산업용 계측 분야에서 레벨 트랜스미터는 탱크, 용기 및 기타 컨테이너의 액체 또는 고체 레벨을 정확하게 측정하는 데 중요한 역할을 합니다. 레벨 트랜스미터 기능의 주요 측면은 신호 변환 방법입니다. 이는 물리적 레벨 측정을 제어 시스템에서 읽고 처리하고 활용할 수 있는 전기 신호로 변환하는 데 필수적입니다. 레벨 트랜스미터의 선두 공급업체로서 우리는 이러한 신호 변환 기술의 중요성과 이것이 전체 측정 시스템의 성능과 신뢰성에 미치는 영향을 깊이 이해하고 있습니다.
1. 레벨 송신기 및 신호 변환 이해
레벨 트랜스미터는 정의된 공간 내의 물질 레벨을 측정하고 이 정보를 보다 유용한 형식으로 변환하도록 설계되었습니다. 레벨 트랜스미터의 기본 원리는 레벨을 감지한 다음 해당 물리량을 전압, 전류 또는 디지털 신호와 같은 전기 신호로 변환하는 것입니다. 대부분의 제어 시스템과 모니터링 장치는 데이터를 처리하고 표시하기 위해 전기 신호에 의존하기 때문에 이러한 변환이 필요합니다.
초음파, 레이더, 용량성, 정수압 등 여러 유형의 레벨 트랜스미터가 있습니다. 각 유형에는 레벨을 측정하는 고유한 방법이 있지만 모두 신호 변환에 대한 공통 요구 사항을 공유합니다. 예를 들어, 초음파 레벨 트랜스미터는 액체나 고체 표면을 향해 초음파를 방출하고 초음파가 다시 반사되는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 이 시간 측정은 레벨 측정으로 변환되고 더 나아가 전기 신호로 변환됩니다.
2. 일반적인 신호 변환 방법
2.1 아날로그 신호 변환
레벨 송신기에서 가장 널리 사용되는 신호 변환 방법 중 하나는 아날로그 신호 변환입니다. 이 방법에서는 레벨 측정이 연속적인 전기 신호(일반적으로 전류 또는 전압)로 변환됩니다. 산업용 애플리케이션에 사용되는 가장 일반적인 아날로그 신호는 4~20mA 전류 신호입니다.
4~20mA 신호에는 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 상대적으로 전기적 간섭에 강해 장거리 전송에 적합하다. 둘째, 4mA 신호는 0 또는 최소 레벨을 나타내는 데 사용될 수 있는 반면 20mA 신호는 최대 레벨을 나타냅니다. 4mA 미만 또는 20mA 이상의 신호는 트랜스미터 또는 측정 시스템에 문제가 있음을 나타낼 수 있으므로 이를 통해 오류를 쉽게 식별할 수 있습니다.
예를 들어, 정수압 레벨 트랜스미터에서 액체 기둥에 의해 가해지는 압력은 액체 레벨에 비례합니다. 트랜스미터의 압력 센서는 이 압력을 아날로그 전압 신호로 변환한 다음 이를 조정하여 4 - 20mA 전류 신호로 변환합니다. 이 신호는 추가 처리 및 모니터링을 위해 제어실이나 데이터 수집 시스템으로 전송될 수 있습니다.
2.2 디지털 신호 변환
기술이 발전함에 따라 레벨 송신기에서 디지털 신호 변환이 점점 더 대중화되고 있습니다. 디지털 신호는 아날로그 신호에 비해 여러 가지 장점을 제공하는 이산형 바이너리 기반 신호입니다. 더 정확하고 잡음이 덜 발생하며 더 많은 정보를 전달할 수 있습니다.
레벨 트랜스미터에 사용되는 일반적인 디지털 통신 프로토콜 중 하나는 HART(Highway Addressable Remote Transducer)입니다. HART는 아날로그와 디지털 통신을 결합하여 4~20mA 아날로그 신호를 기본 레벨 측정에 사용하고 디지털 신호를 사용하여 진단 데이터, 교정 매개변수 및 구성 설정과 같은 추가 정보를 전송할 수 있습니다.
또 다른 널리 사용되는 디지털 프로토콜은 Modbus입니다. Modbus는 여러 장치가 단일 네트워크를 통해 통신할 수 있도록 하는 직렬 통신 프로토콜입니다. Modbus 출력이 있는 레벨 트랜스미터는 대규모 산업 제어 시스템에 쉽게 통합될 수 있어 중앙 집중식 모니터링 및 제어가 가능합니다.
예를 들어, 우리의SP38M UART 출력 다변수 센서정확하고 신뢰할 수 있는 레벨 측정을 제공하기 위해 디지털 신호 변환 기술을 활용합니다. 다양한 제어 시스템 및 소프트웨어 애플리케이션과 쉽게 인터페이스할 수 있는 디지털 형식으로 데이터를 출력할 수 있습니다.
2.3 주파수 신호 변환
일부 레벨 송신기에서는 주파수 신호 변환이 사용됩니다. 레벨 측정은 주파수 신호로 변환되며, 여기서 신호의 주파수는 레벨에 비례합니다. 주파수 신호는 측정을 장거리로 전송해야 하거나 고해상도 측정이 필요한 응용 분야에서 자주 사용됩니다.
예를 들어 일부 용량성 레벨 송신기에서는 레벨 변화로 인한 정전용량 변화가 주파수 신호로 변환됩니다. 그런 다음 이 주파수 신호는 수신기로 전송되어 레벨 측정으로 다시 변환됩니다.
3. 신호변환 구성요소 및 고려사항
3.1 신호 변환기
신호 변환을 수행하기 위해 레벨 송신기는 일반적으로 신호 변환기를 사용합니다. 이러한 변환기는 송신기에 통합되거나 외부 장치가 될 수 있습니다. 신호 변환기는 원시 센서 신호를 증폭, 필터링 및 원하는 출력 신호로 선형 변환하도록 설계되었습니다.
예를 들어, 아날로그-아날로그 변환기를 사용하여 센서의 낮은 레벨 전압 신호를 4~20mA 전류 신호로 변환할 수 있습니다. 디지털-아날로그 변환기(DAC) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 디지털 신호 처리에 사용되어 디지털 신호와 아날로그 신호를 변환합니다.
3.2 교정
정확한 신호 변환을 위해서는 레벨 트랜스미터의 적절한 교정이 필요합니다. 교정을 통해 출력 신호가 실제 레벨 측정에 정비례하도록 보장합니다. 대부분의 레벨 트랜스미터는 현장이나 실험실 환경에서 교정할 수 있습니다. 교정 중에 알려진 레벨이 송신기에 적용되고 그에 따라 출력 신호가 조정됩니다.
3.3 호환성
레벨 트랜스미터를 선택할 때 신호 변환 방식과 기존 제어 시스템 및 모니터링 장치의 호환성을 고려하는 것이 중요합니다. 예를 들어 제어 시스템이 4~20mA 신호만 수용하는 경우 4~20mA 출력의 레벨 트랜스미터를 선택해야 합니다. 마찬가지로 시스템이 Modbus와 같은 특정 디지털 통신 프로토콜을 사용하는 경우 트랜스미터는 해당 프로토콜과 호환되어야 합니다.
4. 당사 제품 및 신호 변환 기능
평판이 좋은 레벨 송신기 공급업체로서 당사는 고급 신호 변환 기능을 갖춘 다양한 제품을 제공합니다.
우리의LCD11 필드 디스플레이 장비다양한 레벨 트랜스미터와 함께 사용할 수 있는 다용도 장치입니다. 아날로그 및 디지털을 포함한 다양한 유형의 신호를 수신하고 레벨 측정을 명확하게 시각적으로 표시할 수 있습니다. 이 장비는 신호 변환도 지원하며 원하는 신호 형식을 출력하도록 구성할 수 있어 다양한 산업 응용 분야에 적합합니다.
그만큼SMP131 - TSD - S 게이지 압력 트랜스미터우리의 고품질 제품 중 하나입니다. 고급 신호 변환 기술을 사용하여 액체 레벨과 관련된 압력 측정을 정확한 전기 신호로 변환합니다. 아날로그 및 디지털 출력 옵션을 모두 지원하여 다양한 시스템 요구 사항에 대한 유연성을 제공합니다.
5. 조달 문의
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참고자료
- Beckwith, TG, Buck, NL, & Marangoni, RD(2007). 기계적 측정. 애디슨-웨슬리.
- Doebelin, EO, & 셰퍼드, DL (2011). 측정 시스템: 응용 및 설계. 와일리.
- 프레이든, J. (2016). 최신 센서 핸드북: 물리학, 설계 및 응용. 뛰는 것.
