مبدل های صنعتی

اینترفیس ابزاری است که در سیستم ­های کنترل صنعتی برای تقویت، تبدیل و ایزولاسیون سیگنال­ های آنالوگ، دیجیتال، سریال و قدرت به کار گرفته می­ شود. یک اینترفیس به طور کلی شامل سه جزء اصلی می­ باشد که عبارت­ اند از: ورودی، خروجی و تغذیه.
در قسمت ورودی و خروجی سیگنال ­های متنوعی قرار می­ گیرد که از جمله آن­ها می­ توان، سیگنال­ های جریانی، ولتاژی، مقاومتی، دما، پالس و سریال را نام برد.

ویژگی های اینترفیس:
در زیر برخی از ویژگی های مهم یک قطعه اینترفیس را بیان می ­کنیم:
یکی از نکات مهم درباره ­ی سه جزء اصلی یک اینترفیس ایزولاسیون بخش­ ها نسبت به هم می ­باشد. ایزولاسیون به معنای جداسازی هریک از این ناحیه ­ها از لحاظ الکتریکی می­ باشد؛ به این مفهوم که اگر احیاناً در قسمت خروجی جریان بیش از حد مجاز باشد و یا اتصال کوتاهی رخ دهد این رخداد منجر به آسیب رساندن به تجهیزاتی که به ورودی وصل شده ­اند نگردد. ایزوله­ سازی می تواند بین هر یک از این سه ناحیه به تفکیک یا در هر سه ناحیه به صورت همزمان صورت گیرد.

یکی دیگر از مباحث مهم در مورد اینترفیس ­ها بحث تقویت سیگنال است. در برخی از موارد در صنعت به دلیل بعد مسافت، افت پتانسیل ایجاد شده باعث تضعیف سیگنال می­ شود که در این موارد از تقویت­ کننده (Repeater یا Amplifier) استفاده می­ شود.
همچنین گاهی لازم است از یک سیگنال در دو جای مختلف استفاده شود که در این مواقع برای تولید دو سیگنال مشابه از دو برابر کننده (Splitter یا Duplicator) استفاده می­ شود.
کاربرد دیگر اینترفیس­ ها در تبدیل یک سیگنال استاندارد به سیگنال استاندارد دیگر (هر سیگنال مورد نیاز) است که در این موارد از مبدل­ ها (Converter) استفاده می ­شود.
به عنوان مثال اگر بخواهیم یک سیگنال 10-0 ولت را که در فیلد اندازه ­گیری شده به دو سیگنال 20-4 میلی­ آمپر تبدیل کنیم و یکی را به اتاق کنترل و دیگری را به یک نمایشگر بفرستیم (در شرایطی که خطر اتصال کوتاه نیز وجود داشته باشد) باید از یک اینترفیس با خاصیت­ های ایزولاتوری، کانورتوری و دوپلیکیتوری استفاده کنیم.
در مورد بخش تغذیه اینترفیس ­ها باید به این نکته توجه کنیم که یک اینترفیس می تواند دارای منبع تغذیه­ ی مجزا و مستقل باشد و یا اینکه از تغذیه­ ی سیگنال­ های ورودی و خروجی استفاده کند. به اینترفیس­ هایی که منبع تغذیه ­ی مجزا دارند Active و به اینترفیس­ هایی که منبع تغذیه مجزا ندارند پسیو (loop power) گفته می ­شود.
در مورد عناصر passive که قسمت تغذیه­ ی مجزا ندارند، تغذیه به این صورت انجام می­ شود که همان جفت سیمی که سیگنال را انتقال می ­دهند عمل تغذیه را نیز به عهده دارند، به عبارتی سیگنالی که اطلاعات را جابجا می­ کند بر سیگنال تغذیه از طریق مدولاسیون­ های مخابراتی سوار می ­گردد. مزیت این کار سیم­ کشی کمتر و عدم نیاز به فراهم کردن تغذیه در فیلد می ­باشد.
نکته حائز اهمیت دیگر در مورد اینترفیس ­ها ویژگی ضد انفجار بودن آن­هاست؛ یعنی در محیط ­های صنعتی پر خطر که احتمال انفجار وجود دارد باید از اینترفیس ­های ضد انفجاری (EX) یا به بیان دیگر Barrier استفاده کرد.

سیگنال­ های ورودی و خروجی:
با توجه به تنوع سیگنال­ هایی که در صنعت برای ارسال اطلاعات وجود دارد در ذیل به تشریح تعدادی از آن­ها می­ پردازیم:
سیگنال ­های آنالوگ: از مهمترین سیگنال­ های آنالوگ می ­توان به سیگنال های ولتاژی با سطوح 0 تا 10 ولت، 1 تا 10 ولت و همچنین 5- تا 5 ولت و سیگنال­ های جریانی با سطوح 0 تا 20 میلی ­آمپر، 4 تا 20 میلی ­آمپر و سیگنال­ های مقاومتی با محدوده ­های مختلف مقاومتی اشاره کرد.
سیگنال دما: این سیگنال­ ها شامل ورودی­ های RTD مثل PT10 و PT100 و همچنین ترموکوپل­ ها مثل ترموکوپل­ های نوع J ، S، K و ... هستند.
سیگنال پالس: این سیگنال ­ها با ارسال یک رشته پالس با فرکانس ­های مختلف از صفر تا صدها کیلوهرتز عمل سیگنالینگ را انجام می ­دهند.
سیگنال سریال: نسل جدیدی از ارتباطات است که درآن ارسال اطلاعات به صورت صفر و یک صورت می ­گیرد و از این سیگنال در انتقال اطلاعات در بستر شبکه های صنعتی همچون Modbus، Profibus وEthernet استفاده می ­شود.
سیگنال­ های وایرلس: مثل Bluetooth، Wi-Fi و WLAN
سیگنال قدرت: که عمدتاً با سطوح بالای ولتاژی در منابع تغذیه و یا به شکل جریانی در مبدل ­های CT به عنوان یک اینترفیس استفاده می ­شوند.
رله: در حقیقت عمل قطع و وصل را در صورت نیاز انجامپذیر می ­کند.

12 عامل تعیین­ کننده در انتخاب یک اینترفیس مناسب:
دقت اندازه­ گیری
ابعاد
شرایط دمایی
کارایی و طول عمر
قیمت
قابلیت تنظیم
مصرف انرژی
داشتن استانداردهای مختلف
سطوح ایزولاسیون
نوع ورودی و خروجی
نوع تغذیه
رزولوشن

در اینجا صرفاً به معرفی کوتاهی از قطعات اینترفیس پرداختیم، در مقالات آینده به تشریح هر یک از المان­ های مطرح شده در این بحث خواهیم پرداخت.