ترانسمیتر دما و رطوبت چیست؟و چه کاربردی دارد؟

ترانسمیتر دما و رطوبت چیست؟

در کارخانجات صنعتی که پروسه تولید به صورت گسترده در حال انجام است تجهیزات و دستگاههای اندازه گیری و کنترلی جهت نظارت بر تولید به طور متمرکز با سیستم های مانیتورینگ در اتاق فرمان انجام می پذیرد به طوری که تمامی پروسه تولید با المان های موجود، در دسترس کنترل کننده قرار دارند. تا در مواقع لازم نظارت و یا کنترل متغیرها در تمامی نقاط کارخانه صورت پذیرد. در چنین مواردی لازم است سیگنال ها و فرمان ها از مکان مورد نظر به اتاق کنترل انتقال یابد که برای این امکان از تجهیزاتی به نام ترانسمیتر استفاده می شود، ترانسمیتر از ترکیب دوکلمه ای انتقال (Transfer) و اندازه گیری (Metering) تشکیل شده است و به معنی تجهیزی می باشد که بتواند کمیت فیزیکی را اندازه گیری کرده و سپس سیگنال اندازه گیری شده را برای کنترل کننده ارسال نماید، بنابراین ترانسمیتر دما و رطوبت دستگاهی است که برای اندازه گیری و انتقال داده های مربوط به دما و رطوبت نسبی در محیط اطراف طراحی شده است.این ترانسمیترها معمولاً شامل سنسورهایی برای تشخیص این پارامترها و یک ماژول الکترونیکی برای تبدیل اندازه‌گیری‌ها به سیگنال‌هایی هستند که می‌توانند به سیستم‌های نظارت یا کنترل منتقل شوند.  ویژگی های کلیدی ترانسمیترهای دما و رطوبت، اغلب شامل دقت بالا، مانیتورینگ در لحظه و سازگاری با پروتکل های ارتباطی مختلف مانند سیگنال های آنالوگ، Modbus یا اتصال بی سیم است، که نوع این پروتکلهای ارتباطی،نوع خروجی و در نتیجه انواع مختلف ترانسمیتر دما و رطوبت را تعیین می کند.

نحوه عملکرد ترانسمیتر دما و رطوبت چگونه است؟

یک ترانسمیتر دما و رطوبت از چندین بخش کلیدی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در اندازه‌گیری، پردازش و انتقال داده‌های دما و رطوبت دارند. در اینجا اجزای اصلی و عملکرد آنها را توضیح میدهیم.

سنسور دما: دمای محیط را با استفاده از فناوری هایی مانند ترمیستور، RTD یا ترموکوپل اندازه گیری می کند.

سنسور رطوبت: رطوبت نسبی را تشخیص می دهد، اغلب با استفاده از حسگرهای خازنی، مقاومتی یا هدایت حرارتی.

به منظور آشنایی با پارامترهای رطوبت ازجمله رطوبت نسبی که توسط ترانسمیترهای دما و رطوبت اندازه گیری می شود، در زیر تعدادی از متغیرهای رطوبت را به طور خلاصه شرح میدهیم تا به طور کلی متوجه شویم که رطوبت چیست؟

رطوبت مطلق: مقدار بخار آب موجود در واحد حجم از هوا را رطوبت مطلق می‌گویند. واحد آن گرم بر متر مکعب یا میلی گرم در لیتر است. اگر فشار هوا p و فشار بخار آب e باشد، فشار هوای خشک (p – e) خواهد شد.

رطوبت اشباع: اگر مقدار حداکثر بخار آب در دمای ثابتی وارد هوا شود، گویند هوا در این درجه حرارت از بخار آب اشباع شده و دارای رطوبت اشباع می‌باشد: فشار یا کشش بخار آب را در این حالت فشار بخار اشباع شده در درجه حرارت مزبور می‌نامند.

رطوبت نسبی: بنا به تعریف، رطوبت نسبی، نسبت رطوبت مطلق در دمای t به رطوبت اشباع در همان دما می‌نامند. به عبارت دیگر نسبت بخار آب موجود در حجم معینی از هوا در دمای t به وزن ماکزیمم بخار آبی که می‌تواند در همین حجم در دمای t داشته باشد را رطوبت نسبی می‌گویند.

تغییرات رطوبت نسبی: تغییرات شبانه روزی رطوبت نسبی برعکس تغییرات شبانه روزی درجه حرارت است. ماکزیمم آن کمی قبل از طلوع آفتاب و مینیمم آن در حدود ساعت 2 بعد از ظهر است. تغییرات سالانه رطوبت نسبی منظم نیست و نسبت به موقعیت منطقه تغییر می‌کند. رطوبت نسبی نسبت به ارتفاع نیز کاملا نامنظم است و نمی‌توان قاعده خاصی برای آن بیان کرد. بطوری که ممکن است در اطراف یک ابر رطوبت نسبی صد در صد باشد و در فاصله کمی از آن خیلی کمتر از این مقدار باشد.

نقطه شبنم: اگر دمای هوا به درجه‌ای برسد که در آن هوای مفروض صد در صد از بخار آب اشباع گردد (فشار ثابت)، چنین درجه‌ای به نقطه شبنم موسوم است. برای اندازه گیری ابتدایی نقطه شبنم در یک ظرف که جداره خارجی آن کاملا صیقلی باشد، اختیار کرده و مخلوط آب و یخ در آن قرار می‌دهیم. هرگاه روی جدار خارجی ظرف با هوای مورد نظر در تماس است. به تدریج ذرات بخار آب به صورت مایع (شبنم) پیدا شده، در دمای آب را بوسیله دماسنج تعیین می‌کنیم این دما درجه اشباع یا نقطه شبنم است.

نقش سنسورهای دما و رطوبت : این سنسورها هسته سیستم هستند و شرایط محیطی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند.

مدار سیگنال : سیگنال های خام سنسورها را تقویت، فیلتر و پردازش می کند تا داده های دقیق و پایدار را تضمین کند.

نقش مدار سیگنال : سیگنال های سنسور را برای دیجیتالی شدن و انتقال آماده می کند و نویز و خطاها را به حداقل می رساند.

میکروکنترلر یا پردازنده :سیگنال های آنالوگ از سنسورها را به داده های دیجیتال تبدیل می کند. همچنین ممکن است محاسباتی مانند نقطه شبنم یا رطوبت مطلق را انجام دهد.

نقش میکروکنترلر: به عنوان مغز سیستم عمل می کند و پردازش داده ها و ارتباطات را مدیریت می کند.

ماژول ارتباطات : رابط هایی مانند خروجی های آنالوگ (4-20 میلی آمپر، 0-10 ولت)، پروتکل های دیجیتال (Modbus، BACnet)، یا گزینه های بی سیم (Wi-Fi، بلوتوث).

نقش ماژول ارتباط: انتقال داده ها را به سیستم های خارجی مانند کنترلرها، نمایشگرها یا پلتفرم های ابری فعال می کند.

واحد نمایش (اختیاری) :خوانش زمان واقعی دما و رطوبت را بر روی صفحه نمایش LCD یا LED ارائه می دهد.

نقش واحد نمایش: امکان نظارت را بدون نیاز به سیستم های خارجی فراهم می کند.

منبع تغذیه: ممکن است از باتری، برق اصلی یا برق از طریق اترنت (PoE) استفاده کند.

نقش منبع تغذیه: انرژی لازم برای عملکرد همه اجزا را فراهم می کند.

محفظه: از اجزای داخلی در برابر عوامل محیطی مانند گرد و غبار، رطوبت و آسیب فیزیکی محافظت می کند.

نقش محفظه: دوام و عملکرد قابل اعتماد را در شرایط مختلف تضمین می کند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در صنایع مختلف

ترانسمیترهای رطوبت و دما به طور گسترده در کاربردهایی مانند سیستم های HVAC، فرآیندهای صنعتی، گلخانه ها، آزمایشگاه ها و مراکز داده برای اطمینان از شرایط محیطی بهینه استفاده می شوند و خرید ترانسمیتر دما و رطوبت در این صنایع معمول می باشد.در زیر به کاربرد ترانسمیترهای دما و رطوبت در این صنایع می پردازیم:

 کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در HVAC (گرمایش، تهویه، و تهویه مطبوع)

ترنسمیترهای دما و رطوبت برای نظارت و کنترل دما و رطوبت در ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می شوند.

اهمیت: راحتی فضای داخلی، بهره وری انرژی، و عملکرد مناسب سیستم های HVAC را تضمین می کند، در حالی که از مسائلی مانند رشد قارچ یا خشکی بیش از حد جلوگیری می کند.

 کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در کشاورزی و گلخانه

استفاده: این ترنسمیترها شرایط محیطی حیاتی برای رشد محصول، مانند سطح دما و رطوبت را کنترل می‌کنند.

اهمیت: به حفظ شرایط بهینه رشد، بهبود عملکرد و کاهش اتلاف منابع کمک می کنند. به عنوان مثال رطوبت بر بیماری های گیاهی بویژه قارچ ها و آفت هایی که در رطوبت زیاد رشد می کند و گسترش می یابد تأثیر می گذارد. رطوبت همچنین می تواند بر روی میوه برخی از گونه های گیاهی تأثیر بگذارد.
رطوبت همچنین برای نگهداری پس از برداشت محصولات زراعی بسیار مورد توجه است. درجه حرارت سرد و رطوبت کم برای ذخیره طولانی مدت غلات (ذرت ، گندم و غیره) از اهمیت بالایی برخوردار است. در مقابل ، سبزیجات و میوه های گوشتی (سیب ، خیار) باید در دمای سرد و رطوبت زیاد نگهداری شوند تا از از دست رفتن آب میوه که منجر به خرد شدن آن می شود، جلوگیری شود.

 کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در صنعت داروسازی

استفاده: برای اطمینان از انطباق با استانداردهای نظارتی برای دما و رطوبت، در تأسیسات تولید، مناطق ذخیره سازی و آزمایشگاه ها استفاده می شوند.

اهمیت: با جلوگیری از تخریب ناشی از شرایط نامناسب محیطی، کارایی و کیفیت داروها و واکسن ها را حفظ می کنند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در صنایع غذایی و آشامیدنی

استفاده: دما و رطوبت را در طول فرآیند تولید، ذخیره سازی و حمل و نقل کنترل می کنند.

اهمیت: کیفیت محصول را تضمین می کند، از فساد آن جلوگیری می کند و استانداردهای ایمنی مواد غذایی را رعایت می کند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در مراکز داده و اتاق های سرور

استفاده: شرایط محیطی مورد نیاز برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و خرابی تجهیزات را حفظ می کند.

اهمیت: از زیرساخت های حیاتی فناوری اطلاعات محافظت می کند و عملکرد بدون اختلال را تضمین می کند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در صنعت تولید

استفاده: پارامترهای محیطی را در طول فرآیندهای تولید، به ویژه در بخش هایی مانند الکترونیک، منسوجات و خودرو ردیابی می کند.

اهمیت: کیفیت محصول را تضمین می کند، از مشکلات الکتریسیته ساکن جلوگیری می کند و از کنترل فرآیند پشتیبانی می کند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در مراقبت های بهداشتی و آزمایشگاهی

استفاده: دما و رطوبت پایدار را برای تجهیزات پزشکی، نمونه های بیولوژیکی و آزمایش های تحقیقاتی تضمین می کند.

اهمیت: شرایط استریل و نتایج آزمایشی قابل اعتماد را حفظ می کند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در انبارداری و ذخیره سازی سرد

استفاده: شرایط محیطی را در انبارهای کالاهای حساس مانند مواد فاسد شدنی، مواد شیمیایی و الکترونیک ردیابی و ثبت می کنند.

اهمیت: موجودی را در برابر آسیب محافظت می کند و انطباق با مقررات را تضمین می کند.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در پایش محیط زیست

استفاده: دما و رطوبت را برای ایستگاه های هواشناسی، مطالعات زیست محیطی و پایش کیفیت هوا اندازه گیری می کند.

اهمیت: داده های حیاتی را برای تحقیق و سیاست گزاری مرتبط با آب و هوا و سلامت عمومی ارائه می دهد.

کاربرد ترانسمیتر دما و رطوبت در صنعت نساجی

استفاده: سطوح خاصی از رطوبت را برای اطمینان از استحکام پارچه، به حداقل رساندن الکتریسیته استاتیک و بهبود راندمان تولید حفظ می کند.

اهمیت: کیفیت محصول را افزایش داده و عیوب تولید را کاهش می دهد.

مزایا و محدودیتهای استفاده از ترانسمیتر دما و رطوبت

مزایای استفاده از ترانسمیترهای دما و رطوبت شامل موارد زیر می باشد:

پایش دقیق محیط زیست: اندازه گیری دقیق دما و رطوبت را فراهم می کند و شرایط بهینه را برای کاربردهای مختلف تضمین می کند.

داده های در لحظه: داده ها را در لحظه انتقال می دهند و امکان نظارت فوری و اقدامات اصلاحی سریع را فراهم می کنند.

کاربردهای همه کاره: مناسب برای طیف وسیعی از صنایع، از جمله HVAC، کشاورزی، داروسازی و مراکز داده.

کنترل بهبود یافته فرآیند: به حفظ شرایط محیطی سازگار کمک می کند و منجر به کیفیت بهتر محصول و کارایی عملیاتی می شود.

ادغام با سیستم های اتوماسیون: از پروتکل های ارتباطی مانند Modbus، BACnet یا گزینه های بی سیم برای ادغام یکپارچه با سیستم های کنترل مدرن پشتیبانی می کنند.

بهره وری انرژی: با ارائه خوانش دقیق، به بهینه سازی سیستم هایی مانند HVAC، کاهش مصرف انرژی و هزینه ها کمک می کنند.

دوام و مقاومت در برابر محیط زیست: بسیاری از ترنسمیترها با محفظه های سفت و محکم طراحی شده اند تا در برابر شرایط سخت مانند گرد و غبار، رطوبت یا دمای شدید مقاومت کنند.

ویژگی های قابل تنظیم: برخی از مدل ها امکان کالیبراسیون، انواع خروجی های متعدد یا پارامترهای اضافی مانند نقطه شبنم یا رطوبت مطلق را دارند.

طراحی های کاربر پسند: اغلب به نمایشگرها، آلارم ها و رابط های بصری برای سهولت استفاده مجهز می شوند.

رعایت مقررات: به صنایع در رعایت استانداردهایی مانند GMP یا گواهینامه های ISO کمک می کنند.

محدودیت های استفاده از ترانسمیتر دما و رطوبت شامل موارد زیر می باشد:

هزینه اولیه: ترنسمیترهای حرارتی با کیفیت بالا می توانند گران باشند، به ویژه برای مدل های پیشرفته با ویژگی های اضافه.

الزامات کالیبراسیون: کالیبراسیون منظم برای حفظ دقت ضروری است که می تواند زمان بر باشد.

رنج اندازه گیری محدود: برخی از ترنسمیترها دارای محدوده عملکردی خاصی برای دما و رطوبت هستند که آنها را برای شرایط شدید نامناسب می کند.

مستعد آسیب: سنسورها می‌توانند در طول زمان به دلیل قرار گرفتن در معرض آلاینده‌ها یا محیط‌های خشن تخریب شوند و بر دقت آنها تأثیر منفی بگذارد.

وابستگی به منبع تغذیه: اکثر مدلها به یک منبع تغذیه ثابت نیاز دارند و خرابی‌ها می‌تواند منجر به از دست رفتن داده یا وقفه در پایش شود.

نصب پیچیده: سیستم های پیشرفته با گزینه های ارتباطی متعدد ممکن است نیاز به نصب و راه اندازی حرفه ای داشته باشند.

تداخل سیگنال: در مدل‌های بی‌سیم، سیگنال‌ها می‌توانند تحت تأثیر موانع یا تداخل الکترومغناطیسی قرار بگیرند و قابلیت اطمینان را کاهش دهند.

هزینه های نگهداری: با گذشت زمان، تعویض سنسورها، کالیبراسیون مجدد یا تعمیر قطعات آسیب دیده می توانند هزینه های عملیاتی را افزایش دهد.