سنسور فشار یا ترانسمیتر فشار چیست ؟

سنسور فشار چیست؟

در سیستم های صنعتی کنترل کمیت هایی چون فشار، دما، حرارت و سطح اهمیت فراوانی دارد؛ زیرا جلوگیری از عملکرد نامناسب، ایمنی و امنیت در تجهیزات صنعتی در اولویت است. برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی ابزارهای مختلفی وجود دارند که شاخص ترین آنها انواع سنسور مانند سنسور القایی، سنسور فشار، انکودر و سنسور نوری می باشد. ترانسمیتر فشار قابلیت تبدیل فشار سیستم به سیگنال های الکتریکی را دارد. در واقع ترانسمیتر یک فرستنده است که پالس های دریافتی را به سیگنال های قابل تفسیر تبدیل و آن را به واحد کنترل ارسال می کند. سنسور فشار در صنایعی چون نفت، پالایشگاه، نیروگاه، کارخانه های فرآوری مواد غذایی، معدن، عمران، داروسازی، کاغذسازی، پتروشیمی، سیستم های پایپینگ (همان لوله کشی صنعتی بوده و متشکل از چندین لوله و اتصالات است که برای انتقال یا پالایش سیالات بکار می رود)، تجهیزات بهداشتی و سرمایشی کاربرد زیادی دارد.

ترانسمیتر فشار (Pressure Transmitter) علاوه بر کنترل فشار، برای پارامترهای دیگری چون وزن، جریان، سرعت و ارتفاع مایعات، گاز و روغن قابل استفاده می باشد. اصلی ترین هدف از بکارگیری سنسورهای فشار، مقابله با چالش هایی چون کاهش و افزایش فشار است چنانچه می دانید، اولین ترجیح در صنایع و اتوماسیون های صنعتی، ایمنی و امنیت تجهیزات است؛ بنابراین انتخاب صحیح ارجحیت دارد. سنسور فشار سنسیس یکی از مناسب ترین حسگرهای موجود در بازار است که در ادامه با ویژگی های آن آشنا خواهیم شد.

سنسور فشار سنسیس

کاربرد ترانسمیتر فشار سنسیس

سنسور فشار سنسیس چنانچه گفته شد، در صنایع کاربردهای مختلفی دارد. از جمله می توان به صنایع خودروسازی، پتروشیمی، نیروگاه و غیره اشاره کرد؛ اما شاید برای شما هم این پرسش ایجاد شود که دقیقا سنسور فشار برای چه مصارفی است؟ به طور کلی موارد استفاده سنسور فشار عبارت هستند از:

• انواع پمپ و کمپرسورهای صنعتی برای مدیریت اختلاف فشار
• نظارت بر کیفیت ساخت ماشین آلات با اندازه گیری فشار
• ارزیابی میزان فشار در حفاری نفت و گاز
• کنترل توربین و خطوط انتقال سیالات
• نظارت بر عملکرد پمپ های انتقال آب و فاضلاب
• کنترل فشار در کارخانه کاغذ سازی هنگام آماده سازی خمیر
• ارزیابی و کنترل فشار در تجهیزات انتقال ذرات و پودر در کارخانه داروسازی

ساختمان و نحوه عملکرد سنسور فشار

ترانسمیتر فشار یک حسگر برای اندازه گیری فشار است. ساختار آن به این شکل است که فشار را تبدیل به یک پالس الکتریکی کرده، سپس بعد از آنالیز، داده ها را به کنترل گر تجهیز ارسال می‌کند. ترانسمیترها برای انجام این فرایند از سه قسمت مهم ترانسدیوسر (مبدل)، سنسور و تقویت کننده تشکیل شده‌اند. تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی به عهده مبدل است. اجزای سنسور فشار را می توان به شکل ذیل تعریف کرد:

• سنسور: حسگرها وظیفه اندازه گیری و تبدیل فشار به سیگنال های الکترونیکی را به عهده دارند. دیافراگم، استرین گیج، پیزو الکترونیک و پیزورزیستیو تجهیزاتی هستند که در سنسورها بکار رفته می شود.
• ترانسدیوسر: تبدیل نیروی مکانیکی به الکترونیکی به عهده مبدل است که از یک مدار الکتریکی تشکیل شده و باعث تقویت سیگنال های خروجی می گردد.
• تقویت کنند: در ترانسمیتر های فشار قسمتی وجود دارد به نام تقویت کننده که سیگنال الکتریکی را از ترانسدیوسر دریافت و آن را تقویت و به سمت نمایشگر یا کنترل کننده ارسال می نماید

انواع سنسور فشار

سنسور فشار از نظر شکل ظاهری (معمولی، قلمی)، عملکرد، نوع سنسور، فشار قابل اندازه گیری و نوع سیالات (آب، هوا، گاز) طبقه بندی می گردند. مهم ترین دسته بندی بر اساس فشار قابل اندازه گیری است که عبارت هستند از:

 ترانسمیتر فشار مطلق (Absolute Pressure Transmitter)

برجسته ترین ویژگی سنسور فشار مطلق اندازه‌گیری فشار واقعی در هر نقطه نسبت به خلاء است. به این معنی که سنسور در فضای خالی و ایزوله با فشار صفر کار می کند. نحوه عملکرد آن به این شکل است که وقتی یک سیال (گاز، مایع یا هوا) به سنسور برخورد می کند، فشاری ایجاد می کند که یک سیگنال را از سنسور به ترانسمیتر منتقل نموده و بعد از آنالیز، به سیستم کنترل ارسال می شود. خروجی سنسور فشار مطلق، به صورت دیجیتال و آنالوگ است.

انواع ترانسمیتر فشار

ترانسمیتر فشار نسبی یا گیج (Gauge Pressure Transmitter)

خصوصیت اصلی سنسور فشار نسبی یا ترانسمیتر فشار گیج، اندازه گیری تاثیر فشار محیط بر سیالات است. عمده‌ترین تفاوت این حسگر با سنسور فشار مطلق در این است که نوع فشار نسبی در محیط باز قرار دارد. در ترانسمیتر فشار نسبی، یک محفظه جداگانه متصل شده که به طور مستقیم در فضای باز قرار می‌گیرد. در واقع عملکرد گیج بر مبنای فشار نسبی است. وقتی سیالات بر سنسور فشار وارد می کنند، سیگنالی تولید می کند که بعد از آنالیز به کنترلگر ارسال می گردد. این مدل سنسور کاربرد فراوانی نسبت به سنسور های فشار مطلق و تفاضلی در صنعت دارد.  

ترانسمیتر تفاضلی یا اختلاف فشار (Differential Pressure Transmitter)

ترانسمیتر فشار سنسیس نیز دارای مدل های تفاضلی یا اختلاف فشار میباشد. اگر هدف از اندازه گیری تفاضل بین دو نقطه از سیستم باشد، این حسگر کارایی بیشتری دارد. می توان گفت از نظر تکنیکی اغلب ترانسمیترها از نوع اختلاف فشار هستند. مبنای اندازه گیری در ترانسمیتر تفاضلی اتصال به یک نقطه دیگر از سیستم است، در حالی که در فشار گیج، فشار سیالات مبنای اندازه گیری می باشد.

سنسور فشار را می توان به شکل دیگری و با توجه به فاکتورهایی چون ساختار، تکنولوژی و نوع حسگر دسته بندی کرد. در این گروه بندی می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• ترانسمیتر فشار خازنی (Capacitive pressure sensor): سنسور فشار خازنی با کمک مدار وابسته به سیگنال، تغییراتی را که در ظرفیت خازن اتفاق می افتد، اندازه‌گیری می‌کند. این ترانسمیتر جزء حسگرهای اختلاف فشار است. 
• سنسور فشار اپتیکال یا نوری: حسگر فشار نوری از فیبر نوری استفاده می نماید. برای محیط هایی که ایمنی در اولویت است، کاربرد دارد. 
• حسگر فشار دیافراگمی: این حسگر دارای یک دیافراگم در ورودی می باشد که اجازه ورود سیال به داخل سنسور را نمی دهد از این سسنسور معمولا در صنایع غذایی که مواد فساد پذیر وجود دارند استفاده می شود .
• سنسور فشار پیزو مقاومتی (Piezoresistive pressure sensor): این سنسور فشار با این حال که سیگنال خروجی ضعیفی دارد؛ اما حساسیت بالایی دارد. این حسگر باعث تغییر مقاومت فشاری می شود که بر آن وارد می گردد.
• سنسور فشار پیزو الکترونیکی (Piezoelectric pressure sensor): این حسگر از مواد پیزو الکترونیک ساخته شده و زمانی که بر حسگر فشار وارد می شود، ولتاژ ایجاد می گردد. سیگنال خروجی این حسگر نیز ضعیف می باشد.
• سنسور فشار قلمی: این مدل از ترانسمیترها شبیه باتری قلمی هستند و در ابعاد کوچک و بدون نمایشگر ساخته می شوند.
• ترانسمیتر پنوماتیکی: نوعی از حسگر فشار تفاضلی است که مجهز به رله های پنوماتیکی می باشد.
• حسگر فشار هیدرواستاتیک: گزینه مناسب برای اندازه‌گیری سطح مایعات حسگر فشار هیدرواستاتیک است.
• ضد انفجاری: ترانسمیتر فشار ضد انفجاری مناسب محیط هایی است که احتمال جرقه بیشتر می باشد. مانند صنایع پتروشیمی و پالایشگاه ها.

موارد کاربرد حسگرهای فشار

معایب و مزایا و کارکرد هر یک انواع سنسور فشار

سنسور فشار یا ترانسمیتر فشار با توجه به کاربردهای مختلف، دارای مزایا و معایبی است. انتخاب یک ترانسمیتر مناسب به این بستگی دارد که از ویژگی ها، مزایا و معایب کاملا شناخت داشته باشید. مهمترین امتیازات و عیوب حسگرهای فشار عبارت هستند از:

• مقاوم بودن در برابر میدان های الکترومغناطیسی و تابشی به علت استفاده از مواد پیزوالکترونیک
• امکان اتصال به تجهیزات جانبی
• ایمنی بیشتر
• انعطاف پذیری بالا
• مناسب برای انواع محیط های کاری پرخطر
• قابلیت شناسایی خرابی، شکستگی، گرفتگی و تراکم
• مناسب محیط های خانگی و صنعتی

عیوب سنسورهای فشار

• قیمت بیشتر سنسور فشار نسبت به سایر ابزار اندازه گیری فشار
• نیاز به افراد متخصص برای نصب
• استفاده از واشر برای آب بندی

نحوه انتخاب ترانسمیتر فشار سنسیس

اغلب سوالات رایج درباره انواع سنسور فشار درباره فاکتورهایی است که در انتخاب تاثیر دارند. برای خرید ترانسمیتر فشار سنسیس پارامترهای ذیل را باید در نظر داشته باشید:

• حسگر چقدر در اندازه گیری دقیق است؟
• محدوده اندازه‌گیری چقدر است؟
• نوع سنسور و فناوری بکار رفته چیست؟
• برای کدام شرایط محیطی مناسب است؟
• از چه آپشن هایی برخوردار می باشد؟
• خروجی سیگنال و قابلیت اتصال آن چیست؟ (آنالوگ، دیجیتال)
• هزینه خرید آن چقدر می‌باشد؟
• نوع فشار چیست؟ (مطلق، نسبی یا گیج، اختلاف فشار)
• سنسورها محصول کدام کشور است؟
• جنس حسگر از چیست؟

نحوه عملکرد حسگرهای فشار

جمع بندی مطالب

سنسور فشار یا ترانسمیتر تجهیزی است که برای اندازه گیری فشار سیالات (گاز، مایع، هوا) کاربرد دارد. این حسگر سیگنال های الکتریکی را دریافت، بعد از تبدیل کردن به واحدهای استاندارد، به سیستم کنترل ارسال می کند. مدل ها و انواع مختلفی از این سنسورها در بازار موجود است که می توان به ترانسمیتر فشار سنسیس اشاره کرد.  هر یک از آنها دارای کارکردهای متفاوتی می باشند. بیشترین کاربرد آنها در نیروگاه، پالایشگاه، کاغذ سازی، خودرو سازی، نیروی دریایی، پتروشیمی، کارخانه‌های مواد غذایی، داروسازی، تأسیسات بهداشتی و سیستم های پایپینگ برای کنترل فشار، تنظیم فشار و کنترل کیفیت می باشد. آنها از نظر ساختار، شکل ظاهری، عملکرد و  نوع سنسور تقسیم بندی می شوند که اصلی ترین طبقه بندی با توجه به فشار قابل اندازه گیری است. این دسته بندی شامل سنسور فشار مطلق، نسبی و اختلاف فشار می باشد. برای آشنایی و راهنمایی بیشتر می توانید به سایت اتوماسیون راد مراجعه کرده و اطلاعات جامع تری درباره محصولات سنسیس کسب نمایید.