، أو جهد بثلاثة أسلاك، أو ترتيب بأربعة أسلاك يعمل بطاقة الحلقة أو بتغذية منفصلة | ما الذي يستطيع الجهاز المستلِم قبوله، وكم موصلًا يحتاج التركيب. وترتيب السلكين هو الجواب المعتاد في العمليات، وهو الذي تتوقّعه معظم بطاقات المدخل. |
| التركيب | قرص في رأس الحسّاس، أو وحدة على سكة DIN، أو غلاف ميداني بمداخل كابلات، أو شريط عوازل بعدّة قنوات | أين يحدث التحويل، وبالتالي أين تقع الوصلة الباردة والتشويش. فالمُرسل على الرأس يقصّر مسار الإشارة الصغيرة، والوحدة على السكة تجمع القنوات في اللوحة. |
| العزل | بلا عزل، أو عزل المدخل عن الخرج، أو فصل المدخل والخرج والتغذية جميعًا | هل يوجد مسار بين دائرة الحسّاس ودائرة التحكم. فالعزل الجلفاني هو الذي يجعل الحسّاس الطافي قابلًا للقراءة، وهو الذي يمنع عدّة قنوات من التشويش على بعضها. |
| الامتداد المحدَّد | مدى درجات الحرارة المرسوم على الخرج، ويُحدَّد عند الطلب وهو قابل للتعديل عادةً | القدرة على التمييز المتاحة عبر مدى التشغيل وما الذي يحدث خارجه. فالامتداد الضيّق يميّز أدقّ ويقصّ عند حدّه أسرع، والامتداد الواسع لا يقصّ أبدًا لكنه يميّز بخشونة. |
كيفية اختيار مُرسل درجة الحرارة
| العامل | كيف تحسمه | لماذا يحسم النتيجة |
| الحسّاس المستعمل | اذكر نوع العنصر والوصلية: Pt100 بأسلاك ثلاثة، أو Pt1000 بسلكين، أو مزدوجة حرارية من النوع K. | فمنه يتفرّع إعداد المدخل وعدد الأسلاك. والخطأ فيه هو أكثر الأسباب شيوعًا لقراءة المُرسل قيمة قريبة لكنها غير صحيحة. |
| ميزانية الحلقة | اجمع مقاومة الجهاز المستلِم، ومقاومة الكابل، وأقلّ جهد تشغيل للمُرسل، ثم تحقّق هل ما زالت التغذية قادرة على قيادة 20 mA. | وهذا الحساب هو الذي يقرّر هل يعمل مُرسل السلكين أصلًا. فمقاومة مستلِم أكبر أو مسار أطول قد يُخرجان الترتيب عن قدرة التغذية، والعَرَض قراءة تتوقّف عن الارتفاع عند أعلى المدى. |
| الامتداد المحدَّد | اجعل الامتداد مدى العملية العاملة لا مدى الحسّاس الكامل. | فتُوزَّع القدرة على التمييز على الامتداد، والأضقّ يميّز أفضل داخله. وثمن ذلك أن ما يقع خارجه لا يعود مُمثَّلًا، فيجب أن تكون قيمة التشبّع متميّزة عن قراءة حقيقية. |
| أين يحدث التحويل | قرّر بين مُرسل على رأس الحسّاس ووحدة للوحة أو للسكة. | فالوحدة على الرأس تجعل التعويض عند أطراف التوصيل وتقصّر المسار الذي تقطعه الإشارة الصغيرة. أما الوحدة على السكة فتلائم عدّة قنوات في موضع واحد، وتلائم مسار كابل تعويض قائم. |
| شرط العزل | بيّن هل يلمس الحسّاس معدنًا مؤرَّضًا، وهل تتشارك عدّة قنوات بطاقة مدخل واحدة. | فالعزل هو ما يفصل بين دوائر كانت ستُوصَل من خلال الحلقة. وحيث يكون المجس ملحومًا بوعاء أو بآلة فالأمر ليس اختياريًا في العادة. |
| البيئة | اذكر درجة الحرارة المحيطة عند موضع التركيب، والرطوبة، وهل الموقع منطقة مصَنَّفة أو موضع غسيل. | فالمُرسل على الرأس يجلس عند الطرف الساخن ويرى حرارة العملية عبر الرأس، أما وحدة اللوحة فترى اللوحة. وكلاهما حدّه أدنى من حدّ الحسّاس الذي يخدمه. |
البدائل الأقرب
هذه هي الأنواع التي ينصرف إليها عادة طلب الاستفسار عن مُرسل درجة الحرارة، والنقطة التي يُحسم عندها الاختيار فعلًا.
| أقرب بديل | ما الذي يفصله عن مُرسل درجة الحرارة |
| حسّاسات درجة الحرارة RTD | هو الذي يقوم بالقياس. فليس للمُرسل عنصر حسّ من عند نفسه، لذلك يُحدَّد الاثنان معًا في العادة: الحسّاس يقرّر المدى والدقة، والمُرسل يقرّر كيف تبدو الإشارة حين تصل. |
| الأزواج الحرارية | تولّد الجهد الذي يقرأه المُرسل، وهي الحسّاس الذي أحوج ما يكون إلى مُرسل لأن إشارتها صغيرة ولا بدّ من معالجة وصلتها الباردة. وعند مسار قصير وآلة قريبة تُوصَل المزدوجة الحرارية مباشرة ولا يُركَّب مُرسل. |
| كاشفات درجة الحرارة بالمقاومة | العنصر المقاوم المجرَّد، ويورَّد مكوّنًا بأسلاك. علاقته بالمُرسل هي علاقة المجس الكامل به: المُرسل يقرأه، وحيث يُورَّد العنصر بلا رأس توصيل يُركَّب المُرسل بعيدًا عنه في العادة. |
| مؤشرات درجة الحرارة | يعرض القيمة لا يحوّلها. فالمؤشر يأخذ إشارة الحلقة أو إشارة الحسّاس ويُظهرها، والمُرسل يُنتج إشارة الحلقة التي يقرأها المؤشر؛ وكثير من أجهزة اللوحة تجمع الدورين. |
| مفاتيح درجة الحرارة | يعطي تلامسًا عند القيمة المطلوبة لا قيمة مستمرة، ويُختار للترابطات لا للقياس. وحيث يلزم القراءة والفصل معًا تأتي القراءة من مُرسل ويكون الفصل وظيفة مستقلة. |
| متحكّمات درجة الحرارة | يقرأ الحسّاس ويقود سخّانًا أو مبرّدًا نحو القيمة المطلوبة. فالمتحكّم يأخذ الحسّاس مباشرة في العادة، ولا يُضاف المُرسل أمامه إلّا حيث يطول المسار أو يجب أن تُوزَّع الإشارة. |
المُرسل هو ما يُختار أخيرًا، وهو الذي يجعل أول جواب قابلًا للتسعير. فاذكر الحسّاس، وحمل الحلقة، والتغذية، وموضع التركيب، ويتبع ذلك الباقي.
ما يجب تضمينه في الاستفسار
يمكن أن يكون الرد الأول عرض سعر بدل مجموعة من الأسئلة إذا كان الاستفسار يتضمن هذه المعلومات. وعندما لا يكون الرقم معروفًا، أرسل وصف الوظيفة وسنؤكّد ما يترتب عليه.
- نوع الحسّاس وكم موصلًا يستعمل
- مدى درجات الحرارة والامتداد المحدَّد للخرج
- الدقة المطلوبة، والمعيار الذي تُذكر بالنسبة إليه
- شكل الخرج والجهاز المستلِم، مع ممانعة مدخله
- جهد التغذية المتوفر عند موضع التركيب
- طول مسار الكابل ومقاس الموصل المركَّب فعلًا
- موضع التركيب: رأس الحسّاس، أو سكة DIN، أو غلاف ميداني، أو شريط عوازل
- عدد القنوات، وهل يجوز أن تتشارك المداخل في رجع مشترك
- العزل وأي شرط للمنطقة الخطرة
- الكمية، وميناء الوصول، وتاريخ التسليم المطلوب