I. Wprowadzenie
W automatyce przemysłowej i systemach sterowania przetworniki i czujniki są niezbędnymi elementami. Chociaż każdy z nich odgrywa ważną rolę w systemie, istnieją między nimi znaczne różnice pod względem funkcji, struktury i zastosowania. Celem tego artykułu jest dogłębne zbadanie różnic między przetwornikami i czujnikami, aby pomóc czytelnikom lepiej zrozumieć i zastosować te dwa kluczowe elementy.
II. Podstawowy przegląd czujników
Definicja: Czujnik to urządzenie lub aparat zdolny do wykrywania określonej wielkości mierzonej i przekształcania jej na użyteczny sygnał zgodnie z określonym prawem. Zwykle składający się z elementu czujnikowego i przetwornika, wykrywa informacje o mierzonej wielkości i przetwarza je na sygnał elektryczny lub inną wymaganą formę sygnału wyjściowego zgodnie z określonym prawem.
Klasyfikacja: Czujniki można klasyfikować na różne sposoby w oparciu o mierzoną wielkość fizyczną i zasadę działania. Typowe metody klasyfikacji obejmują kategoryzację według mierzonej wielkości fizycznej (np. temperatury, ciśnienia, natężenia przepływu itp.) i zasady działania (np. elektromagnetyczna, fotoelektryczna itp.).
Funkcja: podstawową funkcją czujnika jest przekształcanie-nieelektrycznych wielkości fizycznych na sygnały elektryczne w celu ułatwienia operacji, takich jak przesyłanie, przetwarzanie, przechowywanie, wyświetlanie, nagrywanie i sterowanie. Służy jako pierwszy krytyczny krok w osiągnięciu automatycznego wykrywania i automatycznej kontroli.
III. Podstawowy przegląd nadajników
Definicja: Nadajniki wyewoluowały z czujników; każdy czujnik zdolny do wysyłania standardowego sygnału nazywany jest nadajnikiem. Sygnał standardowy to taki, którego postać i zakres wielkości fizycznych są zgodne ze standardami międzynarodowymi. Podstawową funkcją nadajnika jest przekształcanie-niestandardowego sygnału elektrycznego wysyłanego przez czujnik na standardowy sygnał elektryczny, co ułatwia zdalną transmisję i odbiór/przetwarzanie przez instrumenty wtórne.
Klasyfikacja: Nadajniki można podzielić na dwa typy w zależności od typu sygnału wyjściowego: wyjście prądowe- i wyjście napięciowe-. Przetworniki-wyjścia prądowego działają jako źródła-prądu stałego i nadają się do transmisji-na duże odległości; Przetworniki wyjściowe-napięciowe działają jako źródła-stałego napięcia i nadają się do transmisji-na małe odległości oraz do zastosowań obejmujących wiele przyrządów połączonych równolegle. Ponadto przetworniki można podzielić na pneumatyczne i elektryczne w zależności od użytego źródła energii.
Zasada działania: Przetworniki działają w oparciu o zasadę ujemnego sprzężenia zwrotnego i składają się głównie z sekcji pomiarowej, wzmacniacza i sekcji sprzężenia zwrotnego. Sekcja pomiarowa wykrywa mierzoną wielkość i przetwarza ją na sygnał wejściowy, który może zostać zaakceptowany przez wzmacniacz; wzmacniacz porównuje sygnał wejściowy z sygnałem sprzężenia zwrotnego i wzmacnia go; sekcja sprzężenia zwrotnego przekształca sygnał wyjściowy nadajnika na sygnał sprzężenia zwrotnego i zwraca go do końca wejściowego.
IV. Różnice między nadajnikami i czujnikami
Różnice funkcjonalne:
Czujnik: jego podstawową funkcją jest przekształcanie-nieelektrycznych wielkości fizycznych na sygnały elektryczne, umożliwiając w ten sposób wykrywanie i konwersję sygnału.
Nadajnik: bazując na czujniku, konwertuje-niestandardowe sygnały elektryczne na standardowe sygnały elektryczne, aby ułatwić zdalną transmisję i odbiór/przetwarzanie przez instrumenty wtórne.
Różnice strukturalne:
Czujnik: zazwyczaj składa się z elementu czujnikowego i elementu przetwarzającego, o stosunkowo prostej konstrukcji.
Nadajnik: Oprócz elementu czujnikowego i elementu przetwarzającego znajdującego się w czujniku, zawiera on złożone struktury obwodów, takie jak wzmacniacze i sekcje sprzężenia zwrotnego.
Różnice w użyciu:
Czujnik: Zwykle wchodzi w bezpośredni kontakt z mierzonym obiektem w celu uzyskania nieprzetworzonego sygnału.
Nadajnik: Zwykle używany w połączeniu z czujnikiem, odbiera sygnał wyjściowy czujnika oraz przetwarza go i przetwarza.
Różnice w wyjściu sygnału:
Czujnik: wysyła-niestandardowe sygnały elektryczne, takie jak sygnały analogowe lub cyfrowe.
Nadajnik: Wysyła standardowe sygnały elektryczne, takie jak sygnał prądowy 4–20 mA lub sygnał napięciowy 1–5 V.
Różnice w scenariuszach zastosowań:
Czujnik: Szeroko stosowany w różnych systemach pomiarowych i kontrolnych, takich jak pomiar wielkości fizycznych, takich jak temperatura, ciśnienie i przepływ.
Nadajnik: Zwykle używany w sytuacjach, gdy sygnały czujników wymagają konwersji na sygnały standardowe w celu zdalnej transmisji i przetwarzania, np. w systemach automatyki przemysłowej i automatyki budynków.
V. Podsumowanie
Zarówno przetworniki, jak i czujniki odgrywają ważną rolę w automatyce przemysłowej i systemach sterowania. Jako źródło sygnału czujniki przekształcają-nieelektryczne wielkości fizyczne na sygnały elektryczne; nadajniki, w oparciu o sygnał wyjściowy czujnika, dodatkowo przekształcają-niestandardowe sygnały elektryczne w standardowe sygnały elektryczne, aby ułatwić zdalną transmisję i odbiór/przetwarzanie przez instrumenty wtórne. Dzięki dokładnemu zrozumieniu różnic między nimi i scenariuszy ich zastosowań możemy lepiej wybrać i wykorzystać te dwa kluczowe komponenty w celu poprawy stabilności i niezawodności systemu.