ההבדל בין משדרים וחיישנים

א. הקדמה

במערכות אוטומציה ובקרה תעשייתיות, משדרים וחיישנים הם שניהם מרכיבים חיוניים. למרות שכל אחד מהם ממלא תפקידים חשובים במערכת, ישנם הבדלים משמעותיים ביניהם מבחינת תפקוד, מבנה ושימוש. מאמר זה נועד לחקור לעומק את ההבדלים בין משדרים וחיישנים כדי לעזור לקוראים להבין וליישם טוב יותר את שני מרכיבי המפתח הללו.

II. סקירה בסיסית של חיישנים

הגדרה: חיישן הוא מכשיר או מכשיר המסוגלים לזהות כמות מדודה מוגדרת ולהמירה לאות שמיש על פי חוק ספציפי. בדרך כלל מורכב מאלמנט חישה ומתמר, הוא מזהה מידע על הכמות הנמדדת וממיר אותו לאות חשמלי או לצורת פלט נדרשת אחרת בהתאם לחוק ספציפי.

סיווג: ניתן לסווג חיישנים בדרכים שונות על סמך הכמות הפיזית הנמדדת ועקרונות הפעולה שלהם. שיטות הסיווג הנפוצות כוללות סיווג לפי הכמות הפיזית הנמדדת (למשל טמפרטורה, לחץ, קצב זרימה וכו') ולפי עקרון הפעולה (למשל אלקטרומגנטי, פוטו-אלקטרי וכו').

פונקציה: תפקידו העיקרי של חיישן הוא להמיר כמויות פיזיות שאינן-חשמליות לאותות חשמליים כדי להקל על פעולות כגון שידור, עיבוד, אחסון, תצוגה, הקלטה ובקרה. הוא משמש כשלב קריטי ראשון בהשגת זיהוי אוטומטי ובקרה אוטומטית.

III. סקירה בסיסית של משדרים

הגדרה: משדרים התפתחו מחיישנים; כל חיישן המסוגל להוציא אות סטנדרטי מכונה משדר. אות סטנדרטי הוא כזה שצורתו וטווח הכמויות הפיזיות שלו תואמות לתקנים בינלאומיים. תפקידו העיקרי של משדר הוא להמיר את פלט האות החשמלי הלא-סטנדרטי על ידי חיישן לאות חשמלי סטנדרטי, מה שמקל על שידור וקליטה/עיבוד מרחוק על ידי מכשירים משניים.

סיווג: ניתן לסווג את המשדרים לשני סוגים על סמך סוג אות הפלט: זרם-פלט ומתח-פלט. משדרי-פלט זרם מתפקדים כמקורות זרם- קבועים ומתאימים לשידור- למרחקים ארוכים; משדרי מתח-מתפקדים כמקורות מתח- קבועים ומתאימים לשידור- למרחקים קצרים וליישומים הכוללים מספר מכשירים המחוברים במקביל. בנוסף, ניתן לסווג את המשדרים לסוגים פנאומטיים וחשמליים על סמך מקור האנרגיה המשמש.

עקרון הפעולה: משדרים פועלים על בסיס עקרון המשוב השלילי ומורכבים בעיקר מקטע מדידה, מגבר ומקטע משוב. קטע המדידה מזהה את המשתנה הנמדד וממיר אותו לאות כניסה שיכול להתקבל על ידי המגבר; המגבר משווה את אות הכניסה לאות המשוב ומגביר אותו; קטע המשוב ממיר את אות המוצא של המשדר לאות משוב ומחזיר אותו לקצה הקלט.

IV. הבדלים בין משדרים וחיישנים

הבדלים תפקודיים:

חיישן: תפקידו העיקרי הוא להמיר כמויות פיזיות לא-חשמליות לאותות חשמליים, ובכך לאפשר זיהוי והמרה של אותות.

משדר: בהתבסס על החיישן, הוא ממיר אותות חשמליים לא-סטנדרטיים לאותות חשמליים סטנדרטיים כדי להקל על שידור וקליטה/עיבוד מרחוק על ידי מכשירים משניים.

הבדלים מבניים:

חיישן: מורכב בדרך כלל מאלמנט חישה ואלמנט המרה, עם מבנה פשוט יחסית.

משדר: בנוסף לאלמנט החישה ואלמנט ההמרה הנמצאים בחיישן, הוא כולל מבני מעגל מורכבים כגון מגברים ומקטעי משוב.

הבדלים בשימוש:

חיישן: בדרך כלל בא במגע ישיר עם האובייקט הנמדד כדי להשיג את האות הגולמי.

משדר: משמש בדרך כלל בשילוב עם חיישן, מקבל את אות הפלט של החיישן וממיר ומעבד אותו.

הבדלים בפלט האות:

חיישן: מוציא אותות חשמליים לא-סטנדרטיים, כגון אותות אנלוגיים או דיגיטליים.

משדר: מוציא אותות חשמליים סטנדרטיים, כגון אות זרם של 4–20 mA או אות מתח של 1–5 V.

הבדלים בתרחישי יישומים:

חיישן: בשימוש נרחב במערכות מדידה ובקרה שונות, כגון למדידת כמויות פיזיות כמו טמפרטורה, לחץ וזרימה.

משדר: משמש בדרך כלל במצבים שבהם יש להמיר אותות חיישנים לאותות סטנדרטיים עבור שידור ועיבוד מרחוק, כגון באוטומציה תעשייתית ובמערכות אוטומציה של בניינים.

V. סיכום

משדרים וחיישנים ממלאים שניהם תפקידים חשובים באוטומציה ובקרה תעשייתית. כמקור האות, חיישנים ממירים כמויות פיזיות לא-חשמליות לאותות חשמליים; משדרים, המבוססים על הפלט של החיישן, ממירים עוד יותר אותות חשמליים לא-תקניים לאותות חשמליים סטנדרטיים כדי להקל על שידור וקליטה/עיבוד מרחוק על ידי מכשירים משניים. על ידי הבנה מעמיקה של ההבדלים בין השניים ותרחישי היישומים שלהם, נוכל לבחור ולנצל טוב יותר את שני מרכיבי המפתח הללו כדי לשפר את יציבות ואמינות המערכת.