Proses vericisi, çeşitli endüstriyel uygulamalarda önemli bir araçtır; basınç, sıcaklık, akış ve seviye gibi proses değişkenlerinin ölçülmesinde ve iletilmesinde önemli bir rol oynar. Lider bir proses vericisi tedarikçisi olarak, bu olağanüstü cihazların çalışma prensiplerini derinlemesine inceleyeceğim ve endüstriyel proseslerin verimliliğine ve güvenliğine nasıl katkıda bulunduklarına ışık tutacağım için heyecanlıyım.
Proses Vericisinin Temel Bileşenleri
Çalışma mekanizmasını keşfetmeden önce, bir süreç vericisinin temel bileşenlerini anlayalım. Tipik bir proses vericisi bir algılama elemanından, bir sinyal koşullandırma devresinden ve bir iletişim arayüzünden oluşur.
Algılama elemanı vericinin kalbidir ve fiziksel süreç değişkenini elektrik sinyaline dönüştürmekten sorumludur. Ölçülen değişkene bağlı olarak farklı tipte algılama elemanları kullanılır. Örneğin bir basınç vericisi, basıncı ölçmek için bir gerinim ölçer, bir kapasitif sensör veya bir piezoelektrik sensör kullanabilir.
Sinyal koşullandırma devresi, algılama elemanından gelen elektrik sinyalini işler, güçlendirir, filtreler ve standartlaştırılmış bir çıkış sinyali üretmek için doğrusallaştırır. Bu çıkış sinyali tipik olarak uzun mesafelerde kolaylıkla iletilebilen 4-20 mA akım döngüsü veya dijital sinyal biçimindedir.
İletişim arayüzü, vericinin programlanabilir mantık denetleyicisi (PLC) veya dağıtılmış kontrol sistemi (DCS) gibi kontrol sistemindeki diğer cihazlarla iletişim kurmasına olanak tanır. Yaygın iletişim protokolleri HART, Modbus ve Profibus'u içerir.
Basınç Vericisinin Çalışma Prensipleri
Bir proses vericisinin çalışma prensiplerini göstermek için örnek olarak bir basınç vericisini ele alalım. Basınç vericileri, sıvı ve gazların basıncını ölçmek için petrol ve gaz, kimya ve enerji üretimi gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Algılama elemanı
Daha önce de belirtildiği gibi, basınç vericilerinde kullanılan çeşitli tipte algılama elemanları vardır. En yaygın türlerden biri gerinim ölçerdir. Gerinim ölçer, mekanik strese maruz kaldığında elektrik direncini değiştiren ince bir tel veya folyodur. Algılama elemanına basınç uygulandığında deformasyona neden olur ve bu da gerinim ölçerin direncini değiştirir.
Başka bir algılama elemanı türü kapasitif sensördür. Kapasitif bir sensör, bir dielektrik malzeme ile ayrılmış iki paralel plakadan oluşur. Algılama elemanına basınç uygulandığında plakalar arasındaki mesafede bir değişikliğe neden olur ve bu da sensörün kapasitansını değiştirir.
Sinyal Koşullandırma
Algılama elemanı basıncı bir elektrik sinyaline dönüştürdüğünde, sinyal düzenleme devresi, standartlaştırılmış bir çıkış sinyali üretmek için sinyali işler. Sinyal koşullandırma devresi tipik olarak bir amplifikatör, bir filtre ve bir doğrusallaştırıcı içerir.
Amplifikatör, elektrik sinyalinin genliğini kolayca ölçülebilecek ve işlenebilecek bir seviyeye yükseltir. Filtre, sinyaldeki gürültüyü veya paraziti ortadan kaldırarak çıkış sinyalinin doğru ve güvenilir olmasını sağlar. Doğrusallaştırıcı, sinyaldeki herhangi bir doğrusalsızlığı düzelterek çıkış sinyalinin giriş basıncıyla orantılı olmasını sağlar.
İletişim
Sinyal koşullandırma devresi elektrik sinyalini işledikten sonra iletişim arayüzü çıkış sinyalini kontrol sistemine iletir. Daha önce de belirtildiği gibi yaygın iletişim protokolleri HART, Modbus ve Profibus'u içerir.
HART protokolü, aynı iki kablolu döngü üzerinden hem analog hem de dijital iletişime izin veren hibrit bir iletişim protokolüdür. Modbus protokolü, endüstriyel otomasyon uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir seri iletişim protokolüdür. Profibus protokolü, Avrupa'da yaygın olarak kullanılan bir fieldbus protokolüdür.
Sıcaklık Vericisinin Çalışma Prensipleri
Sıcaklık vericileri çeşitli endüstriyel uygulamalarda sıvıların, gazların ve katıların sıcaklığını ölçmek için kullanılır. Sıcaklık vericisinin çalışma prensipleri basınç vericisinin çalışma prensiplerine benzer ancak algılama elemanı farklıdır.
Algılama elemanı
Sıcaklık vericilerinde kullanılan en yaygın algılama elemanı tipi termokupldur. Bir termokupl, bir uçta birleştirilen iki farklı metalden oluşur. İki metalin birleşimi ısıtıldığında veya soğutulduğunda, bağlantı noktası ile termokuplun diğer ucu arasındaki sıcaklık farkıyla orantılı bir voltaj üretilir.
Sıcaklık vericilerinde kullanılan diğer bir algılama elemanı türü de direnç sıcaklık dedektörüdür (RTD). RTD, sıcaklıktaki bir değişikliğe maruz kaldığında elektrik direncini değiştiren bir tel veya filmdir. Bir RTD'nin direnci tipik olarak sıcaklıkla orantılıdır ve direnç ile sıcaklık arasındaki ilişki, direnç sıcaklık katsayısı (TCR) olarak bilinir.
Sinyal Koşullandırma
Algılama elemanı sıcaklığı bir elektrik sinyaline dönüştürdüğünde, sinyal düzenleme devresi, standartlaştırılmış bir çıkış sinyali üretmek için sinyali işler. Sinyal koşullandırma devresi tipik olarak bir amplifikatör, bir filtre ve bir doğrusallaştırıcı içerir.
Amplifikatör, elektrik sinyalinin genliğini kolayca ölçülebilecek ve işlenebilecek bir seviyeye yükseltir. Filtre, sinyaldeki gürültüyü veya paraziti ortadan kaldırarak çıkış sinyalinin doğru ve güvenilir olmasını sağlar. Doğrusallaştırıcı, sinyaldeki herhangi bir doğrusalsızlığı düzelterek çıkış sinyalinin giriş sıcaklığıyla orantılı olmasını sağlar.
İletişim
Sinyal koşullandırma devresi elektrik sinyalini işledikten sonra iletişim arayüzü çıkış sinyalini kontrol sistemine iletir. Daha önce de belirtildiği gibi yaygın iletişim protokolleri HART, Modbus ve Profibus'u içerir.
Akış Vericisinin Çalışma Prensipleri
Akış vericileri, çeşitli endüstriyel uygulamalarda sıvı ve gazların akış hızını ölçmek için kullanılır. Her biri farklı bir çalışma prensibine dayanan çeşitli tipte akış vericileri mevcuttur.
Fark Basınç Akış Transmitteri
Akış vericilerinin en yaygın türlerinden biri diferansiyel basınç akış vericisidir. Diferansiyel basınç akış vericisi, bir delik plakası veya bir venturi tüpü gibi bir akış kısıtlaması boyunca basınç farkını ölçerek akış hızını ölçer.
Diferansiyel basınç akış vericisinin çalışma prensibi, bir akışkanın hızı arttıkça basıncının azaldığını belirten Bernoulli denklemine dayanmaktadır. Akışkan akış kısıtlamasından aktığında hızı artar ve basınç düşer. Akış kısıtlaması boyunca diferansiyel basınç, akış hızının karesiyle orantılıdır.
Diferansiyel basınç, tipik olarak kapasitif veya gerinim ölçer sensörü olan bir fark basınç sensörüyle ölçülür. Diferansiyel basınç sensöründen gelen çıkış sinyali daha sonra sinyal koşullandırma devresi tarafından işlenerek akış hızıyla orantılı standartlaştırılmış bir çıkış sinyali üretilir.
Ultrasonik Akış Verici
Başka bir akış vericisi tipi ultrasonik akış vericisidir. Bir ultrasonik akış vericisi, bir ultrasonik sinyalin sıvı içinde yukarı ve aşağı yönde hareket etmesi için geçen süreyi ölçerek akış hızını ölçer.
Ultrasonik akış vericisinin çalışma prensibi Doppler etkisine veya geçiş süresi prensibine dayanmaktadır. Doppler etkisi yönteminde ultrasonik sinyal, sıvıdaki parçacıklardan veya kabarcıklardan yansıtılır ve akış hızını belirlemek için yansıyan sinyalin frekans kayması ölçülür. Geçiş süresi ilkesi yönteminde, ultrasonik sinyal, akışkanın yukarı ve aşağı yönünde iletilir ve akış hızını belirlemek için sinyalin geçiş süresindeki fark ölçülür.
Ultrasonik akış sensöründen gelen çıkış sinyali daha sonra sinyal koşullandırma devresi tarafından işlenerek akış hızıyla orantılı standartlaştırılmış bir çıkış sinyali üretilir.
Seviye Transmiterinin Çalışma Prensipleri
Seviye vericileri tank, kap ve silolardaki sıvı ve katı maddelerin seviyesini ölçmek için kullanılır. Her biri farklı bir çalışma prensibine dayanan çeşitli tipte seviye vericileri mevcuttur.
Basınç Seviyesi Transmitteri
En yaygın seviye verici türlerinden biri basınç seviyesi vericisidir. Basınç seviyesi vericisi, tankın veya kabın tabanındaki basıncı ölçerek bir sıvının seviyesini ölçer.
Basınç seviyesi vericisinin çalışma prensibi, bir sıvı kolonunun tabanındaki basıncın, sıvı kolonunun yüksekliği ve sıvının yoğunluğu ile orantılı olduğunu belirten hidrostatik basınç denklemine dayanmaktadır. Basınç, tipik olarak kapasitif veya gerinim ölçer sensörü olan bir basınç sensörüyle ölçülür.
Basınç sensöründen gelen çıkış sinyali daha sonra sinyal koşullandırma devresi tarafından işlenerek sıvı seviyesiyle orantılı standartlaştırılmış bir çıkış sinyali üretilir.
Ultrasonik Seviye Transmitteri
Bir diğer seviye vericisi tipi ise ultrasonik seviye vericisidir. Ultrasonik seviye vericisi, bir ultrasonik sinyalin sensörden sıvının veya katının yüzeyine ve geri gitmesi için geçen süreyi ölçerek bir sıvının veya katının seviyesini ölçer.
Ultrasonik seviye vericisinin çalışma prensibi uçuş süresi prensibine dayanmaktadır. Ultrasonik sinyal sensörden sıvı veya katının yüzeyine iletilir ve yansıyan sinyal sensör tarafından alınır. Sinyalin yüzeye gidip geri gelmesi için geçen süre ölçülür ve sesin ortamdaki hızına göre yüzeye olan mesafe hesaplanır.
Ultrasonik seviye sensöründen gelen çıkış sinyali daha sonra sinyal koşullandırma devresi tarafından işlenerek sıvı veya katının seviyesiyle orantılı standart bir çıkış sinyali üretilir.
Çözüm
Sonuç olarak proses vericileri, çeşitli endüstriyel uygulamalarda basınç, sıcaklık, akış ve seviye gibi proses değişkenlerinin doğru ve güvenilir ölçümlerini sağlayan temel araçlardır. Mühendisler ve teknisyenler, bu cihazların çalışma prensiplerini anlayarak uygulamaları için doğru vericiyi seçebilir ve doğru kurulumunu ve çalışmasını sağlayabilirler.
Lider proses vericisi tedarikçisi olarak geniş bir yelpazede yüksek kaliteli vericiler sunuyoruz:Metal Kapasitif Fark Basınç TransmitteriVeMutlak / Gösterge Basınç Transmitteri. Vericilerimiz en zorlu endüstriyel gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlanmıştır ve kalite ve müşteri hizmetlerine olan bağlılığımızla desteklenmektedir.
Proses vericilerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız veya özel uygulama gereksinimlerinizi görüşmek istiyorsanız lütfen bizimle iletişime geçin. Uzman ekibimiz, ihtiyaçlarınıza uygun doğru vericiyi seçmenize ve hak ettiğiniz destek ve hizmeti sağlamanıza yardımcı olmaktan mutluluk duyacaktır.
Referanslar
- Proses Enstrümantasyon Teknolojisi, Bela G. Liptak
- Endüstriyel Enstrümantasyon ve Kontrol El Kitabı, Thomas G. Beckwith, Roy D. Marangoni ve John H. Lienhard
- Enstrümantasyon, Ölçüm ve Analiz, Jack D. Douglas ve Donald M. Montgomery
