راهنمای خرید و انتخاب ترانسمیتر (سنسور) فشار

1- ترانسمیتر (سنسور) فشار چیست

در ابتدا لازم می باشد که در مورد کمیت فشار بیشتر بدانیم. اعمال نیرو بر سطح مقطع یک جسم به عنوان کمیت فشار تعریف می شود (P=F/A). کمیت فشار با P (Pressure) تعریف می شود و دارای واحدهای مختلف می باشد. از جمله این واحدها می توان به پاسکال، میلیمتر جیوه، اتمسفر و بار اشاره کرد. به تجهیزات اندازه گیری که کمیت فشار را اندازه گیری می کنند سنسور فشار یا ترانسمیتر فشار می گویند. قیمت ترانسمیتر فشار بر اساس انواع سنسور های فشار مشخص می شود.

2- ترانسمیتر چیست

ورودی آنالوگی تمام کنترلرهای موجود مانند PLC پذیرای سیگنال های استاندارد ولتاژ و جریان می باشند. سیگنالهای استاندارد جریانی مانند 4 الی 20 میلی آمپر، 0 الی 20 میلی آمپر و سیگنال های استاندارد ولتاژی مانند 0 الی 10 ولت DC و 1 الی 5 ولت DC و همچنین 10- الی 10+ ولت DC می باشد. از آنجایی که سنسور فشار بر اساس کمیت فیزیکی عمل می کند، به همین دلیل نیاز می باشد که خروجی آن ها در نهایت به سیگنال های استاندارد گفته شده تبدیل شود. ترانسمیتر ها درواقع تبدیل کننده کمیت فیزیکی اندازه گیری شده مانند فشار به سیگنال های استاندارد جریانی یا ولتاژی می باشد.

مزیت های سیگنال جریانی 4 الی 20 میلی آمپر

• ضریب اطمینان بالاتر نسبت به سیگنال های دیگر. اگر سیم سنسور قطع شود، به دلیل شروع سیگنال از 4 میلی آمپر قابل تشخیص می باشد.
• نویز پذیری بسیار پایین
• قابلیت استفاده در فاصله های زیاد ( حدود 330 متر). لازم به ذکر است این مسافت به نوع و مقاومت اهمی کابل و همچنین فاصله از سطح دریا نیز بستگی دارد.
• قابل انتقال از طریق شبکه ی قدرتمند Hart Protocol.

نکته 1 : نوع سیگنال خروجی در قیمت ترانسمیتر فشار نیز اثر دارد.

نکته 2 : به دلیل مزیت های بالایی که خروجی های جریانی دارند، معمولا ترانسمیتر های فشار با خروجی جریانی به خصوص خروجی جریانی 4 الی 20 میلی آمپر در صنعت بیشترین استفاده را دارند.

شکل زیر نمونه یک ترانسمیتر فشار می باشد.

 

3- عملکرد ترانسمیتر (سنسور) فشار

قبل از اینکه در مورد نحوه اندازه گیری کمیت فشار توسط یک سنسور فشار صحبت کنیم بهتر است در مورد قطعه ای به نام استرین گیج بیشتر بدانیم:

استرین گیج چیست؟

استرین گیج در واقع یک سنسور الکترونیکی با حالت ارتجاعی (انعطاف پذیر) می باشد. استرین گیچ ها از لایه های فلزی رسانا که به صورت زیگزاگ قرار دارند تشکیل شده است. نیروی وارده بر این قطعه ی الکترونیکی باعث افزایش طول این لایه های رسانا و در نتیجه تغییرات مقاومت دو سر این لایه رسانا می شود.

از استرین گیج ها در سنسورهای وزن (لودسل) و ترانسمیترهای فشار استفاده می کنند. برای مثال یک لودسل از چندین استرین گیج تشکیل شده است. هنگامی که نیرو بر لودسل اعمال می شود استرین گیج ها تغییر مقاومت می دهد. شکل ایجاد شده مانند پل وتستون می باشد. با اعمال ولتاژ به دو سر این پل وتستون می توان خروجی mv بدست آورد. با استفاده از یک ترانسدیوسر لودسل خروجی mv تولید شده به سیگنال استاندارد ولتاژ یا جریان تبدیل می شود.

 

شکل بالا قسمت های مختلف یک استرین گیج می باشد.

1-3- قسمت های مختلف ترانسمیتر (سنسور) فشار

 

 

 

یک سنسور فشار (ترانسمیتر فشار) از قسمت های زیر تشکیل شده است:

1- کانکتور ورودی: کانکتور ورودی نقطه اعمال فشار توسط سیال (مایع یا گاز) می باشد. غالبا جنس این کانکتور به دلیل جلوگیری از عدم فرسایش در مدت زمان های طولانی از استیل می باشد.

2- صفحه دیافراگم: نقطه ی حسگر سنسور صفحه دیافراگم آن می باشد. پشت صفحه ی دیافراگم سنسور استرین گیج قرار دارد. با اعمال فشار توسط سیال مقاومت استرین گیج تغییر می کند. در حقیقت از این تغییرات مقاومت میزان واقعی فشار اعمال شده به سنسور محاسبه می شود.

3- مدار ترانسدیوسر و تقویت کننده: تغییرات مقاومت استرین گیج با مدار تقویت کننده تبدیل به سیگنال ولتاژی در رنج mv می شود. توسط ترانسدیوسر سیگنال ولتاژی به رنج استاندارد جریان یا ولتاژ تبدیل می شود.
نکته 1: معمولا ترانسمیترهای فشار با خروجی رنج جریانی 4 الی 20 میلی آمپر به دلیل مزیت های زیادی که دارد، در صنعت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

نکته 2: قیمت ترانسمیتر فشار (سنسور فشار) بر اساس نوع سنسور و همچنین نوع خروجی تعیین می شود.

4- کانکتور خروجی: خروجی سنسور می تواند به صورت کانکتور یا کابلی باشد. خروجی های کانکتوری به دلیل قابلیت تعویض آن، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

4- انواع ترانسمیترهای (سنسور) فشار 

– نسبی (گیج) : سنسورهای فشار نسبی (گیج) درواقع فشار یک نقطه را نسبت به اتمسفر (جو) کره ی زمین اندازه می گیرند. همانطور که می دانیم فشار اتمسفر زمین نسبت به سطح دریا تغییر می کند. در ترانسمیتر های فشار نسبی، فاصله از سطح دریا پارامتر مهمی محسوب نمی شود.

-مطلق (ابسولوت): همانطور که می دانیم محیط خلا محیط عاری از جرم می باشد و میزان فشار در محیط خلا صفر مطلق می باشد. سنسور فشار مطلق (ابسولوت) میزان فشار یک نقطه را نسبت به خلا اندازه گیری می کند. به همین دلیل به آن ها سنسور یا ترانسمیتر های فشار مطلق گفته می شود. در ترانسمیتر های فشار مطلق، فاصله از سطح دریا پارامتر مهمی محسوب می شود.

-وکیوم: در واقع نوعی از سنسور های فشار نسبی می باشند که مقدار فشار کمتر از فشار اتمسفر را اندازه می گیرند. رنج سنسورهای فشار وکیوم منفی می باشد.

-ترکیبی (compund): سنسور های فشار ترکیبی قابلیت اندازه گیری فشارهای بیشتر از اتمسفر و کمتر از اتمسفر را همزمان دارند. به همین دلیل به آن ها ترانسمیتر های فشار ترکیبی یا compund می گویند.

-اختلاف فشار: یکی از پر مصرف ترین سنسورهای فشار در صنعت سنسورهای اختلاف فشار یا  DP (Diffrential Pressure) می باشد. اختلاف فشار دو نقطه توسط یک سنسور اختلاف فشار محاسبه شده و خروجی سنسور نیز بر اساس اختلاف فشار آن دو نقطه می باشد. از سنسورهای اختلاف فشار می توان کمیت سرعت جریان سیال ( فلو) و میزان ارتفاع یک سیال در یک مخزن (سطح) را اندازه گیری کرد.

5- کاربرد ترانسمیتر فشار

صنایع بسیاری هستند که از ترانسمیترهای فشار و انواع آن ها استفاده می کنند. برای مثال می توان به چند مورد اشاره کرد:
تهویه و تاسیسات (HVAC) : در چیلر ها (تراکمی و جذبی)، کمپرسورها از ترانسمیترهای فشار نسبی استفاده می کنند. برای مثال در چیلر ها برای فشار بالا و پایین هر کمپرسور یک سنسور فشار استفاده می شود.
صنایع نفت، گاز پتروشیمی: صنعتی که به تعداد بالا از ترانسمیترهای فشار و همچنین ترانسمیترهای تفاضلی فشار استفاده می کنند. همانطور که قبلا نیز اشاره شد از ترانسمترهای اختلاف فشار برای اندازه گیری سرعت جریان سیال (فلو) نیز استفاده می کنند. در صنایع نفت و گاز معمولا از این نوع سنسورها برای اندازه گیری دبی دسیال ها نیز استفاده می شود.

صنایع غذایی و دارویی: در این صنایع نیز ترانسمیتر های فشار استفاده می شود. در صنایع غذایی گاهی به دلیل دقت بالا در بعضی از ماشین آلات، از سنسور های دیافراگمی نیز استفاده می شود.

صنایع نامبرده شده نمونه ای از صنایع مختلف می باشند که در آن ها از سنسورهای فشار استفاده می شود. از جمله صنایع دیگر که در واحدهای مختلف آن ها از این سنسور ها استفاده می شوند می توان به صنعت سیمان، صنعت خودرو سازی، تجهیزات پزشکی و … اشاره کرد.

 

 

 

 

از جمله برند های موجود در زمینه تولید انواع سنسورهای فشار در بازار می توان به موارد زیر اشاره کرد:
سنسیس (sensys)
هاگلر
ویکا (wika)
اندرس هاوزر

رز مونت
زیمنس

برند سنسیس (sensys) از کشور کره ی جنوبی می باشد و با تولید انواع ترانسمیتر های (سنسور) فشار با قیمت رقابتی در انواع مختلف در صنایع کشور مورد استفاده قرار می گیرد.
برای آشنایی با نحوه ی اتصال PLC به سنسور فشار کلیک کنید
برای آشنایی با محصولات سنسیس (sensys) کره ی جنوبی کلیک کنید

 

برای مشاوره بیشتر با همکاران فنی ما در تماس باشید:
تلفن ثابت :

021-33961087-8

تلفن همراه :

09129308066 امیر ندرلو

09127011214 مجید غلامی