أنا. مقدمة
في أنظمة الأتمتة والتحكم الصناعية، تعد أجهزة الإرسال وأجهزة الاستشعار مكونات لا غنى عنها. على الرغم من أن كل منهم يلعب أدوارًا مهمة في النظام، إلا أن هناك اختلافات كبيرة بينهم من حيث الوظيفة والبنية والاستخدام. تهدف هذه المقالة إلى استكشاف الاختلافات بين أجهزة الإرسال وأجهزة الاستشعار بعمق لمساعدة القراء على فهم هذين المكونين الرئيسيين وتطبيقهما بشكل أفضل.
ثانيا. نظرة عامة أساسية على أجهزة الاستشعار
التعريف: جهاز الاستشعار هو جهاز أو جهاز قادر على كشف كمية معينة مقاسة وتحويلها إلى إشارة قابلة للاستخدام وفق قانون معين. يتكون عادةً من عنصر استشعار ومحول طاقة، وهو يكتشف معلومات حول الكمية المقاسة ويحولها إلى إشارة كهربائية أو أي شكل آخر مطلوب من المخرجات وفقًا لقانون محدد.
التصنيف: يمكن تصنيف أجهزة الاستشعار بطرق مختلفة بناءً على الكمية المادية التي يتم قياسها ومبادئ تشغيلها. تتضمن طرق التصنيف الشائعة التصنيف حسب الكمية الفيزيائية التي يتم قياسها (على سبيل المثال، درجة الحرارة والضغط ومعدل التدفق، وما إلى ذلك) وحسب مبدأ التشغيل (على سبيل المثال، الكهرومغناطيسي، الكهروضوئي، وما إلى ذلك).
الوظيفة: تتمثل الوظيفة الأساسية لجهاز الاستشعار في تحويل-الكميات الفيزيائية غير الكهربائية إلى إشارات كهربائية لتسهيل العمليات مثل النقل والمعالجة والتخزين والعرض والتسجيل والتحكم. إنه بمثابة الخطوة الحاسمة الأولى في تحقيق الكشف التلقائي والتحكم الآلي.
ثالثا. نظرة عامة أساسية على أجهزة الإرسال
التعريف: تطورت أجهزة الإرسال من أجهزة الاستشعار؛ يُشار إلى أي مستشعر قادر على إخراج إشارة قياسية على أنه جهاز إرسال. الإشارة القياسية هي الإشارة التي يتوافق شكلها ونطاق الكميات الفيزيائية مع المعايير الدولية. تتمثل الوظيفة الأساسية لجهاز الإرسال في تحويل إخراج الإشارة الكهربائية غير القياسية بواسطة المستشعر إلى إشارة كهربائية قياسية، مما يسهل الإرسال والاستقبال/المعالجة عن بعد بواسطة الأجهزة الثانوية.
التصنيف: يمكن تصنيف أجهزة الإرسال إلى نوعين بناءً على نوع إشارة الخرج: خرج التيار- وخرج الجهد-. تعمل أجهزة إرسال الإخراج الحالية-كمصادر تيار ثابتة-وهي مناسبة للإرسال لمسافات طويلة-؛ تعمل أجهزة إرسال الجهد الكهربي- كمصادر جهد ثابت- وهي مناسبة للإرسال لمسافات قصيرة - والتطبيقات التي تتضمن أدوات متعددة متصلة على التوازي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصنيف أجهزة الإرسال إلى أنواع هوائية وكهربائية بناءً على مصدر الطاقة المستخدم.
مبدأ التشغيل: تعمل أجهزة الإرسال على أساس مبدأ ردود الفعل السلبية وتتكون في المقام الأول من قسم القياس، ومكبر الصوت، وقسم ردود الفعل. يقوم قسم القياس بالكشف عن المتغير المقاس وتحويله إلى إشارة دخل يمكن قبولها بواسطة مكبر الصوت؛ يقوم مكبر الصوت بمقارنة إشارة الإدخال بإشارة التغذية المرتدة ويقوم بتضخيمها؛ يقوم قسم التغذية المرتدة بتحويل إشارة خرج جهاز الإرسال إلى إشارة تغذية مرتدة ويعيدها إلى طرف الإدخال.
رابعا. الاختلافات بين أجهزة الإرسال وأجهزة الاستشعار
الاختلافات الوظيفية:
المستشعر: وظيفته الأساسية هي تحويل-الكميات الفيزيائية غير الكهربائية إلى إشارات كهربائية، وبالتالي تمكين اكتشاف الإشارة وتحويلها.
جهاز الإرسال: بناءً على المستشعر، يقوم بتحويل الإشارات الكهربائية غير القياسية- إلى إشارات كهربائية قياسية لتسهيل الإرسال والاستقبال/المعالجة عن بعد بواسطة الأجهزة الثانوية.
الاختلافات الهيكلية:
المستشعر: يتكون عادةً من عنصر استشعار وعنصر تحويل، وله بنية بسيطة نسبيًا.
جهاز الإرسال: بالإضافة إلى عنصر الاستشعار وعنصر التحويل الموجود في جهاز الاستشعار، فهو يشتمل على هياكل دوائر معقدة مثل مكبرات الصوت وأقسام التغذية الراجعة.
الاختلافات في الاستخدام:
المستشعر: عادةً ما يكون على اتصال مباشر بالجسم المُقاس للحصول على الإشارة الأولية.
جهاز الإرسال: يُستخدم عادةً مع جهاز استشعار، حيث يستقبل إشارة خرج جهاز الاستشعار ويقوم بتحويلها ومعالجتها.
الاختلافات في إخراج الإشارة:
المستشعر: يُخرج إشارات كهربائية-غير قياسية، مثل الإشارات التناظرية أو الرقمية.
جهاز الإرسال: يقوم بإخراج الإشارات الكهربائية القياسية، مثل إشارة تيار 4-20 مللي أمبير أو إشارة جهد 1-5 فولت.
الاختلافات في سيناريوهات التطبيق:
الحساس: يستخدم على نطاق واسع في أنظمة القياس والتحكم المختلفة، مثل قياس الكميات الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق.
جهاز الإرسال: يستخدم عادة في المواقف التي تحتاج فيها إشارات الاستشعار إلى تحويلها إلى إشارات قياسية للإرسال والمعالجة عن بعد، كما هو الحال في الأتمتة الصناعية وأنظمة أتمتة البناء.
خامسا ملخص
تلعب أجهزة الإرسال وأجهزة الاستشعار أدوارًا مهمة في أنظمة الأتمتة والتحكم الصناعية. كمصدر للإشارة، تقوم أجهزة الاستشعار بتحويل الكميات الفيزيائية غير الكهربائية إلى إشارات كهربائية؛ تقوم أجهزة الإرسال، بناءً على مخرجات المستشعر، بتحويل الإشارات الكهربائية غير القياسية -إلى إشارات كهربائية قياسية لتسهيل الإرسال والاستقبال/المعالجة عن بعد بواسطة الأجهزة الثانوية. من خلال الفهم الشامل للاختلافات بين الاثنين وسيناريوهات التطبيق الخاصة بهما، يمكننا تحديد واستخدام هذين المكونين الرئيسيين بشكل أفضل لتحسين استقرار النظام وموثوقيته.