ترانسمیتر فشار - سنسور فشار چیست؟ سنسور فشار تجهیزی است که جهت اندازه گیری فشار یک سیال نظیر روغن، گاز و غیره به کار می رود. در صنایع مختلف، فشار کمیتی بسیار مهم بوده و اندازه گیری دقیق فشار حائز اهمیت است. به عنوان مثال در یک پرس هیدرولیک تا زمانی که فشار پرسکاری به اندازه مورد نیاز نرسد محصول مورد نظر معیوب خواهد بود. در صنعت یکی از روش های اندازه گیری ارتفاع یک سیال در مخزن، اندازه گیری فشار سیال در انتهای مخزن می باشد که این فشار رابطه مستقیم با ارتفاع سیال خواهد داشت. لذا اندازه گیری فشار بسیار حائز اهمیت است.
تفاوت ترانسمیتر فشار و سنسور فشار
اصطلاح سنسور فشار به قطعه ای اطلاق می گردد که فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. در محیط های واقعی و صنعتی لازم است تا خروجی سنسور فشار به صورت یک سیگنال استاندارد الکتریکی با فرم استاندارد جریان 20-4 میلی آمپر (mA) و یا ولتاژ 10-0 و 5-0 ولت (V) باشد. به سنسور فشار هایی که خروجی آنها به شکل جریان یا ولتاژ است اصطلاحا ترانسمیتر فشار گفته می شود. سنسور فشار کلر یکی از قدرتمندترین ترانسمیتر های فشار در بازار است که از کیفیت و دوام فوق العاده بالایی برخوردار می باشد.
انواع ترانسمیتر فشار و سنسور فشار
ترانسمیتر های فشار از نظر فیزیکی به دو شکل سنسور ترانسمیتر فشار دیافراگمی و سوزنی تقسسیم بندی می شود. در ترانسمیتر فشار سوزنی در قسمت اتصال سیال به ترنسمیتر یک منفذ کوچکی وجود دارد و سیال از طریق این منفذ به داخل ترانسمیتر راه می یابد. در ترانسمیتر فشار دیافراگمی سیال به داخل ترنسمیتر راهی نداشته بلکه فشار سیال از طریق یک دیافراگم به داخل سنسور منتقل می گردد. کاربرد ترنسمیتر فشار دیافراگمی در مورادی است که سیال چسبندگی داشته و یا در صنایع غذایی که امکان فاسد شدن مواد وجود دارد استفاده می گردد. چرا که در صورت استفاده از ترنسمیتر سوزنی امکان گرفتگی منفذ وجود دارد که منجر به عدم کارکرد ترنسمیتر فشار یا خطای آن خواهد شد.
همچنین از نقطه نظر دیگر ، حسگر های فشار را می توان به دو دسته مطلق یا ابسلوت (Absolute) و نسبی یا گیج (Gauge) تقسیم نمود. در سنسور های نسبی یا گیج فشار اندازه گیری شده نسبت به فشار محیط اندازه گیری می شود. در سنسور های مطلق، فشار اندازه گیری شده نسبت به فشار صفر اندازه گیری شده و در واقع اندازه گیری فشار ، تحت تاثیر ارتفاع قرار نخواهد گرفت. سنسور های فشار (ترانسمیتر های فشار) در رنج های فشار مختلف، از میلی الی یک هزار باربار عرضه می گردند. سیال سنسور فشار ها می تواند مایعات و یا گاز باشد.
نکاتی که باید در زمان خرید ترانسمیتر فشار در نظر بگیرید:
در هنگام خرید ترانسمیتر فشار و سنسور فشار باید به مواردی توجه کرد: 1- محدوده فشار کاری ترانسمیتر فشار 2- حداکثر فشار کاری قابل تحمل ترانسمیتر 3- دقت ترانسمیتر فشار (برحسب درصد FS%) فول اسکیل 4- محدوده دمای سیال مورد سنجش 5- نوع فشاری که اندازه گیری می کند نسبی یا گیج GAUGE یا مطلق یا ابسلوت ABSOLUTE بودن سنسور ترنسمیتر فشار 6- نوع خروجی (ولتاژی یا جریانی) 7- سایز اتصال مکانیکی 8- درجه IP یا درجه محافظت 9- جنس بدنه (در محیط های مرطوب و اسیدی دارای اهمیت خواهد بود)
قیمت سنسور فشار ها در بازار ایران نسبتا بالا می باشد که به همین دلیل لازم است در هنگام خرید سنسور فشار از کیفیت و اصالت سنسور و ترانسمیتر های فشار ها اطمینان حاصل نمایید. یوتاب صنعت به عنوان عرضه کننده سنسور فشار از برند های معتبر جهانی نظیر ترافاگ TRAFAG و کلر KELLER ، از مرحله ی انتخاب سنسور فشار مناسب و بهترین ترانسمیتر فشار تا تحویل در محل مورد نظر شما در کنار شما می باشد.
انواع اندازه گیری فشار
اندازه گیری فشار صنایع و پروسه های صنعتی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بطور مثال عدم کنترل فشار در دیگ های بخار منجر به تولید بخار با کیفیت پایین (بخار به همراه آب یا بخار خشک) گردد و همچنین باعث انفجار و خسارت های مالی و جانی گردد. همچنین در صنایع سرامیک ، اندازه گیری فشار دستگاه پرس جهت تولید سرامیک از اهمیت بالایی برخوردار بوده و در صورت کاهش فشار پرسکاری، محصول تولید شده استحکام لازم را نخواهد داشت. فشار طبق تعریف عبارت است از نیروی وارد بر سطح و به عبارتی P=F/A که F مقدار نیرو برحسب نیوتن (N) و A سطح مقطع برحسب متر مربع می باشد. فشار دارای واحدهای مختلفی است psi , atm , bar , mmHg , mmH2O , Torr از جمله واحدهای اندازه گیری فشار می باشند.
فشار نسبی یا فشار گیج (Gauge) : در این نوع اندازه گیری فشار یک سیال نسبت به فشار اتمسفر در آن محل اندازه گیری می شود.
فشار مطلق یا فشار ابسلوت (Absolute) : در این نوع اندازه گیری فشار یک سیال نسبت به فشار صفر اندازه گیری می گردد.
در شکل زیر نفاوت فشار نسبی و مطلق نشان داده شده است :
فشار تفاضلی (Diffrential): در این نوع اندازه گیری اختلاف بین دو فشار در نقاط مختلف اندازه گیری می شود.
روش های اندازه گیری فشار از طریق الکتریکی
جهت اندازه گیری فشار از طریق الکتریکی نیاز به استفاده از موادی داریم که قادر باشند در اثر فشار تغییری در مشخصه های خود داشته باشند و سپس این تغییرات مشخصه را از طریق مدارات الکتریکی به سیگنال های الکتریکی تبدیل کنیم. به عنصری که این وظیفه را انجام می دهد. نرانسدیوسر گفته می شود. در ادامه به دو نوع از رایج ترین ترانسدیوسر ها اشاره خواهیم کرد.
ترانسدیوسر پیزورزیستیو (Strain gauge)
در این روش از مواد سرامیکی استفاده می گردد که با اعمال فشار به آنها مقاومت الکتریکی آن تغییر یافته و با استفاده از یک پل وتستون (Wheatstone Bridge) می توان این تغییر مقاومت را آشکار نمود.
در سنسور های تولیدی قطعه پیزورزیستیو روی یک دیافراگم سیلیکونی سوار می گردد. این دیافراگم در اثر اعمال فشار خم شده و در واقع تغییر طول می دهد. این تغییر طول توسط قطعه پیزورزیستیو حس شده و مقاومت آن تغییر یافته و همانطور که ذکر شده این تغییر مقاومت توسط مدار الکتریکی آشکار می گردد.
در برخی موارد چون سیال مواد شیمیایی است با سیلیکون شازگاری نداشته و منجر به خرابی دیافراگم سیلیکونی می شود. در اینگونه موارد از یک دیافراگم فلزی استفاده می شود که ارتباط بین قطعه پیزورزیستیو که روی دیافراگم سیلیکونی سوار شده و سایل مورد سنجش توسط این دیافراگم فلزی جدا شده و فضای بین دیافراگم فلزی و قطعه پیزورزیستیو توسط یک روغن که معمولا پایه سیلیکونی یا فلوئور کربن دارد پر می شود.
مزیت استفاده از روش پیزورزیستیو عبارتند از :
-سرعت پاسخ بالا
-دقت بالا
-ابعاد و اندازه کوچک
-عدم تاثیر پذیری از میدان های مغناطیسی
در انواع سنسور فشار کلر keller از این نوع ترانسدیوسر استفاده شده است.
ترانسدیوسر خازنی
این ترانسدیوسر براساس اختلاف فشار بین دو نقطه عمل می نماید. در این روش سه دیافراگم وجود دارد که فضای بین هر دیافراگم با روغن سیلیکونی پر شده است. در شکل زیر ساختمان داخلی این نوع ترانسدیوسر نشان داده شده است. دو دیافراگم جانبی ثابت بوده و دیافراگم میانی متحرک بوده که به سمت چپ یا راست توسط فشار اعمالی به طرفین خم می شود. بین دیافراگم میانی و دیافراگم های جانبی یک ظرفیت خازنی به وجود آمده که دائم باتوجه به فشارهای وارد شده تغییر کرده و این تغییر ظرفیت خازنی توسط مدارات الکترونیکی آشکار می گردد.
در عمل جهت استفاده و اندازه گیری فشار لازم است تا خروجی ترانسدیوسر ها را به شکل استاندارد ولتاژی و یا جریانی تبدیل کنیم. این کار با ایتفاده از مدارات الکترونیکی که در خروجی ترانسدیوسر قرار گرفته و ولتاژ حاصل از آن را تقویت کرده و یا به فرم جریان تبدیل می کند. فرم استاندارد ولتاژی به صورت ولتاژ 5-0 VDC و یا 10-0 VDC و فرم استاندارد جریان به شکل جریان 20-4 mA می باشد. به مجموعه ترانسدیوسر و مدار تبدیل کننده خروجی آن ، ترانسمیتر (Transmitter) گفته می شود. تفاوت خروجی ولتاژی و جریانی چیست؟ استفاده از خروجی به فرم جریان دارای چند برتری نسبت به شکل ولتاژی است : 1- خروجی جریان نسبت به نویز محیطی مصونیت بیشتری دارد. 2- خروجی جریانی به دلیل دو سیمه بودن ، حجم سیم بندی کمتری دارد. 3- خروجی جریانی را تا مسافت های بالاتری می توان انتقال داد.
PR-23RY80710.34.jpg)
PR-21Y222155-142.jpg)
