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この投稿は最後にztj1118によって2016-3-10 16:26に編集されました。センサーとトランスミッターは、計測機器や産業オートメーションの分野において極めて重要な役割を果たしています。センサーとは異なり、トランスミッターは非電気量を測定可能な電気量に変換するだけでなく、一般的にある程度の増幅機能も持っている。本稿では、ユーザーが選定するために、各種トランスミッターの特徴を簡単に紹介しています。 一、一体型温度変換器 一体型温度変換器は、一般的に温度検出プローブ（熱電対または熱抵抗センサー）と2線式の固体電子ユニットで構成されている。固体モジュール形式を採用し、温度センサーを接続箱内に直接取り付けることで、一体化されたトランスミッターが構成される。統合 温度変換器は、一般的に熱抵抗型と熱電対型の2種類に分けられます。 熱抵抗温度変送器は、基準ユニット、R/V変換ユニット、線形回路、逆接保護、制限電流保護、V/I変換ユニットなどで構成されています。温度検出用の熱抵抗信号を変換・増幅した後、線形回路によって温度と抵抗の非線形な関係を補正し、V/I変換回路を経て、測定対象の温度と線形な関係にある4～20mAの定電流信号が出力される。 熱電対温度変換器は、一般的に基準電源、コールドエンド補償、増幅ユニット、線形化処理、V/I変換、断線処理、逆接続保護、電流制限保護などの回路素子で構成されている。それは、熱電対が発生する熱電起電力をコールドエンド補正によって増幅した後、線形回路によって熱電起電力と温度の非線形な誤差を除去し、最終的に4～20mAの電流出力信号に変換するものです。 熱電対測定において、熱電対の断線により温度制御が不能となり事故が発生するのを防ぐため、トランスミッターには停電保護回路も設けられている。 熱電対の線が切れたり、接続が悪くなったりすると、トランスミッターは最大値（28mA）を出力して計器の電源を遮断します。 一体型温度トランスミッターは、構造が簡単で配線が少なくて済み、出力信号が大きく、耐ノイズ性に優れ、直線性も良好です。また、表示計器もシンプルで、固体モジュールは耐震性・防湿性に優れています。さらに、逆接保護や電流制限保護機能もあり、信頼性の高い製品です。 統合型温度変換器の出力は、統一された4～20mA信号です；マイコンシステムやその他の通常の計器と組み合わせて使用できます。ユーザーの要望に応じて、防爆型や防火型の計測機器にすることも可能です。 二、圧力変換器 圧力変換器は差動変換器とも呼ばれ、主に圧力検出素子であるセンサー、モジュール回路、表示計器、ケース、およびプロセス接続部品などで構成されている。受信したガスや液体などの圧力信号を、標準的な電流・電圧信号に変換し、指示警報器、記録計、調節器などの二次計器に供給して、測定、指示、およびプロセスの調節を行うことができる。 圧力変換器の測定原理図は図3に示されている。その測定原理は、プロセス圧力と基準圧力がそれぞれ集積型シリコン圧力センサーの両端に作用し、その圧力差によってシリコンウェーハが変形する（変位はごくわずかで、μmレベルのみ）ことで、半導体技術を用いてシリコンウェーハ上に作られた全動的ワイスブリッジが外部の電流源によって駆動され、圧力に比例したmVレベルの電圧信号を出力するというものです。 シリコン材料の強度が非常に優れているため、出力信号の直線性および劣化指標も共に高い。作動時、圧力トランスミッターは測定対象の物理量をmV単位の電圧信号に変換し、増幅率が非常に高く、かつ温度ドリフトを互いに相殺できる差動アンプに送り込む。拡大された信号は電圧・電流変換によって対応する電流信号に変換され、さらに非線形補正を経て、最終的に入力圧力と線形に対応する標準的な電流・電圧信号が生成される。 圧力変換器は、測定圧力範囲によって、一般圧力変換器（0.001MPa～20MPa）と微小圧力差変換器（0～30kPa）の2種類に分けられます。 三、液面センサー 1、フロート式液面センサー フロート式液面センサーは、磁気フロート、測定用チューブ、信号ユニット、電子ユニット、接続箱、および取り付け部品で構成されている。 一般的な磁気浮上球の比重は0.5未満で、液面に浮かび、測定用チューブ内を上下に移動することができる。導管内部には測定素子が組み込まれており、外部からの磁場の作用により、測定される液面レベルの情報を液面変化に比例する抵抗信号に変換します。そして、その信号を電子ユニットによって4～20mAやその他の標準信号に変換して出力します。このトランスミッタはモジュール回路であり、耐酸性、防湿性、耐震性、耐腐食性といった利点を備えています。回路内には定電流フィードバック回路および内部保護回路が搭載されており、出力電流を28mA以下に抑えることができるため、電源を確実に保護し、二次計器が損傷するのを防ぐことができます。 2、フロート式液面変換器 フロート式液面変換器は、磁気浮子をフロートに置き換えたもので、アルキメデスの浮力の原理に基づいて設計されています。フロート式 液位変送器は、微小な金属膜のひずみセンサー技術を利用して、液体の液位や界面、密度を測定するものです。作動時には、現場のボタンを使って通常の設定操作を行うことができます。 3、静圧または液面センサー このセンサーは、液体の静水圧を測定する原理を利用して動作します。一般的にはシリコン圧力センサーを使用して測定された圧力を電気信号に変換し、その後アンプ回路によって増幅され、補正回路によって補正が行われます。最終的には4～20mAまたは0～10mAの電流として出力されます。 四、容量式物位変送器 容量式物位変送器は、工業企業が生産プロセスにおいて計測や制御を行うために使用されるもので、主に導電性のある媒体とない媒体の液体の液面、または粉粒体状の固体の高さを遠距離から連続的に計測し、表示するために用いられます。 容量式液位変送器は、容量式センサーと電子モジュール回路で構成されており、2線式の4～20mAの一定電流出力を基本としています。これを変換することにより、3線式または4線式で出力することも可能で、出力信号は1～5V、0～5V、0～10mAなどの標準信号として得られます。容量センサーは、絶縁電極と測定媒体が入った円筒形の金属容器で構成されている。材料のレベルが上昇すると、非導電性の材料の誘電率は空気の誘電率よりも著しく小さいため、静電容量は材料の高さの変化に伴って変動します。トランスミッタのモジュール回路は、基準電源、パルス幅変調、変換、定電流増幅、フィードバック、制限電流などの素子で構成されている。パルス幅変調方式を利用した測定の利点は、周波数が低く、周囲からの無線周波数干渉を受けにくく、安定性が良く、直線性に優れ、顕著な温度ドリフトもないことなどです。 五、超音波トランスミッター 超音波トランスミッターは、一般的な超音波トランスミッター（計器なし）と一体型超音波トランスミッターの2種類に分かれ、一体型超音波トランスミッターの方がよく使用されている。 一体型超音波変換トランスミッタは、表示部（例えばLCDディスプレイ）とプローブの2つの部分で構成されています。この4～20mA信号を直接出力するトランスミッタは、小型化されたセンサー要素（プローブ）と電子回路を1つに組み合わせることで、体積をより小さく、重量を軽くし、コストも低くしています。超音波トランスミッタは液面計に使用できます。物位の測定や、開渠・明渠などの流量測定に使用でき、距離の測定にも利用できる。 六、アンチモン電極式酸度送信機 アンチモン電極式酸度送信機は、pH測定、自動洗浄、電気信号変換を一体化した工業用オンライン分析計であり、アンチモン電極と参照電極から構成されるpH値測定システムです。測定対象の酸性溶液内では、アンチモン電極の表面に二酸化三アンチモンの酸化層が生成されるため、金属アンチモン面と二酸化三アンチモンとの間に電位差が生じる。この電位差の大きさは、三酸化二安チモンの濃度によって決まり、この濃度は測定対象となる酸性溶液内の水素イオン濃度に適切に対応している。アンチモン、三酸化二アンチモン、および水溶液の濃度をすべて1とした場合、その電極電位はネルンストの式によって計算することができる。 アンチモン電極の酸度送信機における固体モジュール回路は、2つの主要な部分で構成されている。現場での作業の安全のため、電源部では交流24Vを二次計器に供給しています。この電源は、洗浄モーターに駆動電力を供給するだけでなく、電力変換ユニットを通じて適切な直流電圧に変換され、送信回路で使用される。第2部は測定トランスミッタ回路で、センサからの基準信号とPH酸性度信号を増幅した後、傾き調整および位置調整回路に送り、信号の内部抵抗を下げて調整可能にするものです。拡大されたPH信号と温度補償信号を重ね合わせた後、差動変換回路に入力し、最終的にPH値に対応する4～20mAの定電流信号を二次計器に出力して、表示およびPH値の制御を行う。 七、酸・アルカリ・塩濃度トランスミッター 酸・アルカリ・塩濃度トランスミッターは、溶液の電気伝導度を測定することによって濃度を判定します。オンラインで工業プロセス内の水溶液中の酸、アルカリ、塩の濃度を連続的に測定できます。この種のトランスミッターは、主にボイラー給水処理、化学溶液の調製、および環境保護などの工業生産プロセスで使用されます。 酸、アルカリ、塩の濃度変換器の動作原理は、一定の範囲内で、酸アルカリ溶液の濃度とその電気伝導度の大きさが比例することにあります。したがって、溶液の導電率の大きさを測定すれば、酸や塩基の濃度の高低を知ることができる。測定対象の溶液が専用の電気伝導度セルに流れ込むと、電極の分極や分布容量を無視すれば、純粋な抵抗体と見なすことができる。定電圧の交流電流が流れる場合、その出力電流は導電率と線形の関係にあり、導電率は溶液内の酸やアルカリの濃度と比例する関係にある。 したがって、溶液の電流を測定するだけで、酸・塩基・塩の濃度を算出できる。 酸・アルカリ・塩濃度トランスミッタは、主に電気伝導度セル、電子モジュール、表示計器、およびケースで構成されています。電子モジュール回路は、駆動電源、電気伝導セル、電気伝導アンプ、位相検出整流器、復調器、温度補償、過負荷保護、電流変換などのユニットで構成される。 八、電導度トランスミッター これは、溶液の電導度値を測定することにより、間接的にイオン濃度を測定するプロセス計器（一体型トランスミッター）であり、工業プロセスにおける水溶液中の電導度をオンラインで連続的に検出することができる。 電解質溶液は金属導体と同様に優れた電気伝導体であるため、電解質溶液を流れる電流には必ず抵抗が働き、オームの法則が成り立つ。しかし、液体の抵抗の温度特性は金属導体とは逆で、負の温度特性を持つ。金属導体と区別するため、電解質溶液の導電能力は、電気伝導度（抵抗の逆数）または比伝導度（抵抗率の逆数）で表される。2つの相互に絶縁された電極で導電セルを構成し、その中央に測定対象の溶液を置き、一定電圧の交流電流を流すと、電流回路が形成される。電圧の大きさと電極のサイズを一定にすれば、回路電流と電気伝導度の間には一定の関数関係が成り立つ。このように、測定対象の溶液を流れる電流を測定すれば、その溶液の導電率を求めることができる。 電気伝導度送信機の構造と回路は、酸・アルカリ・塩濃度送信機と同じです。 九、スマートトランスミッター スマートトランスミッターは、センサーとマイクロプロセッサー（マイコン）で構成されている。それはマイクロプロセッサの演算および記憶機能を十分に活用し、センサーから得られるデータを処理することができる。その処理内容には、測定信号の前処理（フィルタリング、増幅、A/D変換など）、データ表示、自動補正、自動補償などが含まれる。 マイクロプロセッサは、スマートトランスミッタの核心です。測定データの計算、保存、処理だけでなく、フィードバック回路を通じてセンサーを調整し、取得されるデータを最適な状態にすることもできます。マイクロプロセッサはさまざまなソフトウェアおよびハードウェア機能を有しているため、従来のトランスミッターでは困難だった任務を遂行することができる。そのため、スマートトランスミッターはセンサーの製造難易度を下げ、大幅にセンサーの性能を向上させます。また、インテリジェント型トランスミッターには以下の特徴があります： １．自動補償機能を有しており、ソフトウェアによってセンサーの非線形性や温度ドリフト、時間ドリフトなどを自動的に補償することができます。 2、自己診断が可能で、電源を入れるとセンサーの自己チェックを行い、センサーの各部が正常かどうかを確認して判断を下します。 3、データ処理が簡便かつ正確で、統計処理や異常値の除去など、内部プログラムによって自動的に処理を行うことができる。 4、双方向通信機能を備えている。マイクロプロセッサは、センサーデータを受信し処理するだけでなく、情報をセンサーにフィードバックすることで、測定プロセスを調整・制御することができる。 5、情報の保存と記憶が可能で、センサーの特性データ、設定情報、補正特性などを保存できる。 6、デジタル出力インターフェースを備えており、出力されるデジタル信号をコンピュータやフィールドバスなどに簡単に接続できる。