سنسور فشار ( ترانسمیتر فشار ) چیست ؟

امروزه در بسیاری از صنایع جهت اندازه گیری فشار از ترانسمیتر فشار یا به عبارت عامیانه تر سنسور فشار الکترونیکی استفاده می شود.

در این مطلب قصد داریم به معرفی کلی و ساختار سنسور فشار ، انواع و همچنین نکات مهم در زمینه انتخاب و عوامل موثر بر قیمت سنسور فشار (ترانسمیتر فشار) بپردازیم. از لحاظ ساختمانی سنسورهای اندازه گیری در صنعت به 2 نوع مکانیکی و الکترونیکی تقسیم بندی میگردد.

 

 

جهت مشاهده همه محصولات در زمینه ترانسمیتر فشار کلیک کنید

 

 

تفاوت سنسور فشار مکانیکی با ترانسمیتر (سنسور) فشار الکترونیکی

 

 

 

سنسور های فشار مکانیکی

 

معمولا از یک رئوستا ( مقاومت اهمی متغیر ) در ساختمان خود استفاده میکنند که با اعمال فشار موجب حرکت تیغه متحرک روی رئوستا و در نتیجه تغییر میزان مقاومت سنسور میگردند که از این ویژگی جهت محاسبه میزان فشار در این سنسورها استفاده میگردد.

 

 

ویژگی ها :

 

• • عدم نیاز به ولتاژ تغذیه خارجی
  • قیمت پایین
  • دقت پایین

 

 

ترانسمیتر فشار الکترونیکی

 

در ساختمان ترانسمیتر های فشار الکترونیکی از یک المان الکترونیکی که با عنوان سنسور فشار شناخته می شود جهت سنجش فشار وارد شده ( اعم از مایعات و گازها و … ) و یک برد الکترونیکی جهت تبدیل و پردازش و ایجاد سیگنال خروجی استاندارد ( 4 … 20 میلی آمپر ، 0 … 5 ولت dc و … ) استفاده می گردد.

 

 

ویژگی ها :

 

• • نیاز به ولتاژ تغذیه خارجی
  • قیمت بالا
  • دقت بالا

 

و اما در این مطلب قصد داریم ترانسمیترهای فشار الکترونیکی را مورد بررسی قرار دهیم.

 

آشنایی با مفهوم ترانسمیتر فشار ، ترانسدیوسر فشار و سنسور فشار

 

 

 

احتمالا تا به حال عبارات ترانسمیتر فشار و سنسور فشار و همچنین ترنسدیوسر فشار شنیده باشید، اما اینها چه تفاوتی باهم دارند؟ در اینجا به توضیح مختصری در این خصوص میپردازیم.

 

سنسور فشار

 

قسمت اصلی هر مجموعه و یا ترانسمیتر فشار که اصلی ترین بخش هر ترانسمیتر فشار الکترونیکی را تشکیل میدهد یک حسگر الکترونیکی به نام سنسور فشار میباشد که میتواند از نوع سرامیکی، سیلیکونی و … باشد.

 

 

انواع سنسور از لحاظ تکنولوژی ساخت

 

بیشتر روش ها در اندازه گیری فشار بر اساس اندازه گیری یک جابجایی یا نیرو است. به عبارت دیگر ، متغیر فیزیکی “فشار” باید به یک متغیر قابل اندازه گیری الکتریکی تبدیل شود. برخلاف روشهای اندازه گیری فشار به صورت مکانیکی ( مانند گیج فشار یا سنسور فشار رئوستایی ) ، در اندازه گیری الکترونیکی این تبدیل نیرو به فشار به یک منبع تغذیه خارجی برای سنسور فشار نیاز دارد.

حسگر الکترونیکی اساس سیستم های اندازه گیری فشار الکترونیکی است. در اندازه گیری به روش مکانیکی مانند گیج ( مانومتر ) فشار نیروی وارد شده توسط مایه یا گاز باعث جابجایی و حرکت بین 0.004 و 0.012 اینچ میشود در حالی که این تغییر یا جابجایی بر اثر اعمال فشار به سطح سنسور فشار (سرامیکی یا سیلیکونی و غیره ) تنها موجب جابجایی در حد چند میکرون میگردد.

 

جهت مشاهده ترانسمیتر های فشار ویکا سری A-10 , S-10 , S-11 کلیک کنید.

 

این تغییر توسط سنسور تشخیص داده می شود و به صورت سیگنال به برد الکترونیکی سنسور جهت پردازش و ایجاد خروجی ارسال میگردد. این تغییر شکل حداقلی درسطح سنسور و دارا بودن ویژگی های دینامیکی عالی و کشش کم مواد و در نتیجه مقاومت بالا در برابر بارهای متناوب و دوام طولانی مدت و همچنین خروجی دقیق باعث افزایش و گسترش استفاده از سنسورهای الکترونیکی به نسبت سنسورهای مکانیکی گردیده شده است. در اکثر حسگر های فشار معمولا از عملکرد پل مقاومتی جهت تبدیل فشار به کمیت الکترونیکی استفاده میشود. بدین صورت که با تغییر فشار وارد شده به سنسور مقاومت یکی از شاخه های پل تغییر میکند که در نتیجه مقاومت کلی پل تغییر می نماید که همین ویژگی و خروجی به مرحله بعد که برد الکترونیکی پردازشگر باشد ارسال میگردد.

 

انواع سنسور فشار از لحاظ تکنولوژی ساخت به صورت کلی به صورت زیر دسته بندی میگردد:

 

• • سنسور های سرامیکی
  • سنسورهای خازنی
  • سنسور های سیلیکونی

 

ترنسدیوسر فشار

 

ترنسدیوسر فشار یا مبدل فشار (Pressure transducer) فرم پیشرفته ای از حسگر فشار هستند و در حقیقت ترکیب یک حسگر ( سنسور ) به یک برد الکترونیکی در یک محفظه میباشد.

 

همانطور که در بخش قبلی توضیح دادیم، ساده ترین جزء اندازه گیری فشار الکترونیکی سنسور فشار است. این حسگر است که متغیر فیزیکی “فشار” را به مقداری تبدیل می کند که می تواند به صورت الکترونیکی پردازش شود. حال ترنسدیوسر مبدل فشار (ترنسدیوسر فشار) سطح و مرحله بعدی می باشد.

در یک ترنسدیوسر یا مبدل فشار ، عنصر حسگر (سنسور فشار) و محفظه در تماس الکتریکی هستند و دارای اتصال فشار می باشند. سیگنال خارج شده از حسگر فشار به صورت اهمی میباشد و این مقاومت پس از ورودی به ترنسدیوسر به صورت به صورت سیگنال ولتاژی در حدود 10 میلی ولت الی 100 میلی ولت (این سیگنال ها بسته به نوع سنسور تغییر می کند ( 10 میلی ولت تا 100 میلی ولت )) استاندارد نیستند و معمولا به صورت مستقیم مورد استفاده قرار نمیگیرند .

ترنسدیوسر های ولتاژ که از اتصال یه حسگر یا بعبارتی سنسور فشار با یکر برد الکترونیکی نصب و آببند شده داخل یک حفظه تشکیل میشود که قابلیت اتصال به برد های پردازشگر جهت و تبدیل سیگنال خروجی ترنسدیوسر به سیگنال های استاندارد نظیر 4 تا 40 میلی آمپر و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

ترانسمیتر فشار

 

ترانسمیتر فشار به مجموعه کامل یک سنسور و ترنسدیوسر با خروجی استاندارد و قابل نصب و استفاده گفته می شود. (هرچند در بین مردم و به طور روزمره کلمه سنسور فشار به عنوان ترانسمیتر فشار بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.)

 

ترانسمیترهای فشار بعبارتی مجموعه کامل شده ترنسدیوسر فشار که با کانکتور و محفظه کامل و آببندی شده با خروجی های استاندارد از قبیل 0…4 میلی آمپر و 0….20 میلی آمپر ، 0…5 ولت dc و … که بعضا دارای گزینه های تنظیم مجدد و کالیبراسیون اضافی هستند. با برخی از انواع سنسورها که قابلیت کالیبراسون مجدد دارند می توان بازه اندازه گیری را در دامنه های بزرگ تنظیم کرد. این گزینه کالیبراسیون معمولاً با اصطلاحاتی مانند “scale down”یا “span reset” یا “turn down” ذکر می شود.

 

مشاهده راهنمای کالیبراسیون سنسور فشار ویکا WIKA

 

به عنوان مثال یک سنسور فشار 0…40 بار میتواند در بازه 0…10 بار کالیبره و مورد استفاده قرار گیرد، به طوری که پس از تنظیم این ترانسمیتر فشار، فشار 0 را با 4 میلی آمپر و فشار 10 بار را با 20 میلی آمپر نشان میدهد (نوع 4 – 20 میلی آمپر). همچنین این سنسورها قابلیت تنظیم نقطه صفر را نیز در محدوده وسیعی در اختیار مصرف کننده قرار می دهد. در ترانسمیتر های فشار با خروجی هارت HART این دسترسی ها و تنظیمات بیشتر نیز میباشد.

 

 

مصارف سنسور فشار (ترانسمیتر فشار)

 

از آنجا که فشار ( مانند دما ) یکی از از اصلی ترین کمیت ها در اکثر فرایندهای صنعتی به شمار میرود، موجب گردیده مصارف ترانسمیتر های فشار به عنوان یک ابزار جهت تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی استاندارد و قابل پردازش توسط سیستم و تجهیزات کامپیوتری و کنترلی، روز به روز افزایش یابد. تنوع مصارف ترانسمیتر فشار بسیار گسترده میباشد که در اینجا به بخشی از آنها اشاره می کنیم:

 

 

• • صنایع غذایی
  • مصارف پزشکی
  • صنیع نفت و گاز
  • صنعت هیدرولیک و پنوماتیک
  • ماشین آلات صنعتی
  • و …

 

جهت مشاهده سنسورهای قابل برنامه ریزی IFM کلیک کنید

 

ویژگی های پرشر ترانسمیترها :

در زیر برخی از نکات مهم و قابل توجه جهت انتخاب ترانسمیتر فشار عنوان گردیده که نیاز است در هنگام تهیه سنسور فشار به آنها توجه گردد :

 

• • نوع خروجی سنسور
  • ولتاژ تغذیه سنسور
  • رنج فشار کاری و میزان تحمل اضافه فشار
  • دمای کارکرد نرمال سنسور و میزان تحمل اضافه دما
  • نوع سیال یا گاز مورد اندازه گیری از لحاظ خورندگی و ویسکوزیته ( مواد با ویسکوزیته بالا باید از نوع دیافراگمی استفاده گردد).
  • میزان غیر خطی بودن خروجی ( 0.1% ، 0.25% ، 0.5% و … )
  • جنس بدنه سنسور
  • سایز و نوع کانکشن ( رزوه )
  • نوع اتصال الکتریکی
  • محل استفاده از لحاظ محیطی ( داخل in door یا فضای بیرون out door )
  • جریانی : 4 … 20 میلی آمپر ، 0 … 20 میلی آمپر و ..
  • ولتاژی : 0 … 5 ولت ، 0 … 10 ولت ، 0 … 4.5 ولت و …
  • HART , CAN , I/O LINK و …

 

 

انواع پرشر ترانسمیتر از لحاظ عملکردی

انواع ترانسمیتر های فشار به لحاظ عملکردی در یکی از سه دسته زیر قرار میگیرند :

 

• • سنسور فشار مطلق ( Absolute )
  • فشار نسبی ( Gauge )
  • فشار تفاضلی ( Differential)

 

تقریبا بیش از 90 درصد ترانسمیتر های فشار مورد استفاده در صنعت از نوع فشار نسبی یا گیج هستند. در زیر به توضیح مختصری در خصوص این سه نوع فشار و تفاوت آنها با هم میپردازیم.

 

مطلق ( Absolute ) :

فشار واقعی در هر نقطه را فشار مطلق می‌گویند که نسبت به «خلأ مطلق» (absolute vacuum) سنجیده میشود. به عبارتی مرجع در جهت سنجش فشار در مورد فشار مطلق خلأ مطلق است.

 

نسبی ( Gauge ) :

در صورتی که از فشار اتمسفر بعنوان مرجع برای اندازه‌گیری فشار هر سیستمی استفاده ‌شود، فشار محاسبه شده را فشار نسبی می‌نامند. به همین دلیل اکثر دستگاه‌هایی که در شرایط اتمسفر کار می‌ کنند و سنسورهای فشار در حال اندازه‌گیری فشار نسبی هستند. حال در صورتی که نیاز به محاسبه فشار مطلق داشته باشیم میتوانیم با اضافه کردن فشار اتمسفر به فشار نسبی،‌ فشار مطلق را محاسبه نماییم. به عبارتی دیگر:

فشار اتمسفر + فشار نسبی = فشار مطلق

 

تفاضلی ( Differential) :

به اختلاف فشار بین دو سیستم فشار تفاضلی گفته می شود. از سنسورهای فشار تفاضلی در برخی از صنایع استفاده میشود و این سنسور ها برخلاف سایر سنسورهای فشار به جای یک پورت ورودی دارای 2 پورت جهت اتصال میباشند.

 

 

معرفی ترانسمیتر فشار ویکا سری A-10

ترانسمیتر فشار (سنسور فشار) مدل A-10 ابزاری آزمایش شده برای اندازه گیری فشار محیط های صنعتی است. این محصول که به صورت فشرده ساخته شده است، در طیف گسترده ای از طرح های ماشین ادغام و عرضه می شود. همچنین دامنه‌ های اندازه‌گیری زیاد و محدوده‌ های اندازه‌گیری ویژه، به کاربرد جهانی آن نیز کمک می‌کنند.

تجربه چندین ساله ما و دانش دقیق از نیازهای مشتری در توسعه مدل A-10 گنجانده شده و بیش از ده سال است که خود را در کاربردهای بی شماری ثابت کرده است. همچنین کیفیت مداوم بالا و عملکرد قابل اعتماد آن در سراسر جهان مورد قدردانی قرار می گیرد و مرتباً توسط ممیزی های داخلی و خارجی تأیید می شود. این سنسور پرفروش می تواند تا 100 میلیون چرخه بار را با دقت تقریبا ثابتی تحمل کند.

بسته به نیاز، ترانسمیتر فشار مدل A-10 فشار گیج، خلاء و فشار مطلق را اندازه گیری می کند. می توان آن را به طور انعطاف پذیری در بیش از 2 میلیون نوع پیکربندی کرد و بنابراین می تواند بدون زحمت و به طور تقریبی در هر مفهوم صنعتی ادغام شود.

از جهت مصارف اقتصادی نیز مدل A-10 به ویژه مقرون به صرفه است و عملکرد بسیار خوبی را ارائه می دهد که از نظر دقت و استحکام با اکثر برنامه ها مطابقت دارد. قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی هزینه های نگهداری و تعویض کم را تضمین می کند.

 

معرفی ترانسمیتر فشار ویکا سری S-11

ترانسمیتر فشار (سنسور فشار) سری S-11 متخصصی برای محیط های چسبناک و پر از ذرات آلوده است. ترانسمیتر فشار مدل S-11 با دیافراگم فلاش به طور خاص برای اندازه گیری فضاهای چسبناک، خمیر مانند، چسبنده، متبلور، پر از ذرات و آلوده طراحی شده است که کانال فشار اتصالات فرآیند معمولی را مسدود می کند. به جهت طراحی بهینه و حساب شده ی آن، اتصال فرآیند فلاش قابلیت تمیز شدن را با دیافراگم خیس شده در فرآیند یکپارچه می کند. بنابراین، اندازه گیری فشار کم تعمیر و نگهداری بدون مشکل در کاربرد های خاص با محیط هایی که به طور مکرر تغییر می کنند، نیز تضمین شده است.

دقت بالا، طراحی مستحکم، کیفیت کار بالا و انعطاف پذیری بالای پیکربندی از ویژگی های کلیدی مدل S-11 است.

اتصال فرآیند فلاش

تمامی اتصالات فرستنده فشار فلاش از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند و کاملاً جوش داده شده اند و محیط را از طریق یک مهر و موم مثبت از ابزار اندازه گیری فشار جدا می کنند. بنابراین یک آب بندی قابل اعتماد و بدون فضای مرده بین اتصال فرآیند و محیط اندازه گیری تضمین می شود.

برای دماهای متوسط رو به بالا تا 150 درجه سانتیگراد (302 درجه فارنهایت)، ترانسمیتر فشار میبایستی دارای یک عنصر خنک کننده نیز باشد.

موارد مصرف ترانسمیتر فشار سری S-11

• کاربرد های عمومی در صنعت
• صنایع غذایی و آشامیدنی
• ماشین آلات بسته بندی و پر کننده
• ابزار های اندازه گیری سطح

 

قیمت سنسور فشار

قطعا در صنعت و بازار سنسورهای مختلفی را مشاهده کرده اید که از لحاظ ظاهری و قیمت تفاوت های زیادی با هم دارند به طوری که ممکن است این اختلاف قیمت به چندیدن برابر و حتی بیشتر برسد.

 

 

بهینه سازی خرید

متاسفانه بعضا مشاهده میگردد که برخی تنها ملاک برای انتخاب را قیمت سنسور فشار در نظر میگیرند و فرضا برای انتخاب خرید بین 2 برند سنسور هرکدام که گرانتر باشد را بهتر میدانند. البته این طرز فکر تا حدودی درست میباشد ولی قطعا کافی نیست.

در سالهای اخیر بدلیل ورود بسیار زیاد انواع برندهای چینی و حتی تقلبی در بازار باعث گردیده خریداران و مصرف کنندگان را سر درگم و متاسفانه در برخی موارد متضرر نماید (بدلیل خرید سنسور نا مرغوب). لذا خواهشمند است در زمان تهیه و خرید ترانسمیتر فشار مورد نیاز به موارد زیر دقت فرمائید تا علاوه برخرید سنسور فشار مورد نیاز خود یک خرید بهینه داشته باشید تا با صرف هزینه کالایی را تهیه نمایید که علاوه بر داشتن کیفیت مناسب نیازهای فنی شما را نیز مرتفع نماید. چه بسا که در برخی موارد بدلیل عدم توجه به مسائل فنی، علاوه بر صرف هزینه زیاد متاسفانه ترانسمیتر فشار یا کالای خریداری شده پاسخگو نیاز شخص نبوده و باعث اتلاف هزینه میگردد.

 

 

موارد قابل توجه در زمان انتخاب ترانسمیتر

قطعا مسائل و نکات قابل توجه جهت انتخاب و خرید سنسور فشار زیاد و تشریح آنها نیاز به یک یا چندین مقاله دارد ولی در این مبحث کوتاه سعی گردیده به نکات مهم اشاره کرد:

 

• • حداکثر و حداقل دمای محیط، دستگاه و سیال یا گاز که میبایست سنسور در آن شرایط کار کند.

• • اطلاع از میزان شرایط نویز و لرزش دستگاه یا ماشن آلات
  • اضافه فشار های احتمالی که ممکن است به سنسور وارد شود و همچنین اطلاع از میزان فشار های ضربه ای ( اصطلاحا به ضربه قوچ معروف است ) سیستم. (در صورت وجود فشار های ضربه ای شدید میبایست از سنسور را از طریق ظربه گیر به پورت نصب نمایید)
  • نوع سیال یا گاز و اطلاع از میزان خورندگی و …
  • ویسکوزیته سیال و یا همچنین حداکثر اندازه ذرات معلق در مواد ( در صورت وجود ذرات معلق بزرگ در مایع ممکن است سوراخ پورت ورودی سنسور مسدود گردد و لذا برای اینگونه مواد میبایست از سنسورهای خاص با پورت ورودی بزرگتر استفاده گردد)
  • میزان دقت مورد نیاز در خروجی سنسور که با عنوان میزان غیر خطی بودن (یا خطا) سنسور شناخته می شود.

 

در پایان با توجه به وجود بعضا سنسورهای تقلبی در بازار، توجه به اورجینال بودن سنسور نیز یکی از مواردی است که پیشنها میگردد به آن توجه گردد.

 

 

مشاهده مقالات مرتبط : رگولاتور پنوماتیک ، اتصالات پنوماتیک