Pemancar suhu adalah alat elektronik yang banyak digunakan di bidang pengendalian proses industri. Fungsi intinya adalah mengubah sinyal lemah yang terdeteksi oleh sensor suhu (seperti termokopel, resistor termal RTDS, atau termistor) menjadi sinyal proses industri standar (yang paling umum adalah sinyal arus DC 4-20mA atau sinyal digital), dan kemudian mengirimkan sinyal ini untuk menampilkan instrumen, pengontrol, sistem akuisisi data, atau aktuator yang terletak di ruang kendali atau di kejauhan.
Prinsip kerja pemancar suhu dapat diringkas menjadi langkah-langkah utama berikut:
Persepsi suhu dan pembangkitan sinyal mentah:
Sensor suhu (biasanya termokopel atau resistor termal seperti Pt100) bersentuhan langsung dengan media yang diukur untuk merasakan perubahan suhunya.
Termokopel (T/C): Berdasarkan efek Seebeck, ketika terdapat perbedaan suhu antara dua logam berbeda pada ujung pengukuran (ujung panas) dan ujung referensi (ujung dingin), potensial termoelektrik (sinyal tegangan level milivolt-, mV) sebanding dengan perbedaan suhu akan dihasilkan dalam rangkaian.
Resistansi termal (RTD): seperti Pt100, berdasarkan sifat fisik bahwa nilai resistansi konduktor logam meningkat seiring dengan kenaikan suhu (koefisien suhu positif). Perubahan suhu menyebabkan nilai resistansinya berubah (misalnya 100Ω pada 0 derajat).
Termistor: Berdasarkan karakteristik nilai resistansi bahan semikonduktor yang berubah secara signifikan terhadap suhu, termistor diklasifikasikan menjadi jenis koefisien suhu negatif (NTC) dan koefisien suhu positif (PTC).
Pengkondisian sinyal (langkah kunci):
Amplifikasi: Sinyal asli yang dihasilkan oleh sensor (perubahan level tegangan atau resistansi MV-) sangat lemah. Sirkuit elektronik di dalam pemancar pertama-tama memperkuatnya secara linier ke tingkat standar yang sesuai untuk pemrosesan selanjutnya.
Kompensasi ujung dingin (untuk termokopel): Potensi termoelektrik yang dihasilkan oleh termokopel merupakan fungsi dari perbedaan suhu antara ujung panas dan ujung dingin (ujung referensi, biasanya terletak di terminal internal pemancar). Untuk mendapatkan pengukuran suhu yang akurat (relatif terhadap 0 derajat), pemancar perlu mengukur suhu sebenarnya pada terminalnya (suhu ujung dingin), menghitung potensi termoelektrik yang perlu dikompensasi berdasarkan suhu ini, dan menerapkannya (atau proses yang setara) ke sinyal asli, sehingga menghilangkan kesalahan yang disebabkan oleh perubahan suhu ujung dingin.
Linearisasi: Hubungan suhu/potensial/resistansi termoelektrik antara termokopel dan resistor termal bukanlah garis lurus sempurna namun memiliki tingkat nonlinier tertentu. Pemancar biasanya menyimpan kurva linearisasi yang sesuai dengan jenis sensor di dalamnya (atau menghitungnya menggunakan rumus). Sinyal yang diperkuat/dikompensasi dilinearisasi untuk mewakili nilai suhu yang diukur secara langsung dan linier.
Pemfilteran-lolos rendah: Ini menghilangkan kebisingan{{1}frekuensi tinggi yang mungkin ada dalam sinyal (seperti interferensi elektromagnetik, interferensi getaran, dll.) untuk meningkatkan stabilitas dan akurasi sinyal.
Konversi sinyal
Mengubah sinyal analog (tegangan) yang telah dikondisikan (diperkuat, dikompensasi, dilinearisasi, disaring) dan secara tepat mewakili suhu yang diukur menjadi sinyal keluaran standar industri.
Sinyal keluaran yang paling umum digunakan adalah sinyal arus 4-20mA: sinyal arus yang dikonversi mengalir melalui loop. Suhu nol atau batas bawah kisaran biasanya setara dengan 4mA, dan suhu skala penuh setara dengan 20mA. Mengapa 4-20mA?
Offset nol 4mA: Dengan mudah dapat membedakan sinyal rendah yang benar-benar efektif (4mA) dari kesalahan jalur pemutusan sensor (0mA).
Anti-interferensi yang kuat: Dibandingkan dengan sinyal tegangan, sinyal arus tidak sensitif terhadap perubahan hambatan kabel dan penurunan tegangan selama transmisi-jarak jauh dan kecil kemungkinannya untuk diganggu oleh gangguan elektromagnetik.
Catu daya dua{0}}kabel: Banyak pemancar mengadopsi desain dua-kabel, yaitu menyediakan daya dan mengirimkan sinyal arus secara bersamaan melalui dua kabel. Nilai minimum 4mA memastikan persyaratan arus operasi minimum pemancar (biasanya disebut sebagai "titik nol aktif").
Transmisi sinyal
Sinyal standar yang dikonversi (seperti 4-20mA) ditransmisikan ke ujung jarak jauh melalui kabel. Karena karakteristiknya yang terstandarisasi, ruang kendali atau PLCS dan peralatan lainnya dapat langsung menerima dan memproses sinyal ini untuk:
Menampilkan nilai suhu (di meja panel, ruang operator DCS/SCADA).
Masukan ke pengontrol (seperti pengontrol PID) untuk operasi dan regulasi logis.
Disimpan dalam database historis atau digunakan untuk penilaian alarm.
Menggerakan aktuator (jika kontrol berbasis suhu-diperlukan).
