एकीकृत थर्मिस्टर में तापमान परिवर्तनों को मापने हेतु इसे तीन-तार या चार-तार प्रणाली में क्यों जोड़ा जाता है?

क्या आप एकीकृत तापमान ट्रांसमीटर की बात कर रहे हैं? इंटीग्रेटेड तापमान ट्रांसमीटर का आउटपुट 4–20mA का द्वि-तारीय सिग्नल होता है। आपके स्पष्टीकरण से लगता है कि यहाँ “एकीकृत तापमान ट्रांसमीटर” की बात नहीं की गई है।

मेरा मतलब है थर्मिस्टर एवं टेम्परेचर ट्रांसमीटर के बीच के कनेक्शन से संबंधित बात। टेम्परेचर ट्रांसमीटर द्वारा उत्पन्न 4-20mA सिग्नल, निश्चित रूप से दो तारों के माध्यम से ही प्रसारित होता है।

टेम्परेचर ट्रांसमीटर के इनपुट सर्किट को देख लें, तो आपको समझ में आ जाएगा।

नमस्ते, क्या आपके पास टेम्परेचर ट्रांसमीटर के इनपुट वायरिंग चार्ट हैं? यदि द्वि-तार प्रणाली वास्तव में कार्यात्मक है, तो तापमान-संबंधी इनपुट संयोजनों में भी सुधार किया जा सकता है। व्यक्तिगत रूप से मुझे लगता है कि तापमान परिवर्तनों के कारण ही थर्मल रेजिस्टरों को किस तरह की वायरिंग व्यवस्था अपनानी पड़ती है, ऐसा नहीं है; बल्कि थर्मल रेजिस्टरों की उचित वायरिंग व्यवस्था ही तापमान परिवर्तनों के दौरान आंतरिक सर्किटों में सुधार करने में मदद करती है।

ऐसा इसलिए नहीं है क्योंकि थर्मिस्टर एवं टेम्परेचर ट्रांसमीटर एक-दूसरे के बहुत पास हैं; बल्कि मानकों के अनुसार 3-वायर या 4-वायर सिस्टम ही आवश्यक है, इसीलिए यह जानकारी उपकरण-संबंधी परीक्षा-

मूल प्रश्न में क्या लिखा था? इंस्ट्रूमेंटेशन संबंधी प्रश्नों का संग्रह तो काफी पहले ही तैयार किया गया था; इसमें ज्यादातर सामग्री पुरानी है। ऐसे में मेरे द्वारा उल्लेखित ऐसे प्रश्नों का आना संभव ही नहीं है, है ना? पहले यह समस्या द्वि-तार प्रणाली में प्रतिरोधक के दोनों छोरों पर स्थित तारों की अत्यधिक लंबाई के कारण होती थी। यदि तारों की लंबाई को कुछ सेंटीमीटर तक कम कर दिया जाए, तो त्रुटि बहुत ही कम हो जाती है। फिर भी त्रिपुटी प्रणाली का उपयोग करने में इतनी मेहनत क्यों की जाती है?

थर्मल रेजिस्टेंस आधारित तापमान मापन सिद्धांत के अनुसार, मापे जा रहे तापमान में होने वाले परिवर्तनों को थर्मल रेजिस्टेंस के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तनों के माध्यम से ही मापा जाता है। इसलिए, थर्मल रेजिस्टेंस से जुड़ी वायरों के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तनों से तापमान मापन में त्रुटियाँ आ सकती हैं। इस प्रभाव को दूर करने की आवश्यकता है या नहीं, यह अनुप्रयोग के स्थल, अनुप्रयोग संबंधी आवश्यकताओं, एवं तापमान मापन की सटीकता संबंधी आवश्यकताओं पर निर्भर है; इसी कारण ही विभिन्न प्रकार की कनेक्शन व्यवस्थाएँ अस्तित्व में हैं। लेकिन टू-लाइन, थ्री-लाइन, फोर-लाइन सिस्टम में उपयोग होने वाले थर्मिस्टरों का तापमान मापने का सिद्धांत एक ही होता है; बस वायरिंग में अंतर होता है। वास्तव में, यह इस बात पर निर्भर करता है कि करंट सर्किट एवं वोल्टेज मापन सर्किट को अलग-अलग तरीके से जोड़ा गया है या नहीं। लेकिन यह ध्यान रखना आवश्यक है कि थ्री-वायर/फोर-वायर सिस्टम में, इस प्रकार के कनेक्शनों को तभी ही प्रभावी ढंग से उपयोग में लाया जा सकता है, जब इन्हें संबंधित वायरिंग सिस्टम वाले थर्मल रेजिस्टर घटकों के साथ ही उपयोग में लाया जाए। विस्तार से नीचे बताया गया है: द्वि-तार प्रणाली का उपयोग मुख्य रूप से छोटी दूरी पर तापमान मापन हेतु किया जाता है। चूँकि द्वि-तार प्रणाली में तारों के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तनों को ध्यान में नहीं लिया जाता, इसलिए इसकी मापन सटीकता कम होती है; इसलिए इसका उपयोग केवल उन ही मामलों में किया जा सकता है, जहाँ तापमान मापन की आवश्यकता कम होती है। थ्री-वायर सिस्टम का उपयोग औद्योगिक उत्पादन में व्यापक रूप से किया जाता है; इसका उपयोग मुख्य रूप से दूरस्थ स्थानों पर तापमान मापन हेतु किया जाता है। यह, कनेक्शन वायरों के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तनों के कारण उपकरणों द्वारा दर्शाए गए मानों पर पड़ने वाले प्रभावों को लेकिन वास्तव में, कई कारखानों में उपयोग होने वाले थर्मोरेजिस्टरों में, सुरक्षा ट्यूब के अंदर मौजूद थर्मोरेजिस्टर घटकों में आमतौर पर केवल दो ही तार होते हैं; अर्थात् ऐसे थर्मोरेजिस्टर द्वि-तारीय प्रणाली पर ही काम करते हैं। सुरक्षा ट्यूब के कनेक्शन बॉक्स से डिस्प्ले उपकरण तक तीन तारों का उपयोग तो किया जाता है, लेकिन इसे भी द्वि-तारीय थर्मोरेजिस्टर कनेक्शन प्रणाली ही माना जाता है… या फिर इसे “तीन-तारीय द्वि-तारीय थर्मोरेजिस्टर कनेक्शन प्रणाली” ही कहा जा सकता है। http://www.yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201508/2015080119482890.png चार-तार वाली कनेक्शन विधि का उपयोग मुख्य रूप से प्रयोगशालाओं में किया जाता है; इससे उच्च सटीकता वाले मापन परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। उपयोग करते समय, मुख्य रूप से थर्मल रेजिस्टर पर एक स्थिर धारा प्रवाहित की जाती है; इसके बाद थर्मल रेजिस्टर पर उत्पन्न वोल्टेज (विभव) को मापा जाता है। ऐसा करने से मापन की सटीकता एवं संवेदनशीलता में वृद्धि होती है। औद्योगिक उत्पादन में, थर्मल रेजिस्टर से जुड़े उपकरणों, पैनलों आदि में चार कनेक्शन टर्मिनल होते हैं – I+, I-, V+, V-. इनमें, I+ एवं I- टर्मिनल, थर्मल रेजिस्टर को स्थिर धारा प्रदान करने हेतु प्रयोग में आते हैं; जबकि V+ एवं V- टर्मिनल, थर्मल रेजिस्टर के वोल्टेज में होने वाले परिवर्तनों को मापने हेतु प्रयोग में आते हैं। इस तरह ही तापमान में होने वाले परिवर्तनों का पता लिया जाता है। इसका संयोजन सिद्धांत चित्र में दर्शाया गया है। जब मापन उपकरण, विभवांतर मापन सिद्धांत के आधार पर काम करता है, तो हालाँकि तारों में प्रतिरोध होता है, लेकिन धारा बहने वाले तारों में वोल्टेज में होने वाली कमी मापन की सीमा के भीतर ही रहती है। मापन उपकरण से जुड़े तारों में भी प्रतिरोध होता है, लेकिन उनमें कोई धारा नहीं बहती; इसलिए चारों तारों के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तनों का मापन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता। बस यह आवश्यक है कि स्थिर धारा स्रोत से आने वाली धारा स्थिर रहे।

औद्योगिक उत्पादन में, थर्मल रेजिस्टेंस तापमान मापन उपकरणों में आमतौर पर असंतुलित ब्रिज का उपयोग मापन हेतु किया जाता है। इसके मापन सर्किट का सिद्धांत नीचे दिए गए लिंक पर दर्शाया गया है:
http://www.yunrun.com.cn/News/UploadFiles_5183/201508/2015080119285183.png
चूँकि थर्मल रेजिस्टर को इलेक्ट्रिक ब्रिज के तांबे के तारों से जोड़ा जाता है, इसलिए पर्यावरणीय तापमान में परिवर्तन होने पर उन तारों का प्रतिरोध भी बदल जाता है। यदि केवल एक ही ब्रिज-आर्म से ही तारों को जोड़ा जाए, तो पर्यावरणीय तापमान में परिवर्तन होने पर उन तारों के प्रतिरोध में होने वाला परिवर्तन, थर्मल रेजिस्टर RT के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तन के साथ मिल जाता है; जिससे अतिरिक्त त्रुटियाँ उत्पन्न हो जाती हैं। इसलिए, औद्योगिक क्षेत्र में आमतौर पर “तीन-तार वाली वायरिंग पद्धति” का ही उपयोग किया जाता है। इसमें तार संख्या 2 एवं 3 को ब्रिज की दोनों शाखाओं से जोड़ा जाता है। जब तारों का प्रतिरोध बदलता है, तो ये दोनों तार एक-दूसरे के प्रभाव को कुछ हद तक कम कर देते हैं; जिससे मापन उपकरणों पर पड़ने वाला प्रभाव कम हो जाता है। लेकिन त्रुटियों में कमी लाने में एक सीमा है। असंतुलित ब्रिज के मामले में, पूर्ण क्षतिपूर्ति केवल उपकरण के स्केल के शुरुआती बिंदु पर ही संभव है; जबकि स्केल के अंतिम बिंदु पर उपरोक्त अतिरिक्त त्रुटियाँ सबसे अधिक होती हैं। असंतुलित ब्रिज के मामले में, पावर सप्लाई वाले तारों से संबंधित अतिरिक्त तापमान-संबंधी त्रुटियों को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। जब धारा, पावर सप्लाई से जुड़े तार 1 से होकर गुजरती है, तो वहाँ एक निश्चित वोल्टेज-घटाव होता है। जब वातावरणीय तापमान में परिवर्तन होता है, तो ब्रिज की ऊपरी एवं निचली शाखाओं में वोल्टेज में भी परिवर्तन हो जाता है; इससे मापन उपकरणों में अतिरिक्त तापमान-संबंधी त्रुटियाँ उत्पन्न हो जाती हैं।

व्यक्तिगत रूप से मुझे लगता है कि यह तापमान-परिवर्तन से संबंधित आंतरिक सर्किट से जुड़ा है; हालाँकि, थर्मल रेजिस्टर के लिए दो-तार वाला थर्मल रेजिस्टर भी उपयोग में आ सकता है, जबकि तीन-तार या चार-तार वाले सिस्टम में टर्मिनलों को आपस में जोड़ा जा सकता है।

थ्री-वायर सिस्टम का उपयोग औद्योगिक उत्पादन में व्यापक रूप से किया जाता है; इसका उपयोग मुख्य रूप से दूरस्थ स्थानों पर तापमान मापन हेतु किया जाता है। यह, कनेक्शन वायरों के प्रतिरोध में होने वाले परिवर्तनों के कारण उपकरणों द्वारा दर्शाए गए मानों पर पड़ने वाले प्रभावों को लेकिन वास्तव में, कई कारखानों में उपयोग होने वाले थर्मोरेजिस्टरों में, सुरक्षा ट्यूब के अंदर मौजूद थर्मोरेजिस्टर घटकों में आमतौर पर केवल दो ही तार होते हैं; अर्थात् ऐसे थर्मोरेजिस्टर द्वि-तारीय प्रणाली पर ही काम करते हैं। सुरक्षा ट्यूब के कनेक्शन बॉक्स से डिस्प्ले उपकरण तक तीन तारों का उपयोग तो किया जाता है, लेकिन इसे भी द्वि-तारीय थर्मोरेजिस्टर कनेक्शन प्रणाली ही माना जाता है… या फिर इसे “तीन-तारीय द्वि-तारीय थर्मोरेजिस्टर कनेक्शन प्रणाली” ही कहा जा सकता है।

पहले, थर्मिस्टर घटकों में आमतौर पर केवल दो ही तार होते थे। वर्तमान में, अधिकांश थर्मोरेजिस्टेंट घटक प्लैटिनम थर्मोरेजिस्टेंट ही होते हैं। सटीकता बढ़ाने हेतु, इन्हें आमतौर पर तीन तारों के साथ ही बनाया जाता है। इसके कारण टेम्परेचर ट्रांसमीटर को भी तीन-तार वाली प्रणाली का उपयोग करना ही पड़ता है। इससे टेम्परेचर ट्रांसमीटर की लागत एवं सर्किट की जटिलता में कोई वृद्धि नहीं होती।

10वीं मंजिल से ली गई मापन संबंधी तस्वीरों से यह पता चलता है।

ऊपर दी गई जानकारी 2-लाइन, 3-लाइन एवं 4-लाइन प्रणालियों के मापन सिद्धांतों से संबंधित है। प्रश्नकर्ता का सवाल यह है कि इतनी कम दूरी के लिए भी तीन-लाइन प्रणाली क्यों आवश्यक है। वास्तव में, यह समस्या इस प्रकार है: 1. तापमान ट्रांसमीटरों के विकास को ध्यान में रखना आवश्यक है। शुरुआत में तापमान ट्रांसमीटर अलग-अलग घटकों से बने होते थे; इसलिए द्वि-तार प्रणाली पर्याप्त नहीं थी, इसके लिए त्रि-तार या चतुर्तार प्रणाली की आवश्यकता थी। लेकिन अब तो अधिकांश तापमान सेंसर एकीकृत रूप में ही उपलब्ध हैं, फिर भी त्रि-तार प्रणाली ही उपयोग में आती है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि उत्पादों के दृष्टिकोण से, कंपनियाँ उत्पादों की विशेषताओं को कम करने हेतु त्रि-तार प्रणाली का ही उपयोग करती हैं। आखिरकार, त्रि-तार एवं द्वि-तार प्रणाली वाले ट्रांसमीटरों की लागत में तो बहुत ही कम अंतर होता है। 2. हालाँकि आजकल तापमान सेंसर एकीकृत होते हैं, लेकिन कुछ सेंसरों में तापमान मापने हेतु आवश्यक दूरी काफी अधिक होती है। मैंने तीन मीटर लंबे तापमान सेंसर भी इस्तेमाल किए हैं। यह दूरी तो ज्यादा नहीं है, लेकिन कंटेनर के अंदर तापमान में परिवर्तन होने से तारों में उत्पन्न होने वाले प्रतिरोध में परिवर्तन को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता।

असंतुलित पुल-दीवारें, वोल्टेज-विधि संबंधी सर्किटों की आवश्यकताएँ

LZ, आपने तो कहा ही कि यह एकीकृत थर्मिस्टर है; इसमें सेंसिंग एवं ट्रांसमिशन के बीच कुछ भी विचार करने की आवश्यकता नहीं है।

मुझे लेखक का मतलब समझ में आया। लेकिन त्रुटि जैसी चीज़ को, सिर्फ़ इसलिए नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता क्योंकि वह बहुत छोटी है। अगर खत्म किया जा सके, तो खत्म ही कर देना च यदि आप रेजिस्टर के कोर को बदलना चाहते हैं, तो 2 वायरों का उपयोग करने में कोई समस्या नहीं है। लेकिन निर्माता इस उत्पाद को बनाते समय, बस एक ही तार जोड़ देता है; इससे वह चाहे जितनी सटीकता प्राप्त कर सकता है। इसलिए, यह जरूर तीसरी लाइन ही होगी। वास्तव में, 4-लाइन प्रणाली में त्रुटियाँ 3-लाइन प्रणाली की तुलना में बहुत ही कम होती हैं। लेकिन कुछ निर्माता फिर भी बेहतरीन गुणवत्ता हासिल करने की कोशिश करते हैं। यह दृष्टिकोण उचित है। देशी चीजों एवं आयातित चीजों में अंतर, सिर्फ “निरंतर सुधार” के इस एक ही सिद्धांत में है। आपकी ऐसी सोच उचित नहीं है।