تفاوت میان سنسور فشارخطی و ترنزمیتری چیست؟

ترنزمیتری و سنسور فشارخطی معمولا به جای یکدیگر به کار می روند، درحالی که دو دستگاه متفاوت و تقریبا کاربرد جداگانه ای نیز دارند. در این مقاله قصد داریم با ذکر ویژگی های این دو و آشنایی با هریک، تفاوت بین این دو دستگاه را بیان کنیم.

ترنزمیتری فشار (Pressure transmitter)  چیست ؟

به هر دستگاهی که قابلیت اندازه گیری فشار را داشته باشد و بتواند مقدار فشار را به صورت دقیق به یک سیگنال یا علامت الکترونیکی تبدیل نماید؛ سنسور فشار گفته می شود. دقت کنید که دستگاه هایی مانند ترانسدیوسرها، ترانسمیترها و سوئیچ های فشار نوعی سنسور فشار محسوب می شوند.

به عبارتی دیگر دستگاهی که در فرایندهای صنعتی بتواند یک کمیت فیزیکی مانند فشار را اندازه گیری نماید و آن را به اتاق کنترل که یک مکان دور از محل اندازه گیری است برساند؛ ترنزمیتر گفته می شود.

ترنزمیتری فشار می تواند بعد از اندازه گیری فشار، خروجی آن را به شکل سیگنال الکتریکی جریانی گزارش دهد. طراحی این سنسور جهت استفاده در لوپ جریانی پایین با استاندارد بین 4 تا 20 آمپر صورت گرفته و استفاده فراوانی در فرآینده ای کنترلی صنایع گوناگون دارد.
تغذیه ترنزمیترها می تواند به وسیله منابع تغذیه رگوله نشده نیز انجام شود؛ خروجی جریان ترنزمیترهایی که منبع تغذیه آن ها باتری است برای زمان هایی که با فشار کامل کار می کنند مطلوب نخواهند بود.

کاربرد ترنزمیترها در کجاست؟

ترنزمیترها تنها برای اندازه گیری فشار کاربرد ندارد بلکه جهت اندازه گیری میزان کمیت هایی چون  دما ، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گازهای محیطی استفاده می شود. بعد از اندازه گیری پارامتر مدنظر، در محدوده استاندارد جریانی 4 تا 20 آمپر و یا ولتاژی 0 تا 10 ولت به شکل یک جریان الکتریکی روی یک زوج سیم به محل مورد نظر انتقال می یابد.

خروجی حاصل از ترنزمیترها می تواند در تجهیزات کنترلی متعددی مانند ، HMI، پی ال سی (SCADA ،(PLC  و نمایشگرها به کاربرده شود. بیشترین کاربرد ترنزمیترها در صنایع گوناگونی چون  صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته‌گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و به‌طورکلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، می باشد.

ترنزمیترها با استفاده از دستورالعمل های ارتباطی صنعتی مختلف مانند HART، BRAIN، DE، Fieldbus و Modbus با سایر دستگاه ها ارتباط برقرار کنند.

مراحل تبدیل ولتاژ فشار به سیگنال الکتریکی در ترنزمیترها

در حالت کلی هنگام استفاده از ترنزمیتر برای اندازه گیری فشار سه مرحله انجام می گیرد.

1.کمیت فیزیکی مانند دما به به یک سیگنال الکتریکی مثل معادل جریانی یا ولتاژی و یا حتی مقاومتی تبدیل می‌شود. در این مرحله تغییرات قابل کنترل میستند و مقدار ولتاژی که بدست می آید در محدوده منفی بی نهایت تا مثبت بی نهایت نوسان دارد؛ که منجر به شروع مرحله دیگر می شود.

2.در این مرحله در یک بازه مشخص تبدیل ولتاژ به سیگنال الکتریکی صورت می گیرد و جریان مدیریت می شود؛ که با عنوان “سیگنال استاندارد” شناخته می شود.

3.برای انتقال مطلوب سیگنال استاندارد به اتاق کنترل یا نقطه ای دورتر باید سیگنال ارسالی تقویت سازی شود. جهت تقویت و خطی نمودن سیگنال های خروجی، ترنزمیترها از تجهیزاتی مانند op-amp بهره می برند.

پیشنهاد می شود مقاله گاز برودتی چیست و عملکرد آن چگونه است؟ را نیز مطالعه نمایید.

آشنایی با انواع ترنزمیترها

ترانزمیترها به سبب کاربردهای فراوانی که در صنایع مختلف دارند در شکل های مختلفی طراحی و تولید شده و با نام های متنوعی شناخته می شوند. از جمله انواع ترنزمیترها می توان از ترانسمیتر فشار، ترانسمیتر دما، ترانسمیتر رطوبت، ترانسمیتر فلو یا جریان سیالات، ترانسمیتر سطح یا ارتفاع مخازن، ترانسمیتر وزن، ترانسمیتر سرعت نام برد. در ادامه به معرفی برخی کامل ترانزمیتر فشار می پردازیم.

معرفی انواع ترنزمیتر فشار

ترنزمیتر فشار (Pressure Transmitter)در کنترل فرآیندهای صنعتی به عنوان یک ابزار دقیق بسیار پرکاربرد است. از این دستگاه جهت اندازه گیری فشار مایع یا گاز در صنایع گوناگون استفاده شده که نتیجه این اندازه گیری تبدیل به سیگنال های می شود. ترنزمیترها در دو نوع دارای نمایشگر و بدون نمایشگر در بازار موجود هستند.

دقت کارایی ترنزمیتر فشار برای مدل های معمولی تا 0.5 درصد و در مدل های آزمایشگاهی تا 0.25 درصد است. در بیشتر مواقع از ترانسمیتر فشار مدل قلمی به دلیل قیمت مناسب آن استفاده می شود.

ویژگی های مهم در انتخاب ترانزمیتر فشار مناسب

یک ترانزمیتر در صورتی می تواند یک دستگاه مناسب برای اندازه گیری فشار باشد که دارای ویژگی های مشخصی باشد. هچنین جهت انتخاب ترنزمیتری مناسب باید مواردی مانند دقت وسیله، مطلق یا نسبی بودن فشار، محدوده اندازه‌گیری، نوع خروجی، میزان تأثیرپذیری از محیط را مورد توجه قرار داد.

• دقت اندازه‌گیری:  %0.5±
• جنس متریال بدنه: Die Cast Al./SS
• استاندارد نفوذ:IP65
• تکرارپذیری: 2% F.S

ویژگی تکرار پذیری به این معنی است که ترنزمیتری را برای مثال در چند محیط متفاوت استفاده می کنیم، که باید مقدار اندازه گیری شده در همه محیط ها حداکثر با مقدار واقعی به اندازه 0.2 درصد تفاوت داشته باشد. چنانچه تکرارپذیری ترنزمیتر به درستی عمل نکند، پس المنت اندازه گیری فشار دچار آسیب شده و دستگاه فاقد کارایی بوده و باید تعویض شود.

سنسور فشار خطی(Pressure sensor)  چیست ؟

متناسب با فشاری که به سنسور فشار(عنصر فیزیکی تشخیص فشار) وارد می شود، ولتاژ خروجی حاصل می شود. این سنسورهای فشار به شکل پکیج و بر روی بُرد نصب شده اند که هنگام استفاده باید مهندس طراح مواردی چون کالیبراسیون، جبران‌ساز دمایی و تقویت کننده مناسب را مدنظر قرار دهد.

سنسور فشار چه کاربردی دارد؟

 به دلیل کاربردهای گوناگونی که سنسور فشار در صنایع مختلف دارد؛ در انواع مختلفی بسته به نوع کاربرد آن طراحی و تولید می شود. برای انتخاب نوع سنسور باید تحقیق کنیم که مقدار فشار را برای چه صنایع و کاربردهایی می خواهیم اندازه گیری کنیم. مثلا سنسوری فشاری که برای تجهیزات پزشکی یا ابزارهای متحرک استفاده می شود با نوع سنسوری که برای کاربرد در شرایط خشن و سخت یا با خورندگی بالا انتخاب می شود؛ دارای تفاوت هایی است.

برای انتخاب یک سنسور فشار باید تعداد گوناگونی از تکنولوژی‌ها، پکیج‌ها و سطوح عملکرد و ویژگی‌های مختلف را مورد بررسی قرار داد تا بتوان ابزار دقیقی جهت اندازه گیری فشار انتخاب نمود.

معرفی صنایعی که  سنسور فشار در آن ها استفاده می شود

• برای اندازه‌ گیری فشار گاز درون یک تانک مانند مخزن کمپرسورهای صنعتی کاربرد دارد.
• جهت اندازه ‌گیری سطح یا حجم مایع توسط اندازه ‌گیری فشار در کف مخزن مورد استفاده قرار می گیرد.
• برای اندازه‌گیری اختلاف فشار در دو نقطه مختلف از سیستم به عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری و پایش فلو (Flow) مربوط به مایعات یا گازها به کار می رود.
• جهت اندازه‌گیری فشار بارومتری (Barometric) که همان تغییر در فشار اتمسفری با تغییر شرایط آب و هوایی یا تغییر ارتفاع است. بارومتر در ایستگاه‌های هواشناسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آشنایی با ساختار سنسورهای فشار

نحوه عملکرد یک سنسور فشار را ساختار آن مشخص می کند که می تواند از نوع مطلق، گیج و اختلافی باشد. برای مثال طراحی یک سنسور فشار مطلق می تواند بر اساس موقعیت نصب آن که روی بُرد یک مدار یا تابلو صورت گیرد. در این صورت می تواند به فشار وارد شده از بالا و پایین عکس العمل نشان داده و فشار را اندازه گیری کند.

طراحی سنسور گیج نیز به شکلی است که بتواند همزمان به فشاراتمسفری وارد شده به یک سمت و فشار اعمال شده به سمت دیگر را اندازه گیری نماید.

طراحی سنسور اختلافی در ساختار خود دو پورت دارد که فشارهای اندازه گیری شده بوسیله این پورت ها به المان های اندازه گیری مرتبط می شوند.

اصول کاری یک سنسور فشار چگونه است؟

سنسور فشار در برابر فشاری که به آن وارد می شود می تواند واکنش فیزیکی نشان دهد. سنسورفشار می تواند. تغییرات حاصل از اعمال فشار را بصورت سیگنال های الکتریکی تبدیل نماید. برای انجام این تبدیل از تغییر در مقاومت اهمی یک استرین‌گیج یا کرنش‌سن (Strain Gauge)، عنصر پیزوالکتریک و تغییر در ظرفیت خازنی بهره می برد.

 افرادی که در صنعت تولید و طراحی سنسورهای فشار فعالیت می کنند باید در طراحی این دستگاه ها مواردی مانند مانند گستره اندازه‌گیری، تناسب با محیط، اندازه فیزیکی، توان مورد نیاز و نوع ملزومات اندازه‌گیری فشار مدنظر قرار دهند.

تفاوت سنسور فشار خطی و ترانزمیتری چیست؟

سنسور فشار برای همه ابزاری که توانایی اندازه گیری مقدار فشار هر ماده ای را داشته باشند اطلاق می شود. این تجهیزات در نوع طراحی مدار الکتریکی خود با یکدیگر تفاوت داشته و با نام های مختلفی مثل سنسور یا ترانسدیوسر یا ترانسمیتر شناخته می شوند.

خروجی تولید شده از این تجهیزات اندازه گیری فشار نمی تواند در یک مدار الکتریکی به طور مستقیم استفاده شود. در این شرایط باید کمیت فیزیکی بدست آمده تبدیل به سیگنال الکتریکی شود و سپس توسط تقویت کننده هایی سیگنال های ضعیف تقویت شود و روی یک مدار به اتاق کنترل فرستاده شود.

برخی موارد اصطلاح سنسور به جای ترنزمیتر به کار می رود که با توجه به تعریف سنسور فشار و ترنزمیتر متوجه اشتباه بودن این جا بجایی می شویم.

جمع بندی

سنسور فشار و ترنزمیتری عملکردی شبیه هم دارند و در بسیاری از موارد این دو واژه به جای یکدیگر به کار می روند. تفاوتی که این دو دارند نوع طراحی مدار الکتریکی در آن ها است. کاربرد هر دو وسیله اندازه گیری فشار گاز یا مایعات مختلف است.

پیشنهاد می شود مقاله مبدل حرارتی  را نیز مطالعه نمایید.